DE19727348A1 - Verfahren zur Regelung von Stein-Zerkleinerungsanlagen unter Einsatz von Prallbrechern o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Regelung von Stein-Zerkleinerungsanlagen unter Einsatz von Zerkleinerungs­ maschinen mit nachgeschalteter Siebanlage und einer Förderein­ richtung zu einer Mehrzahl von Silos, Schüttbunkern, Halden od. dgl. für die einzelnen Siebfraktionen.

Es ist bekannt, Steine z. B. in Prallbrechern oder in Ein- und Zweiwalzenbrechern auf die benötigte Größe zu zerkleinern, wo­ bei in der Regel Spektren von Korngrößen erzeugt werden, z. B. von Feinkorn über Mittelkorn zu Grobkorn. Dabei werden Ände­ rungen der Fraktionen dadurch zu erreichen versucht, daß man die Drehzahl der Brecher ändert, die Stellung der Prallbleche bzw. Prallwände ändert, die Zuführmenge des Gesteinmateriales pro Zeiteinheit variiert, um nur einige Möglichkeiten zu nen­ nen. Man ist dabei mehr und mehr bemüht, diese Änderungen elektronischen Steuerungen zu überlassen, wobei vielfach von den Mitarbeitern je nach Rezepturänderung unmittelbar per Hand eingegriffen werden muß.

Ein Problem fest programmierter Steuerungen besteht darin, daß möglicherweise eine zunächst gewünschte Korngrößenverteilung erreicht wird. Wird ein Korngrößensegment besonders stark nachgefragt, kommt es zu Engpässen, wenn nicht ein entspre­ chend großer Durchsatz durch die Anlage gefahren wird. Dies bedeutet aber, daß andere Korngrößensegmente, die derzeit nicht benötigt werden, im Übermaß produziert werden, so daß es zu unnötigen Haldenbildungen kommt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der mit möglichst vollautomatischem Betrieb eine derartige Stein- Zerkleinerungsanlage den aktuellen Bedürfnissen entsprechend gefahren werden kann mit möglichst kurzfristiger Eingriffs­ möglichkeit auf die Korngrößenfraktionen nach Abruf und/oder Speicherwunsch.

Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Massen­ ströme der einzelnen Siebfraktionen und/oder die Körnungszu­ sammensetzungen gemessen, die Werte einem Datenverarbeitungs­ system (DVS), ggf. mit einer speicherprogrammierbaren Steue­ rung (SPS), zugeführt, die Daten aus den Massenstrom- und Kör­ nungszusammensetzungen mit programmierten Sollwerten vergli­ chen und der oder die Brecher und/oder die Massenströme zu den Brechern entsprechend geregelt werden.

Durch die permanente Überwachung der jeweiligen Siebfraktionen ist es möglich, den Anfall der entsprechenden Mengenströme und Körnungsverteilungen zu überwachen und, ergeben sich Unter­ schiede zu gewünschten Massenströmen und Körnungsverteilungen, so lange nachzuregeln, bis die gewünschten Massenströme und Körnungsverteilungen wieder erreicht bzw. die gewünschte Mas­ senstromverteilung wieder erreicht ist.

In Ausgestaltung ist vorgesehen, daß über den Regelalgorithmus des Datenverarbeitungssystems (DVS) die Zuführmenge pro Zeit­ einheit des Gesteinvormateriales, die Drehzahl und die Prall­ plattenstellung und/oder der Walzenabstand der Brecher gesteu­ ert wird.

Eine weitere Datenaufnahme zur Regelung ist nach Ausgestaltung er Erfindung ebenfalls vorgesehen, so können die gewünschte Körnungszusammensetzung und werkstoffspezifische Daten in den Regelalgorithmus einfließen ebenso wie die Füllstandmessung der Silos u. dgl.
Eine Besonderheit der Erfindung liegt darin, daß als weitere Regelgröße die sensorerfaßte Pralleistenabnutzung dem DVS zu­ geführt wird. Dieses Teilregelungsmerkmal ist deshalb von be­ sonderer Bedeutung, weil bisher die Abnutzung der Pralleisten in der Regel lediglich optisch von dem Überwachungspersonal erfaßt wurde oder erst dann bemerkt wurde, wenn die Kornfrak­ tionen nicht mehr den gewünschten Randbreiten entsprachen.

Zur Erfassung der Pralleistenabnutzung sieht die Erfindung vor, daß ein Lasersensor oder Bildverarbeitungssensor einge­ setzt wird, dessen Daten dann dem DVS zugeführt werden.

Die Erfindung sieht auch vor, daß in der Datenverarbeitung die gewünschte Korngrößenzusammensetzung der während eines Ar­ beitsvorganges gebrochenen Steine gespeichert wird und durch einen rechnergestützten Lernalgorithmus optimiert wird, um vorgegebene Rezepturen zu erreichen.

Erkennbar arbeitet das eingesetzte Regelungssystem nach einer Rezepturregelung, ermöglicht eine adaptive Optimierung des Sy­ stemes und in gleicher Weise eine automatische Prozeßfüh­ rung.

Soweit die Rezeptregelung betroffen ist, werden durch den Re­ gelalgorithmus die entsprechenden oben schon erwähnten Stell­ größen beeinflußt, wie Zuführmengen pro Zeiteinheit an Vorma­ terial, Drehzahl, Prallplattenstellung u. dgl. Die Regelung erfolgt dabei so, daß die jeweils gewünschte Korngrößenzusam­ mensetzung unter Berücksichtigung der werkstoffspezifischen Randbedingungen erzielt wird.

Ein weiterer Vorteil des Systems besteht in der Möglichkeit seiner Selbstoptimierung in bezug auf die Prozeßführung, da bei geringerem Aufwand die Produktionsmenge gesteigert wird oder aber bei gleicher Produktionsmenge der Energieeinsatz op­ timiert wird: Die Brechersysteme können mit weniger Energie die gleichen Endmengen produzieren. Dabei können die Ver­ schleißzustände der Pralleisten oder Brecherzähne einzeln oder in Kombination berücksichtigt werden, wobei vernetzte Algo­ rithmen zum Einsatz kommen können, die beispielsweise dem Funktionsprinzip eines Neuro-Fuzzy-Systems folgen.

Der Einsatz des DVS gewährleistet darüber hinaus mit einfachen Mitteln eine automatische Prozeßführung, da die Zielgrößen der Prozeßführung automatisch erfaßt bzw. nachgeregelt werden können, etwa logistische Größen oder speicherrelevante Größen, je nach Auswahl der Rezepturen. Die Silo-Füllstände können da­ bei in gleicher Weise erfaßt werden wie etwa die Siebflächen­ belastung, um gerade auch beim Sieben optimale Verfahrensbe­ dingungen zu erreichen.

Was Anlageelemente angeht, etwa einzusetzende Prallbrecher bei Einrichtungen zum Zerkleinern und Klassifizieren derartiger Produkte, so ist hier eine mannigfaltige Auswahl an bereits bekannten technischen Lösungen möglich, wobei z. B. zum Ver­ stellen der Prallplatten oder zum Einstellen des Mahlspaltes hydraulische Lösungen in der Literatur beschrieben sind, etwa in der EP-0 728 524 oder der DE-195 11 097-C1. Die Möglich­ keit, über Schablonen während Betriebspausen die Schlaglei­ stenhöhe zu ermitteln und damit ggf. eine Nachstellung zu ver­ anlassen, zeigt das DE-94 05 865-U1. Eine akustische Überbe­ lastungssicherung zeigt die DE-36 21 400-A1, eine ähnliche Steuerung über entstehende Geräusche stellt die EP-0 391 096- A2 dar.

Zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe sieht die Erfin­ dung eine Anlage zur Zerkleinerung von Steinen od. dgl. unter Einsatz von Prallbrechern mit nachgeschalteter Siebanlage und Fördereinrichtung zu einer Mehrzahl von Silos od. dgl. vor, die sich durch Meßelemente zur Messung der Massenströme der einzelnen Siebfraktionen und/oder zur Messung der Siebflächen­ belastung auszeichnet sowie durch Sensoren zur Erfassung des Abnutzungsgrades der Pralleisten oder der Brecherzähne der Brecher sowie durch Übertragungselemente der Meßwerte zu einer speicherprogrammierbaren Steuerung und/oder einem Rechner zum Vergleich der Ist-Werte mit den Soll-Werten.

Die oben zur Verfahrensweise dargestellten Vorteile gelten hier in gleicher Weise für die Anlage.

Darüber hinaus kann eine solche Anlage sich auch durch Ein­ richtungen zur Messung des Füllstandes der eingesetzten Silos für die einzelnen Siebfraktionen auszeichnen sowie durch Sen­ soren und Steuerungsmittel der Zuführeinrichtung für das Vor­ material.

Zweckmäßig wird als Sensor zur Überwachung des Verschleißes der Brecher jeweils ein Lasersensor eingesetzt, wie dies die Erfindung in weiterer Ausgestaltung ebenfalls vorsieht.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispiels­ weise näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 ein Funktionsschaubild der Anlage,

Fig. 2 ein Diagramm der einzelnen Steuerungs­ elemente und Meßaufnahmen des Systemes sowie in den mit
Anlage 1 bis Anlage 10 bezeichneten Schaubildern die speziel­ len Funktionsweisen der einzelnen Steuerungs- und Regelungselemente.

In der vereinfacht in Fig. 1 wiedergegebenen Anlage, allgemein mit 1 bezeichnet, ist ein Zuführband 2 für das Vormaterial vorgesehen, ein erster Vorbrecher 3 und ein Nachbrecher 4, wobei es sich hier nur um entsprechende Symbole handelt, die Erfindung ist dabei weder auf die dargestellte Bauweise noch auf die entsprechende Anzahl beschränkt. Unter dem Vorbrecher liegt ein weiteres Fördermittel 5 zur Beaufschlagung des Nach­ brechers 4.

Die Brecher weisen einen Rotor 6 und Prallplatten 7 auf, wobei es hier unterschiedliche Konstruktionen im Stand der Technik gibt.

Den beiden Brechern 3 und 4 ist eine Siebanlage 8 nachgeschal­ tet, von der aus die einzelnen Siebfraktionen auf Förderbänder 9 abgeworfen werden, die in der Fig. 1 mit Band 1 bis Band 10 bezeichnet sind und wiederum zu Silos 10 führen, die entspre­ chend mit Silo 1 bis Silo 10 bezeichnet sind. Natürlich sind in Fig. 1 nicht alle zehn Bänder bzw. Silos dargestellt, die fehlenden, symbolisch identisch zu zeichnenden Bänder und Si­ los sind durch drei Punkte gekennzeichnet, wobei die Erfindung natürlich nicht auf die hier dargestellte bzw. vorgegebene An­ zahl von Bändern bzw. Silos eingeschränkt ist ebenso wenig wie auf die Anzahl der Vor- bzw. Nachbrecher. Auch die Siebanlage 8 kann mehrteilig ausgebildet sein.

Für die Erfindung wesentlich sind zum einen die allgemein im Beispiel des Bandes 1 mit 11 bezeichneten Sensoren zur Erfas­ sung der einzelnen Massenströme bzw. der einzelnen Siebfrak­ tionen aus der Siebanlage 8 oder der Massenströme und/oder Körnungszusammensetzung des Vormateriales.

Erkennbar werden alle diese dort gemessenen Daten über Leitun­ gen 12 einer mit 13 bezeichneten speicherprogrammierbaren Steuerung zugeführt oder allgemein einem Datenverarbeitungs­ system (DVS), die im Austausch mit einer Rechenanlage 13 steht, was durch einen Doppelpfeil 14 angedeutet ist. Bei ei­ nem Datenverarbeitungssystem fällt die Kopplung zu einer SPS im allgemeinen weg.

Darüber hinaus sind weitere Sensoren vorgesehen, z. B. Sensoren 15 zur Füllstandmessung der Silos 10 und ein symbolisch ange­ deuteter Lasersensor 16 zur Erfassung des Abnutzungsgrades der Pralleisten in den Brechern.

Über die entsprechenden Leitungen 17 bzw. 18 werden die dort ermittelten Werte ebenfalls der speicherprogrammierbaren Steuerung oder einem DVS zugeführt.

Angedeutet ist beim Band 9 in Fig. 1 die z. B. optische Erfas­ sung der Körnungszusammensetzung einer Siebfraktion. Diese mit 19 bezeichnete Erfassungseinrichtung kann natürlich insbeson­ dere auch über dem Zuführband 2 oder 5 des Vormateriales an­ geordnet sein. An dieser Stelle sei bemerkt, daß auch eine Analyse des Vormateriales mit in die Datenerfassung eingeht, was durch eine Meßeinrichtung 20 unter angedeuteten Steinbroc­ ken 21 in Fig. 1 oben rechts angedeutet ist.

Damit lassen sich in die Steuerung eine Vielzahl von Parame­ tern einführen, die eine optimale Regelung der Gesamtanlage 1 möglich machen, die Körnungszusammensetzung des Ausgangsmate­ riales, die Silo-Füllstände, die Rotorgeschwindigkeiten der Brecher, die Prallplattenabstände, der Pralleistenverschleiß, die Massenströmung, die Siebflächenbelastung, die Körnungs­ zusammensetzung u. dgl. mehr.

In Fig. 2 sind die Regelungszusammenhänge in einem Funktions­ plan vereinfacht wiedergegeben, die jeweiligen Positionen sind näher identifiziert und in der nachfolgenden Aufstellung wei­ ter präzisiert.

Aus dieser Aufstellung, bezeichnet mit "Anlage 1" . . . "Anlage 10" wird erkennbar, in welcher Form die gemessenen Werte die Gesamtsteuerungsdynamik eingehen, wobei sich verständlicher­ weise der individuell zum Einsatz kommende Regelalgorithmus nach den Erfordernissen der Praxis richtet, in der die Anlage bzw. die Verfahrensweise eingesetzt wird.

Claims (11)

1. Verfahren zur Regelung von Stein-Zerkleinerungsanlagen un­ ter Einsatz von Zerkleinerungsmaschinen mit nachgeschalte­ ter Siebanlage und einer Fördereinrichtung zu einer Mehr­ zahl von Silos, Schüttbunkern, Halden od. dgl. für die ein­ zelnen Siebfraktionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenströme der einzelnen Siebfraktionen und/oder die Körnungszusammensetzungen gemessen, die Werte einem Da­ tenverarbeitungssystem (DVS), ggf. mit einer speicherpro­ grammierbaren Steuerung (SPS), zugeführt, die Daten aus den Massenstrom- und Körnungszusammensetzungen mit programmier­ ten Sollwerten verglichen und der oder die Brecher und/oder die Massenströme zu den Brechern entsprechend geregelt wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Regelalgorithmus des DVS die Zuführmenge pro Zeiteinheit des Gesteinvormateriales, die Drehzahl und die Prallplattenstellung und/oder der Walzenabstand der Brecher gesteuert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelung die jeweils gewünschte Körnungszusammen­ setzung (Kornband) als Sollgröße zugrundegelegt wird, wobei auch werkstoffspezifische Daten dem Regelalgorithmus zu­ grundegelegt werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Regelgröße die Füllstandmessung der Silos der einzelnen Kornfraktionen dem DVS zugeführt werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Regelgröße die sensorerfaßte Pralleisten­ abnutzung dem DVS zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Pralleistenabnutzung ein Lasersensor oder ein Bildverarbeitungssystem eingesetzt wird.

7. Anlage zur Zerkleinerung von Steinen od. dgl. unter Ein­ satz von Prallbrechern mit nachgeschalteter Siebanlage und Fördereinrichtung zu einer Mehrzahl von Silos, insbesondere zum Einsatz in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Meßelemente zur Messung der Massenströme der einzelnen Siebfraktionen und/oder zur Messung der Siebflächenbela­ stung sowie durch Sensoren zur Erfassung des Abnutzungs­ grades der Pralleisten oder der Brechzähne der Brecher so­ wie durch Übertragungselemente der Meßwerte zu einem Daten­ verarbeitungssystem und/oder einem Rechner zum Vergleich der Ist-Werte mit den Soll-Werten.

8. Anlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Messung des Füllstandes der eingesetzten Silos für die einzelnen Siebfraktionen.

9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch Sensoren und Steuerungsmittel der Zuführeinrichtung für das Vormaterial.

10. Anlage nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor zur Überwachung des Verschleißes der Prall­ leisten jeweils ein Lasersensor oder Bildverarbeitungssy­ stem eingesetzt ist.

11. Anlage nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bypass mit Sensor zur Bestimmung der Körnungszusam­ mensetzung des Vormateriales vorgesehen ist.