DE4041316A1 - Verfahren und einrichtung zur regelung des betriebs einer gutbettwalzenmuehle - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur regelung des betriebs einer gutbettwalzenmuehleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (entsprechend dem
Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2) sowie eine Einrich
tung (gemäß dem Gattungsbegriff der Ansprüche 8 und 9)
zur Regelung des Betriebs einer Gutbettwalzenmühle,
insbesondere zur Regelung des Füllstandes des Aufgabe
bunkers und der Leistungsaufnahme der Walzen-Antriebs
motore.
Betriebserfahrungen zeigen, daß beim Betrieb von Gut
bettwalzenmühlen die Einhaltung eines gewissen Füll
standes im Aufgabebunker über den Mahlwalzen vorteil
haft ist. Bei den bisher bekannten Füllstandsregelungen
versucht man, einen vorgegebenen Sollwert des Füllstan
des beispielsweise mittels eines PID-Reglers konstant
zu halten. Der Regler verändert zu diesem Zweck den
Massenstrom mindestens einer Aufgabekomponente der
Gutbettwalzenmühle (z. B. Frischgut, Grieße und/oder
Schülpen). Bei Überschreiten des Füllstands-Sollwertes
wird die entsprechende Aufgabemenge verringert, bei Un
terschreiten des Füllstands-Sollwertes erhöht.
Dieses übliche Regelverfahren berücksichtigt jedoch
nicht die Erfahrungstatsache, daß Mahlgüter mit unter
schiedlichen schüttgutmechanischen Eigenschaften je
weils einen anderen optimalen Füllstand haben. Ändern
sich daher diese Eigenschaften des Mahlgutes während
des Betriebes, so wird die bekannte Regelung instabil.
Die dabei entstehenden Schwankungen der Stellgröße,
d. h. des Massenstromes der für die Regelung herangezo
genen Aufgabekomponente, wirken sich nachteilig auf den
Materialdurchsatz und das Zerkleinerungsergebnis aus.
Ähnliche Probleme zeigen sich bei der bisher üblichen
Regelung des Hydraulikdruckes einer Gutbettwalzenmühle.
Die Leistungsaufnahme der Walzen-Antriebsmotore ist di
rekt proportional zum Hydraulikdruck, der wiederum vom
Arbeitsspalt und von der Federcharakteristik bestimmt
wird. Einem großen Arbeitsspalt entspricht dabei ein
hoher Hydraulikdruck. Eine hohe Leistungsaufnahme er
gibt im allgemeinen ein gutes Zerkleinerungsergebnis.
Es ist bekannt, die Leistungsaufnahme der Walzen-An
triebsmotore durch Veränderung des Hydraulikdruckes zu
regeln. Üblicherweise wird hierbei für die Leistungs
aufnahme ein bestimmter Sollwert vorgegeben, der durch
Veränderung des Hydraulikdruckes möglichst konstant ge
halten wird.
Dieses bekannte Verfahren ist jedoch mit wesentlichen
Nachteilen behaftet. Ändert sich die Mahlbarkeit des
Gutes während des Betriebes, so wird leichter mahlbares
Gut "übermahlen", d. h. es wird eine an sich unnötig
hohe Mahlenergie aufgewandt. Bei häufigen Regeleingrif
fen wird ferner das Hydrauliköl erwärmt und muß gekühlt
werden, was einen erhöhten apparativen Aufwand erfor
dert. Gleichzeitig wird das Hydraulikaggregat bei häu
figen Ein- und Ausschaltvorgängen mechanisch stark be
lastet, wodurch die Lebensdauer sinkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren sowie eine Einrichtung zur Regelung des Be
triebs einer Gutbettwalzenmühle zu schaffen, die sich
durch eine hohe Stabilität der Regelung auch bei einer
Änderung der Mahlbarkeit des Gutes auszeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich
nenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 bzw. 8 und 9 ge
löst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem Regelverfahren, das Gegenstand des Anspruches 1
ist und das vorzugsweise zur Regelung des Füllstandes
des Aufgabebunkers der Gutbettwalzenmühle dient, werden
innerhalb des Regelbereiches einer Regelgröße
(insbesondere des Füllstandes) eine Anzahl von Ein
griffspunkten festgelegt, bei deren Erreichen
- - im Falle steigender Tendenz der Regelgröße die Stellgröße (beispielsweise der Massenstrom wenig stens einer Aufgabekomponente) verringert
- - und im Falle sinkender Tendenz der Regelgröße die Stellgröße erhöht wird.
Bei dem Regelverfahren, das Gegenstand des nebengeord
neten Anspruches 2 ist und das insbesondere zur Rege
lung der Leistungsaufnahme der Walzen-Antriebsmotore
dient, werden im Regelbereich einer Regelgröße
(insbesondere der Leistungsaufnahme der Walzen-An
triebsmotore) wenigstens vier Eingriffspunkte festge
legt, wobei
- - dann, wenn die Regelgröße mit steigender Tendenz den obersten Eingriffspunkt erreicht, die Stellgröße (z. B. der den Druck im Walzenspalt erzeugende Hydraulikdruck) so lange verringert wird, bis die Regelgröße den zweitobersten Eingriffspunkt er reicht,
- - und wobei dann, wenn die Regelgröße mit fallender Tendenz den untersten Eingriffspunkt erreicht, die Stellgröße so lange erhöht wird, bis die Regelgröße den zweituntersten Eingriffspunkt erreicht.
Das erfindungsgemäße Regelverfahren arbeitet somit ohne
einen festen Sollwert für die Regelgröße, die sich ent
sprechend den Eigenschaften des Mahlgutes frei auf den
jeweils optimalen Wert einpendeln kann. Auf diese Weise
erreicht man auch bei einer Änderung der Mahlbarkeit
während des Betriebes eine außerordentlich stabile Re
gelung. Das erfindungsgemäße Regelkonzept kann dabei
mit jeder frei programmierbaren Steuerung realisiert
werden.
Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus
der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele
hervor.
Innerhalb des Füllstandsbereiches von 0 bis 100% werden
eine Anzahl von Eingriffspunkten festgelegt, beispiels
weise in Abständen von 0,5%. Jedesmal dann, wenn die
den Füllstands-Istwert repräsentierende Regelgröße
einen dieser Eingriffspunkte erreicht, wird die Stell
größe (d. h. der Massenstrom wenigstens einer Aufgabe
komponente der Gutbettwalzenmühle) um einen festen,
ebenfalls einstellbaren Wert verändert, und zwar wird
dieser Massenstrom bei steigendem Füllstand verringert
und bei fallendem Füllstand erhöht.
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde eine
Gutbettwalzenmühle des Typs POLYCOM mit einer frei
programmierbaren Steuerung S5 (Firma Siemens AG) für
einen Durchsatz von 600 t/h und eine Frischgutmenge von
190 t/h im Füllstand geregelt. Bei einer Regelung des
Füllstands mit festem Sollwert (nach dem herkömmlichen
Verfahren) schwankte die Frischgutmenge um +/- 50%, bei
einer Regelung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren da
gegen nur noch um +/- 5%. Der über einen längeren Zeit
raum gemittelte Frischgutdurchsatz erhöhte sich bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren von 170 t/h auf 190 t/h.
Traten im Laufe des Betriebes Änderungen der Mahlbar
keit auf, so pendelte sich der Füllstand selbsttätig
auf einen neuen Wert ein, bei dem die Regelung wiederum
sehr stabil blieb und der demgemäß als optimaler Füll
stand (für die geänderte Mahlbarkeit des Gutes) be
zeichnet werden kann. Würde man dagegen durch äußere
Regeleingriffe versuchen, bei Änderung der Mahlbarkeit
den Füllstand auf dem ursprünglichen Wert zu halten, so
ergäben sich wesentlich größere Schwankungen der Stell
größe.
Bei der erfindungsgemäßen Regelung des Füllstandes hat
es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die einem Ein
griffspunkt zugeordnete Änderung des Massenstromes erst
nach einer vorgegebenen, einstellbaren Verzögerungszeit
(beispielsweise von 2 Minuten) vorgenommen wird, sofern
der Füllstand diesen Eingriffspunkt innerhalb der Ver
zögerungszeit nicht mit umgekehrter Tendenz erneut er
reicht. Immer dann, wenn der Füllstand innerhalb der
Verzögerungszeit denselben Eingriffspunkt erneut er
reicht, wird die bereits abgelaufene Verzögerungszeit
wieder auf Null zurückgestellt. Auf diese Weise läßt
sich die Zahl der Regeleingriffe auf das unbedingt not
wendige Maß reduzieren.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dann, wenn der
Füllstand einen Eingriffspunkt erreicht, der Massen
strom zweckmäßig um einen festen, einstellbaren Wert
verändert. Man kann dabei den Massenstrom an jedem Ein
griffspunkt um den gleichen Betrag (beispielsweise 2%)
verändern. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch
möglich, den einzelnen Eingriffspunkten unterschiedli
che Änderungswerte der Stellgröße zuzuordnen. Um ein
Überlaufen des Vorbunkers zu verhindern, wurden im oben
genannten Beispiel bei Füllständen über 80% die Ände
rungswerte der Stellgröße auf 4% bei steigendem Füll
stand festgelegt.
Bei diesem Regelverfahren wurden im Regelbereich der
Regelgröße (d. h. des den Druck im Walzenspalt erzeu
genden Hydraulikdruckes) vier Eingriffspunkte festge
legt. Bei dem oben genannten Beispiel wurden als Ein
griffspunkte 1850 kW, 1800 kW, 1730 kW und 1700 kW
festgelegt.
Der Ausgangsdruck wurde so gewählt, daß bei schwer
mahlbarem Gut eine Leistungsaufnahme von 1800 kW er
reicht wurde. Wurde nun die Mahlbarkeit besser, so
wurde der Mühle mehr Mahlgut zugeführt, wobei sich der
Mahlspalt vergrößerte und der Hydraulikdruck sowie die
Leistungsaufnahme stiegen. Erreichte die Leistungsauf
nahme den obersten Eingriffspunkt von 1850 kW, so wurde
der Hydraulikdruck so lange verringert, bis die Lei
stungsaufnahme auf 1800 kW abgesunken war. Dieser Vor
gang fand u. U. mehrmals nacheinander statt, indem durch
die besser werdende Mahlbarkeit des Gutes die Lei
stungsaufnahme trotz der erfolgten Druckverringerung
wiederholt zum obersten Eingriffspunkt von 1850 kW
stieg.
Erreichte die Regelgröße (Leistungsaufnahme) mehrmals
nacheinander den obersten Eingriffspunkt so wurden
die hierdurch ausgelösten, die Stellgröße
(Hydraulikdruck) verringernden Regeleingriffe gezählt.
Sank dann die Leistungsaufnahme auf den bei 1700 kW
festgelegten untersten Eingriffspunkt, so wurde der Hy
draulikdruck so lange erhöht, bis der zweitunterste
Eingriffspunkt von 1730 kW erreicht wurde. Auch dies
konnte mehr als einmal stattfinden. Wenn also die
Regelgröße mehrmals nacheinander den untersten
Eingriffspunkt erreichte, so wurden auch die hierdurch
ausgelösten, die Stellgröße vergrößernden Regelein
griffe gezählt. Ihre Zahl wurde entsprechend der Zahl
der vorangegangenen, die Stellgröße verringernden Rege
leingriffe begrenzt (die Anzahl der Druckerhöhungen war
daher auf die Anzahl der vorausgehenden Druckminderun
gen begrenzt, was eine Sicherheitsmaßnahme gegen eine
zu starke Druckerhöhung darstellt).
Auch bei dieser Regelung der Leistungsaufnahme der Wal
zen-Antriebsmotore stellte man fest, daß sich die Rege
lung selbsttätig in Abhängigkeit von der Mahlbarkeit
des Gutes auf einen optimalen Wert des Hydraulikdruckes
einpendelte.
Claims (9)
1. Verfahren zur Regelung des Betriebs einer Gutbett
walzenmühle, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb
des Regelbereiches einer Regelgröße eine Anzahl von
Eingriffspunkten festgelegt werden, bei deren Errei
chen
- - im Falle steigender Tendenz der Regelgröße die Stellgröße verringert
- - und im Falle sinkender Tendenz der Regelgröße die Stellgröße erhöht wird.
2. Verfahren zur Regelung des Betriebs einer Gutbett
walzenmühle, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelbe
reich einer Regelgröße wenigstens vier Eingriffs
punkte festgelegt werden, wobei
- - dann, wenn die Regelgröße mit steigender Tendenz den obersten Eingriffspunkt erreicht, die Stell größe so lange verringert wird, bis die Regel größe den zweitobersten Eingriffspunkt erreicht,
- - und wobei dann, wenn die Regelgröße mit fallen der Tendenz den untersten Eingriffspunkt er reicht, die Stellgröße so lange erhöht wird, bis die Regelgröße den zweituntersten Eingriffspunkt erreicht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelgröße durch den Füllstand des Aufgabe
bunkers und die Stellgröße durch den Massenstrom we
nigstens einer Aufgabekomponente der Gutbettwalzen
mühle gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die einem Eingriffspunkt zugeordnete Änderung
des Massenstromes erst nach einer vorgegebenen,
eisntellbaren Verzögerungszeit vorgenommen wird, so
fern der Füllstand diesen Eingriffspunkt innerhalb
der Verzögerungszeit nicht mit umgekehrter Tendenz
erneut erreicht, wobei immer dann, wenn der Füll
stand innerhalb der Verzögerungszeit denselben Ein
griffspunkt erneut erreicht, die bereits abgelaufene
Verzögerungszeit wieder auf Null zurückgestellt
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß dann, wenn der Füllstand einen Eingriffspunkt
erreicht, der Massenstrom um einen festen, einstell
baren Wert verändert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelgröße durch die Leistungsaufnahme der
Walzen-Antriebsmotore und die Stellgröße durch den
den Druck im Walzenspalt erzeugenden Hydraulikdruck
gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß
- - dann, wenn die Regelgröße mehrmals nacheinander den obersten Eingriffspunkt erreicht, die hier durch ausgelösten, die Stellgröße verändernden Regeleingriffe gezählt werden,
- - und daß dann, wenn die Regelgröße anschließend mehrmals nacheinander den untersten Eingriffs punkt erreicht, die hierdurch ausgelösten, die Stellgröße vergrößernden Regeleingriffe gleich falls gezählt werden und ihre Zahl entsprechend der Zahl der vorangegangenen, die Stellgröße verringernden Regeleingriffe begrenzt wird.
8. Einrichtung zur Regelung des Füllstands des Aufgabe
bunkers einer Gutbettwalzenmühle durch Veränderung
des Massenstromes wenigstens einer Aufgabekomponente
der Gutbettwalzenmühle,
gekennzeichnet durch eine frei programmierbare
Steuerung, bei der innerhalb des Regelbereiches des
Füllstandes eine Anzahl von Eingriffspunkten derart
festgelegt sind, daß bei deren Erreichen
- - im Falle steigender Tendenz des Füllstandes der Massenstrom verringert
- - und im Falle sinkender Tendenz des Füllstandes der Massenstrom erhöht wird.
9. Einrichtung zur Regelung der Leistungsaufnahme der
Walzen-Antriebsmotore einer Gutbettwalzenmühle durch
Veränderung des den Druck im Walzenspalt erzeugenden
Hydraulikdruckes,
gekennzeichnet durch eine frei programmierbare
Steuerung, bei der im Regelbereich der Leistungsauf
nahme wenigstens vier Eingriffspunkte derart festge
legt sind, daß
- - dann, wenn die Leistungsaufnahme mit steigender Tendenz den obersten Eingriffspunkt erreicht, der Hydraulikdruck so lange verringert wird, bis die Leistungsaufnahme den zweitobersten Eingriffspunkt erreicht,
- - und daß dann, wenn die Leistungsaufnahme mit fallender Tendenz den untersten Eingriffspunkt erreicht, der Hydraulikdruck so lange erhöht wird, bis die Leistungsaufnahme den zweiunter sten Eingriffspunkt erreicht.
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