DE4215455C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes von Mühlen - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes von MühlenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Insbesondere betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes von
Kugelmühlen.
Kugelmühlen werden beispielsweise in der Zementindustrie
benutzt, um Steinbrocken zu zermahlen. Eine Kugelmühle enthält
eine um ihre Achse rotierende Trommel, die teilweise mit
Stahlkugeln gefüllt ist. In diese Trommel wird das Mahlgut an
einem Eintragende eingebracht. Das Mahlgut wird dann mit den
Stahlkugeln in der Trommel umgewälzt. Dabei wird das Mahlgut
zwischen den Stahlkugeln zerkleinert. Ein Luftstrom, der in
Axialrichtung durch die Trommel geblasen wird, sorgt dafür,
daß das pulverisierte Mahlgut an einem dem Eintragende
gegenüberliegenden Ende ausgetragen wird. Es sind
Einkammermühlen oder Mehrkammermühlen bekannt. Bei einer
Mehrkammermühle sind in einer solchen rotierenden Trommel
mehrere Kammern axial hintereinander vorgesehen. Die Kammern
sind durch eine Trennwand voneinander getrennt. Die Trennwand
ist so ausgebildet, daß sie Mahlgut durchläßt.
Bei diesem Mahlvorgang tritt auch ein Abrieb an den
Stahlkugeln ein. Die Stahlkugeln werden mit zunehmender
Gebrauchsdauer kleiner. Es müssen von Zeit zu Zeit Stahlkugeln
nachgefüllt werden.
Der Antrieb von solchen Kugelmühlen erfordert erhebliche
Antriebsenergie. Die Antriebsenergie solcher Kugelmühlen
stellt z. B. einen wesentlichen Kostenfaktor bei der
Zementherstellung dar. Diese Antriebsenergie hängt praktisch
kaum vom Füllstand der Kugelmühle ab. Es gilt, einen optimalen
Füllstand einzuhalten, bei welchem der Durchsatz der
Kugelmühle, d. h. die Menge des pro Zeiteinheit zerkleinerten
Materials, optimal ist. Je nach Füllstand kann mit der
gleichen Antriebsenergie ein hoher oder ein geringer Durchsatz
erzielt werden. Es bietet jedoch erhebliche Schwierigkeiten,
im Betrieb mit dem in der Trommel umgewälzten Material einen
Meßwert für den Füllstand der Kugelmühle zu gewinnen. Dieses
Problem gilt für alle Arten von Mühlen, bei denen Mahlgut in
ständiger Wechselwirkung mit einem Mahlwerk o. dergl. steht,
also keine ruhige Oberfläche bildet.
Es ist bekannt, aus den Geräuschen der Kugelmühle auf den
Füllstand der Kugelmühle zu schließen. Es sind Vorrichtungen
bekannt, welche diese Geräusche der Kugelmühle zur
automatischen Regelung des Füllstandes auszunutzen. Dabei
werden die Geräusche der Kugelmühle mittels eines Mikrophons
aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. In
einem Regelkreis dient dieses Signal als Regelgröße und wird
mit einer Führungsgröße (Sollwert) verglichen. Die daraus
entstehende Regelabweichung wird einem Regler zugeführt. Der
Regler liefert eine Stellgröße zur Regelung der Zufuhr des
Mahlguts. Es sind verschiedene Abwandlungen dieser Regelung
bekannt:
Bei der DE-PS 7 16 847 steuert das Signal des Mikrophons den
Motor eines Mahlgutförderbandes über einen Umformer und zwei
Relais. Es sind Abstimmittel (verstellbare Widerstände)
vorgesehen zur Anpassung der Empfindlichkeit der Relais an die
normalen Betriebsbedingungen. Hierdurch wird eine Überfüllung
der Kugelmühle vermieden.
Die DE-PS 9 41 832 geht davon aus, daß sich niederfrequente und
hochfrequente Anteile des Frequenzspektrums des Mühlengeräusches
gegensinnig vom Füllstand der Mühle abhängen. Eine
Frequenzweiche wird benutzt, um das Frequenzspektrum der
Ausgangsspannung des elektro-akustischen Fühlers (Mikrophon) in
einen hochfrequenten und einen niederfrequenten Anteil
aufzuspalten. Diese beide Teile des Spektrums werden getrennt
gleichgerichtet und miteinander verglichen. Das Verhältnis
dieser beiden Teile dient als Regelgröße.
DE-AS 11 35 737 beschreibt ein Verfahren zum Regeln des
Füllstandes und des Durchsatzes von Mühlen, bei welchem sowohl
die Lautstärkenabhängigkeit als auch die Frequenzabhängigkeit
des Mühlengeräusches zur Regelung herangezogen werden. Dadurch
wird berücksichtigt, daß die Frequenzabhängigkeit und die
Amplitudenabhängigkeit des Mühlengeräusches von Mahlgut zu
Mahlgut verschieden stark ausgeprägt sind.
DE-AS 11 80 229 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zum Regeln
des Füllstandes und des Durchsatzes von Mühlen. Um die Regelung
von Störgeräuschen weitgehend unabhängig zu machen, wird aus
dem Mahlgeräusch einen schmalen Frequenzbereich von höchstens
300 Hz ausgefiltert und diesen zur Regelung herangezogen. Dabei
werden bei ausgeschalteter Maschine die Störfrequenzen
festgestellt und das zur Regelung verwendete Frequenzband so
ausgewählt, daß die Störfrequenzen die Regelung nicht
beeinträchtigen. Es können auch mehrere schmale Frequenzbänder
ausgefiltert und zur Regelung benutzt werden, wobei die
Regelung nur dann wirksam wird, wenn die die Regelung
bewirkende Änderung des Istwertes für jedes Frequenzband im
gleichen Sinne erfolgt.
DE-OS 23 13 597 geht davon aus, daß das Überschreiten eines
maximal zulässigen Füllgrad der Mahlanlage zu einer
Fehlregelung führt und die Rohmaterialaufgabe so steuert, daß
die Mahlanlage sich immer weiter füllt. Deswegen wird in der
Regeleinrichtung die Führungsgröße so eingestellt, daß der für
den maximal zulässigen Füllgrad ermittelte Wert um einen
Sicherheitsbetrag vermindert wird. Da der maximal zulässige
Füllgrad für hartes Material kleiner ist als für weiches
Material, wird vorgeschlagen, die Führungsgröße (Sollwert) in
Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Mikrophons, einem dem
maximal zulässigen Füllgrad proportionalen Signal und einem
Bezugswert zu variieren, um auch bei weichem Material mit dem
kleinstmöglichen Sicherheitsabstand gut arbeiten zu können.
Bei allen bekannten Vorrichtungen zur Regelung des Füllstandes
einer Mahlanlage wird ein Füllstand zugrunde gelegt, bei
welchem die Mahlanlage mit einem optimalen Wirkungsgrad
arbeitet. Dieser spezielle, an sich unbekannte Füllstand wird
nicht gemessen, sondern durch Erfahrungswerte festgelegt und
als Sollwert für die Regelung der Materialaufgabe benutzt. Es
hat sich gezeigt, daß es sehr problematisch ist, diesen
optimalen Füllstand einzuhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Durchsatz von
Mühlen, insbesondere von Kugelmühlen, zu optimieren.
Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, die Qualität
des gemahlenen Gutes zu verbessern.
Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, Meßwerte für
die Betriebszustände an Mühlen zu gewinnen.
Der Erfindung liegt speziell die Aufgabe zugrunde, auf
einfache Weise einen Meßwert für den Füllstand einer Mühle,
insbesondere einer Kugelmühle, zu gewinnen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die von der Mühle
erzeugten Geräusche Schlüsse auf den Betriebszustand der Mühle
gestatten und durch Fourier-Analyse dieser Geräusche Meßwerte gewonnen
werden können, durch welche der Betriebszustand
charakterisiert ist.
Der so überwachte Betriebszustand kann der Füllstand sein. Die
Mühle kann eine Kugelmühle sein.
Geräusche können von einem FFT-Baustein (Fast Fourier
Transform) gebildet sein. Die Analyse der Geräusche kann aber
auch mit Hilfe eines hinreichend schnellen Rechners erfolgen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Mittel zur Analyse der Geräusche
weiterhin Mittel zur Bildung des Mittelwertes des Fourier-Spektrums
über einen längeren Zeitraum hinweg enthalten. Die Geräusche
unterliegen naturgemäß starken Schwankungen. Aus dem
Mittelwert lassen sich aber brauchbare Meßwerte für z. B. den
Füllstand gewinnen. Zur Bildung eines Meßwertes für den
Füllstand sind vorzugsweise Mittel zum Speichern eines bei
vorgegebenem hohen Füllstand aufgenommenen Fourier-Spektrums und eines
bei vorgegebenem geringen Füllstand aufgenommenen Fourier-Spektrums,
Mittel zur Messung des Fourier-Spektrums bei unbekanntem Füllstand und
Mittel zur Interpolation zwischen dem hohen und geringen
Füllstand zur Gewinnung eines interpolierten Meßwertes für den
unbekannten Füllstand vorgesehen. Zur weiteren Verbesserung
des Füllstands-Meßwertes können die Spektren in einer Mehrzahl
von Bereichen integriert werden. Die Interpolation erfolgt
dann zwischen den Integralen. Aus den so gebildeten
interpolierten Meßwerten kann dann ein ggf. gewichtetes Mittel
gebildet werden. Die Mühle kann mehrere, von dem Mahlgut
nacheinander durchlaufene Kammern aufweisen und ein
Schallsensor im Bereich jeder Kammer angeordnet sein. Der
erhaltene Füllstands-Meßwert kann auf einen Regler zur
Regelung des Füllstandes aufgeschaltet sein.
Der zu messende oder zu überwachende Betriebszustand kann auch
beispielsweise die mittlere Größe der für den Mahlvorgang
benutzten Stahlkugeln sein. Auch deren Veränderung durch
Abrieb macht sich durch eine Änderung des Geräuschspektrums
bemerkbar. Andere fehlerhafte Betriebszustände, deren
Auftreten mit einer Vorrichtung nach der Erfindung überwacht
werden können, sind etwa das Zusetzen der Trennwand zwischen
mehreren Kammern der Kugelmühle oder das Fressen von Lagern.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bestimmung des
Füllstandes von Mühlen.
Die Erfindung gestattet einen solchen Betrieb der Mühle, daß
ein geringerer Verschleiß der Mühle pro Tonne Mahlgut
eintritt. Die Erfindung gestattet eine Prozeßautomatisierung
durch automatische Regelung und eine Einbindung der Mühle in
ein Prozeßleitsystem des Betriebes. Die Erfindung gestattet
es dabei insbesondere, durch Wahl des Füllstandes bestimmte
gewünschte Sorten des gemahlenen Materials vorzugeben. Die
Mühle kann in Abhängigkeit von der gewünschten Qualität des
Mahlgutes optimal ausgelastet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter
Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Kugelmühle mit
einer auf die Geräusche der Kugelmühle ansprechenden und diese
Geräusche analysierenden Meßvorrichtung.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der Meßvorrichtung.
Fig. 3 zeigt Spektren für 100% Füllstand, 0% Füllstand und für
einen zu messenden Füllstand.
Fig. 4 ist ein Diagramm der Signalverarbeitung.
In Fig. 1 ist mit 10 eine Zweikammer-Kugelmühle bezeichnet, wie
sie beispielsweise in der Zementindustrie verwendet wird. Die
Kugelmühle weist eine um ihre Längsachse umlaufende Trommel 12
auf. Die Trommel 12 bildet zwei axial hintereinanderliegende
Kammern 14 und 16. Die Kammern 14 und 16 sind durch eine
Trennwand 18 voneinander getrennt. Die Trennwand 18 ist so
ausgebildet, daß sie einen Durchtritt von gemahlenem Material
gestattet. Die Kugelmühle 10 wird an einem Eintragende aus mit
Rohmaterial beschickt. Das Rohmaterial kann, z. B. bei der
Zementherstellung, ein Gemenge von Materialien sein, deren
Zufuhr über Förderbänder geregelt ist. Das ist bekannte
Technik. In Fig. 1 ist das durch ein Silo 20 dargestellt, wobei
die Zufuhr an Rohmaterial mittels eines Schiebers oder einer
Klappe 22 reguliert werden kann. In den Kammern 14 und 16 der
Trommel 12 sind jeweils eine Vielzahl von Stahlkugeln 24 bzw.
26 angeordnet. Die Stahlkugeln 26 in der Kammer 16 haben einen
geringeren Durchmesser als die Stahlkugeln 24 in der Kammer
14. An einem Austragende, rechts in Fig. 1 wird pulverisiertes
Mahlgut von einem Gebläse 28 in eine Rohrleitung 30 abgesaugt.
Zu grobes Mahlgut wird dabei wieder in die eintragseitige
Kammer 14 zurückgeführt.
Die Mantelfläche der Trommel ist auf der Innenseite mit einer
Auskleidung versehen, die so geformt ist, daß sie bei Umlauf
der Trommel 12 die Stahlkugeln 24 und 26 und einen Teil des
Mahlgutes in Umfangsrichtung mitnimmt, bis die Stahlkugeln
24, 26 abrutschen und mit dem Mahlgut wieder nach unten
fallen. Dadurch wird das Mahlgut zwischen den Stahlkugeln
zerquetscht und zerschlagen. Die Trommel 12 wird von einer
Antriebsvorrichtung 32 angetrieben. Der Antrieb erfordert
recht erhebliche Antriebsenergie, da die Antriebsvorrichtung
ständig Stahlkugeln 24, 26 und Mahlgut 34 anheben muß. Diese
Antriebsenergie ist nur in geringem Maße abhängig von dem
Füllstand des Mahlgutes in der Trommel 12 der Kugelmühle 10.
Das ist der Aufbau einer üblichen Kugelmühle. Das zu mahlende
Rohmaterial aus dem Silo 20 wird von der Eintragseite her in
die Kammer 14 der Kugelmühle 10 eingebracht. Das von den
Stahlkugeln 24 zermahlene Mahlgut wird durch den Aufbau der
Mühle durch die Trennwand hindurch in die Kammer 16
transportiert. Dort erfolgt eine weitere Zerkleinerung durch
die kleineren Stahlkugeln 26, bis das Mahlgut über die
Rohrleitung 30 abgefördert wird. Dort erfolgt in nicht
dargestellter Weise durch den Luftstrom eine Trennung in fein
pulverisiertes Mahlgut und gröbere Teilchen, die zur
Eintragseite für einen nochmaligen Durchgang zurückgefördert
werden.
Zur Messung des Füllstandes der Kugelmühle 10 sind außen neben
der Trommel 12 zwei Schallsensoren 36 und 38 angeordnet. Das
sind praktisch speziell ausgebildete Mikrophone, die extrem
hohe Schallwechseldrücke aushalten und eine hohe Richtwirkung
besitzen. Der Schallsensor 36 sitzt im Bereich der Kammer 14.
Der Schallsensor 38 sitzt im Bereich der Kammer 16. Die beiden
Schallsensoren 36 und 38 sind mit einer Füllstands-
Meßeinrichtung 40 verbunden. Die Füllstands-Meßeinrichtung 40
ist mit einem Analysatorsystem 42 verbunden. Das
Analysatorsystem 42 steuert über den Schieber oder die Klappe
22 (oder die Geschwindigkeit von Förderbändern) die Zufuhr von
Rohmaterial aus dem Silo 20 zu der Kugelmühle 10. Außerdem ist
das Analysatorsystem mit einer Schnittstelle 44 zum Anschluß
an ein Prozeßleitsystem verbunden.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die beiden Schallsensoren
36 und 38 mit einem Polarisations-Netzteil 46 verbunden. Die
Sensoren sind kapazitive Mikrophone mit je einer Membran,
die eine Platte eines Kondensators bildet. An diesem
Kondensator liegt eine hohe Spannung von dem Polarisations-
Netzteil 46 an. Durch die dadurch hervorgerufenen
elektrostatischen Kräfte wird die Membran des Sensors stark
vorgespannt. Dadurch kann die Membran mit hohen
Schallwechseldrücken beaufschlagt werden.
Die so erhaltenen Signale werden durch Vorverstärker 48, 50
verstärkt. Die so erhaltenen Signale werden über
Hauptverstärker 52 bzw. 54 auf einen Rechner geschaltet.
Der Rechner 56 führt eine Fourieranalyse der erhaltenen
Signale durch. Jedes Signal kann bekanntlich als Überlagerung
von harmonischen Signalen mit verschiedenen Amplituden
dargestellt werden. Dabei ist die Amplitude eines solchen
harmonischen Signals eine Funktion der Frequenz dieses
Signals. Einem Signalverlauf im Zeitbereich kann daher eine
Funktion "Amplitude über Frequenz" zugeordnet werden. Das ist
praktisch das Spektrum des zeitabhängigen Signals.
Die Spektralverteilung oder Fouriertransformierte des von der
Kugelmühle 10 erzeugten Geräusches kann (nach Mittelung über
der Zeit) etwa einen Verlauf haben, wie er in Fig. 3 durch die
strichpunktierte Kurve 57 dargestellt ist.
Die Auswertung der Sensorsignale der Schallsensoren 36 und 38
und der aus der Fouriertransformierten gebildeten
Spektralverteilungen erfolgt nach dem in Fig. 4 dargestellten
Diagramm:
Es erfolgt eine Messung bei einem hohen, bekannten Füllstand,
der als Füllstand von 100% angesehen werden kann. Das
erhaltene Schallsignal ist ein relativ schwaches Geräusch, das
ein breites Spektrum von Frequenzen enthält. Aus dem
gemessenen Schallsignal wird die Spektralverteilung gebildet.
Das ist in Fig. 4 durch das Rechteck 58 "Messung bei 100%"
dargestellt. Die erhaltene Spektralverteilung wird über einen
längeren Zeitraum gemittelt. Das momentane Geräusch der
Kugelmühle 10 ist stark von dem jeweiligen momentanen Zustand
des Mahlgutes 34 und der Stahlkugeln 24 in der Trommel
abhängig. Es hat sich aber gezeigt, daß sich im zeitlichen
Mittel über einen längeren Zeitraum eine stabile
Spektralverteilung ergibt, die eine Funktion des Füllstandes
ist. Eine solche Spektralverteilung ist in Fig. 3 durch die
Kurve 60 dargestellt. Die Mittelwertbildung bei einem
Füllstand von 100% ist in Fig. 4 durch das Rechteck 62
dargestellt. Die gemittelte Kurve 60 wird abgespeichert. Das
ist in Fig. 4 durch das Rechteck 64 dargestellt.
Als nächstes wird die Kugelmühle 10 leer, d. h. ohne Mahlgut
betrieben oder mit einem bekannten, geringen Füllstand des
Mahlgutes. Es wird wieder das von den Sensoren 36 und 38
aufgenommene Geräusch fourieranalysiert. Das ergibt nach
Mittelung etwa eine Kurve 66 in Fig. 3. Die Messung und
Fourieranalyse des Geräuschs ist in Fig. 4 durch das Rechteck
68 dargestellt. Es wird wieder der Spektralverlauf über eine
längere Zeit gemittelt. Das ist in Fig. 4 durch das Rechteck 70
dargestellt. Die so erhaltene gemittelte Spektralverteilung 66
wird gespeichert. Das ist in Fig. 4 durch das Rechteck 72
dargestellt. Die Meßvorrichtung ist dann bereit für die
laufende Messung und Überwachung des unbekannten Füllstandes
in der Kugelmühle 10. Dieser Füllstand ist hier mit x%
bezeichnet.
Es wird bei dem zu messenden, unbekannten Füllstand x
ebenfalls das Geräusch der Kugelmühle 10 mittels der
Schallsensoren 36 und 38 aufgenommen. Die erhaltenen Signale
werden auf den Rechner 56 aufgeschaltet, der die Spektralverteilung liefert.
Eine solche Spektralverteilung
entspricht nach Mittelung etwa der Kurve 57 in Fig. 3. Diese
Messung und Fourieranalyse des Geräusches bei dem unbekannten
Füllstand x% ist in Fig. 4 durch das Rechteck 74 dargestellt.
Auch hier erfolgt eine Mittelung der Spektralverteilung über
einen längeren Zeitraum hinweg. Die Mittelung ist in dem
Ablaufdiagramm von Fig. 4 durch das Rechteck 76 dargestellt.
Der nächste Schritt ist eine Interpolation zwischen den
Werten, die bei einem Füllstand von 100% erhalten wurden, und
den Werten, die bei einem Füllstand von 0% erhalten wurden.
Das ist in Fig. 4 durch Rechteck 78 dargestellt.
Bei der Interpolation erfolgt zunächst eine Integration der
Spektralverteilung in bestimmten Frequenzbereichen. In Fig. 3
sind die Bereiche mit I, II und III bezeichnet. In jedem
Bereich wird erst das Integral der Kurve 66 gebildet. Das gibt
eine Größe w₁. Die entspricht 0% Füllstand. Dann wird das
Integral der Kurve 60 gebildet. Das gibt ein Größe w₂. Die
entspricht 100% Füllstand. Die Differenz ist Δ w. Bei der
eigentlichen Messung wird das Integral der gemessenen Kurve 57
gebildet. Dieses Integral liefert einen Wert wx. Die Differenz
zu dem Integral der Kurve 66 ist w₁-wx. Daraus wird der
Füllstand berechnet. Es gilt:
w₁ - w₂ = Δ w 100%
w₁ - wx = Δ wxu = xu%
wx - w₂ = Δ wxo = xo%
x% = 100% Δ wxo/Δw oder
x% = 100% (1 - Δwxu/Δw).
w₁ - wx = Δ wxu = xu%
wx - w₂ = Δ wxo = xo%
x% = 100% Δ wxo/Δw oder
x% = 100% (1 - Δwxu/Δw).
Die so durch Interpolation der Integrale für die verschiedenen
Bereiche I, II und III erhaltenen Füllstandswerte können
voneinander abweichen. Es kann beispielsweise in Bereich I ein
Füllstandswert von 50%, in Bereich II ein Füllstandswert von
51% und in Bereich III ein Füllstandswert von 49% ermittelt
werden. Aus diesen Füllstandswerten wird ein Mittelwert
gebildet. Es kann zweckmäßig sein, diese Füllstandswerte zu
mitteln. Das ist in Fig. 4 durch das Rechteck 80 dargestellt.
Dabei kann es günstig sein, einen gewichteten Mittelwert zu
bilden. Als Gewichte können dabei die auf den mittleren
Bereich bezogenen w dienen. Der so erhaltene Mittelwert wird
als Füllstand ausgegeben. Das ist in Fig. 4 durch das Rechteck
82 dargestellt. Es hat sich gezeigt, daß der so erhaltene
Meßwert den Füllstand mit einer Genauigkeit von etwa ±1%
wiedergibt.
Der Füllstand und sein zeitlicher Verlauf kann an einem
Monitor 84 angezeigt werden. Der Füllstand kann auch durch
einen Drucker 86 ausgedruckt werden. Über einen Anschluß 88
können die Meßwerte des Füllstandes auch ein Prozeßleitsystem
beaufschlagen.
Bei der beschriebenen Anordnung ist je ein Schallsensor 36 und
38 neben jeder der Kammern 14 bzw. 16 angeordnet. Es hat sich
überraschenderweise gezeigt, daß die Schallsensoren an den
beiden Kammern 14 und 16 unterschiedliche Geräusche aufnehmen
und dementsprechend unterschiedliche Füllstände signalisieren
können.
Die beschriebene Anordnung kann in verschiedener Weise
abgewandelt werden.
Statt die Fourieranalyse der Geräusche mit einem Rechner mit
entsprechender Software vorzunehmen, was einen schnellen
Rechner erfordert, können auch FFT-Bausteine verwendet werden
(FFT = Fast Fourier Transform). Solche FFT-Bausteine sind
handelsüblich erhältlich.
Statt einer Integralbildung in verschiedenen Frequenzbereichen
I, II und III kann auch eine Interpolation der Werte der
Frequenzspektren bei einer Mehrzahl fester Frequenzen
vorgenommen werden. Die so gewonnenen Füllstandswerte können
wieder gemittelt werden.
Die beschriebene Einrichtung ist bevorzugt zur Messung an
Kugelmühlen bei der Zementherstellung einsetzbar. In gleicher
Weise kann aber auch der Füllstand in Mühlen und insbesondere
Kugelmühlen für andere Zwecke, beispielsweise für Kohle oder
Erz, gemessen werden.
Claims (12)
1. Vorrichtung zur Bestimmung eines Betriebszustandes von
Mühlen, mit einem auf die Geräusche der Mühle ansprechenden
Schallsensor und Mittel zur Analyse der von dem
Schallsensor gelieferten Signale,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40, 42) zur Analyse
der von den Schallsensoren gelieferten Signale zur Bildung
eines Fourierspektrums der Geräusche und Erzeugung eines
Meßwertes für den Betriebszustand eingerichtet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Betriebszustand der Füllstand ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mühle eine Kugelmühle (10) ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel zur Analyse der Geräusche einen FFT-Baustein (Fast
Fourier Transform) (50 bzw. 52) aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel (40, 42) zur Analyse der Geräusche
weiterhin Mittel zur Bildung des Mittelwertes des Fourier-Spektrums
über einen längeren Zeitraum hinweg enthalten.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch
- a) Mittel zum Speichern eines bei vorgegebenem hohen Füllstand aufgenommenen Fourier-Spektrums und eines bei vorgegebenem geringen Füllstand aufgenommenen Fourier-Spektrums,
- (b) Mittel zur Messung des Fourier-Spektrums bei unbekanntem Füllstand und
- (c) Mittel zur Interpolation zwischen dem hohen und geringen Füllstand zur Gewinnung eines interpolierten Meßwertes für den unbekannten Füllstand.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
- (a) Mittel zum Bestimmen interpolierter Meßwerte bei verschiedenen Frequenzen und
- (b) Mittel zur Bildung des Mittelwertes des so bestimmten interpolierten Meßwerte als Füllstands-Meßwert.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mühle mehrere, von dem Mahlgut nacheinander durchlaufene
Kammern (14, 16) aufweist und ein Schallsensor (36, 38) im
Bereich jeder Kammer (14 bzw. 16) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der erhaltene Füllstands-Meßwert auf einen Regler zur Regelung
des Füllstandes aufschaltbar ist.
10. Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes von Mühlen
während des Betriebs, gekennzeichnet durch die
Verfahrensschritte:
- (a) Messen der Geräusche der Mühle bei einem hohen, bekannten Füllstand,
- (b) Bestimmen des Fourier-Spektrums der so bei hohem Füllstand gemessenen Geräusche,
- (c) Speichern des bei hohem Füllstand erhaltenen Fourier-Spektrums,
- (d) Messen der Geräusche der Mühle bei einem niedrigen, bekannten Füllstand,
- (e) Bestimmen des Fourier-Spektrums der so bei niedrigem Füllstand gemessenen Geräusche,
- (f) Speichern des bei niedrigem Füllstand erhaltenen Fourier-Spektrums,
- (g) Messen der Geräusche der Mühle bei einen zu bestimmenden, unbekannten Füllstand,
- (h) Bestimmten des Fourier-Spektrums der so bei dem unbekannten Füllstand erhaltenen Geräusche und
- (i) Bestimmen des unbekannten Füllstandes aus dem mit diesem unbekannten Füllstand erhaltenen Fourier-Spektrum durch Interpolation zwischen den bei dem hohen und dem niedrigen bekannten Füllstand erhaltenen Fourier-Spektren.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fourier-Spektren für hohen, niedrigen und unbekannten
Füllstand jeweils über einen längeren Zeitraum gemittelt
werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Interpolation bei mehreren diskreten
Frequenzen durchgeführt und der Mittelwert der dabei
erhaltenen Werte als Füllstand ausgegeben wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924215455 DE4215455C2 (de) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes von Mühlen |
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DE19924215455 DE4215455C2 (de) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes von Mühlen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4215455A1 DE4215455A1 (de) | 1993-11-18 |
DE4215455C2 true DE4215455C2 (de) | 1996-05-15 |
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ID=6458575
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924215455 Expired - Fee Related DE4215455C2 (de) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes von Mühlen |
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---|---|
DE (1) | DE4215455C2 (de) |
Cited By (1)
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