EP0492080A1 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Betriebs einer Gutbettwalzenmühle - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Betriebs einer Gutbettwalzenmühle Download PDF

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EP0492080A1 EP91118151A EP91118151A EP0492080A1 EP 0492080 A1 EP0492080 A1 EP 0492080A1 EP 91118151 A EP91118151 A EP 91118151A EP 91118151 A EP91118151 A EP 91118151A EP 0492080 A1 EP0492080 A1 EP 0492080A1
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Krupp Polysius AG
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    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
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    • B02C4/32—Adjusting, applying pressure to, or controlling the distance between, milling members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/286—Feeding devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005—Control arrangements
    • B30B11/006—Control arrangements for roller presses

Definitions

  • the invention relates to a method (according to the preamble of claims 1 and 2) and a device (according to the preamble of claims 8 and 9) for regulating the operation of a material bed roller mill, in particular for regulating the fill level of the feed hopper and the power consumption of the roller drive motors.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device for regulating the operation of a material bed roller mill which are characterized by a high stability of the control even when the grindability of the goods changes.
  • the control method according to the invention thus works without a fixed setpoint for the controlled variable, which can level off freely according to the properties of the ground material to the respectively optimal value. In this way, extremely stable control is achieved even when the grindability changes during operation.
  • the control concept according to the invention can be implemented with any freely programmable control.
  • a number of intervention points are defined within the fill level range from 0 to 100%, for example at intervals of 0.5%.
  • the manipulated variable i.e. the mass flow of at least one feed component of the material bed roller mill
  • this mass flow is reduced with increasing fill level and with falling Level increased.
  • a good bed roller mill of the type POLYCOM with a freely programmable control S5 (Siemens AG) was regulated for a throughput of 600 t / h and a fresh material quantity of 190 t / h in the fill level.
  • the amount of fresh product fluctuated by +/- 50%, whereas when regulating according to the method according to the invention only about +/- 5%.
  • the fresh material throughput averaged over a longer period of time increased from 170 t / h to 190 t / h in the process according to the invention.
  • the fill level automatically settled to a new value, at which the control again remained very stable and which can therefore be described as the optimal fill level (for the changed grindability of the material). If, on the other hand, external control interventions were attempted to keep the fill level at the original value when the grindability changed, there would be significantly greater fluctuations in the manipulated variable.
  • the change in the mass flow associated with an intervention point is only carried out after a predetermined, adjustable delay time (for example of 2 minutes), provided the fill level does not repeat this intervention point within the delay time with the opposite tendency reached. Whenever the level reaches the same point of intervention again within the delay time, the delay time that has already expired becomes reset to zero. In this way, the number of control interventions can be reduced to what is absolutely necessary.
  • a predetermined, adjustable delay time for example of 2 minutes
  • the outlet pressure was chosen so that a power consumption of 1800 kW was achieved for goods that were difficult to grind. If the grindability became better, more ground material was fed into the mill, the grinding gap increasing and the hydraulic pressure and the power consumption increasing. When the power consumption reached the highest point of engagement of 1850 kW, the hydraulic pressure was reduced until the power consumption had dropped to 1800 kW. This process may have been carried out several times in succession, because the better grindability of the material means that the power consumption has repeatedly increased to the highest point of intervention of 1850 kW despite the pressure being reduced.
  • the hydraulic pressure was increased until the second lowest intervention point of 1730 kW was reached. This could also happen more than once. If the controlled variable reached the lowest intervention point several times in succession, the control interventions triggered thereby and increasing the manipulated variable were also counted. Their number was limited according to the number of previous control interventions reducing the manipulated variable (the number of pressure increases was therefore limited to the number of previous pressure reductions, which is a safety measure against an excessive pressure increase).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Betriebs einer Gutbettwalzenmühle wobei Eingriffspunkte festgelegt sind, bei deren Erreichen die Stellgröße verändert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet dabei mit frei beweglichen Regelgrößen ohne festen Sollwert und ermöglicht auch bei einer Änderung der Mahlbarkeit eine sehr stabile Regelung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren (entsprechend dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2) sowie eine Einrichtung (gemäß dem Gattungsbegriff der Ansprüche 8 und 9) zur Regelung des Betriebs einer Gutbettwalzenmühle, insbesondere zur Regelung des Füllstandes des Aufgabebunkers und der Leistungsaufnahme der Walzen-Antriebsmotore.
  • Betriebserfahrungen zeigen, daß beim Betrieb von Gutbettwalzenmühlen die Einhaltung eines gewissen Füllstandes im Aufgabebunker über den Mahlwalzen vorteilhaft ist. Bei den bisher bekannten Füllstandsregelungen versucht man, einen vorgegebenen Sollwert des Füllstandes 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 Unterschreiten des Füllstands-Sollwertes erhöht.
  • Dieses übliche Regelverfahren berücksichtigt jedoch nicht die Erfahrungstatsache, daß Mahlgüter mit unterschiedlichen schüttgutmechanischen Eigenschaften jeweils 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 herangezogenen 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 direkt proportional zum Hydraulikdruck, der wiederum vom Arbeitsspalt und von der Federcharakteristik bestimmt wird. Einem großen Arbeitsspalt entspricht dabei ein hoher Hydraulikdruck. Eine hohe Leistungsaufnahme ergibt im allgemeinen ein gutes Zerkleinerungsergebnis.
  • Es ist bekannt, die Leistungsaufnahme der Walzen-Antriebsmotore durch Veränderung des Hydraulikdruckes zu regeln. Üblicherweise wird hierbei für die Leistungsaufnahme ein bestimmter Sollwert vorgegeben, der durch Veränderung des Hydraulikdruckes möglichst konstant gehalten 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 Regeleingriffen wird ferner das Hydrauliköl erwärmt und muß gekühlt werden, was einen erhöhten apparativen Aufwand erfordert. Gleichzeitig wird das Hydraulikaggregat bei häufigen Ein- und Ausschaltvorgängen mechanisch stark belastet, wodurch die Lebensdauer sinkt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Regelung des Betriebs 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 kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 bzw. 8 und 9 gelöst. 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 Eingriffspunkten festgelegt, bei deren Erreichen
    • im Falle steigender Tendenz der Regelgröße die Stellgröße (beispielsweise der Massenstrom wenigstens einer Aufgabekomponente) verringert
    • und im Falle sinkender Tendenz der Regelgröße die Stellgröße erhöht wird.
  • Bei dem Regelverfahren, das Gegenstand des nebengeordneten Anspruches 2 ist und das insbesondere zur Regelung der Leistungsaufnahme der Walzen-Antriebsmotore dient, werden im Regelbereich einer Regelgröße (insbesondere der Leistungsaufnahme der Walzen-Antriebsmotore) wenigstens vier Eingriffspunkte festgelegt, 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 erreicht,
    • 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 entsprechend 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 Regelung. 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.
    • Beispiel 1:
    Regelung des Füllstandes des Aufgabebunkers
  • Innerhalb des Füllstandsbereiches von 0 bis 100% werden eine Anzahl von Eingriffspunkten festgelegt, beispielsweise in Abständen von 0,5 %. Jedesmal dann, wenn die den Füllstands-Istwert repräsentierende Regelgröße einen dieser Eingriffspunkte erreicht, wird die Stellgröße (d.h. der Massenstrom wenigstens einer Aufgabekomponente der Guttbettwalzenmühle) 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 Guttbettwalzenmühle 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 dagegen nur noch um +/- 5%. Der über einen längeren Zeitraum gemittelte Frischgutdurchsatz erhöhte sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von 170 t/h auf 190 t/h.
  • Traten im Laufe des Betriebes Änderungen der Mahlbarkeit 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 Füllstand (für die geänderte Mahlbarkeit des Gutes) bezeichnet 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 Stellgröße.
  • Bei der erfindungsgemäßen Regelung des Füllstandes hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die einem Eingriffspunkt zugeordnete Änderung des Massenstromes erst nach einer vorgegebenen, einstellbaren Verzögerungszeit (beispielsweise von 2 Minuten) vorgenommen wird, sofern der Füllstand diesen Eingriffspunkt innerhalb der Verzögerungszeit nicht mit umgekehrter Tendenz erneut erreicht. Immer dann, wenn der Füllstand innerhalb der Verzögerungszeit denselben Eingriffspunkt erneut erreicht, wird die bereits abgelaufene Verzögerungszeit wieder auf Null zurückgestellt. Auf diese Weise läßt sich die Zahl der Regeleingriffe auf das unbedingt notwendige Maß reduzieren.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dann, wenn der Füllstand einen Eingriffspunkt erreicht, der Massenstrom zweckmäßig um einen festen, einstellbaren Wert verändert. Man kann dabei den Massenstrom an jedem Eingriffspunkt um den gleichen Betrag (beispielsweise 2%) verändern. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, den einzelnen Eingriffspunkten unterschiedliche Änderungswerte der Stellgröße zuzuordnen. Um ein Überlaufen des Vorbunkers zu verhindern, wurden im oben genannten Beispiel bei Füllständen über 80% die Änderungswerte der Stellgröße auf 4% bei steigendem Füllstand festgelegt.
    • Beispiel 2:
    Regelung des Hydraulikdruckes
  • Bei diesem Regelverfahren wurden im Regelbereich der Regelgröße (d.h. des den Druck im Walzenspalt erzeugenden Hydraulikdruckes) vier Eingriffspunkte festgelegt. Bei dem oben genannten Beispiel wurden als Eingriffspunkte 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 erreicht 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 Leistungsaufnahme den obersten Eingriffspunkt von 1850 kW, so wurde der Hydraulikdruck so lange verringert, bis die Leistungsaufnahme auf 1800 kW abgesunken war. Dieser Vorgang fand u.U. mehrmals nacheinander statt, indem durch die besser werdende Mahlbarkeit des Gutes die Leistungsaufnahme 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 Hydraulikdruck 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 Regeleingriffe gezählt. Ihre Zahl wurde entsprechend der Zahl der vorangegangenen, die Stellgröße verringernden Regeleingriffe begrenzt (die Anzahl der Druckerhöhungen war daher auf die Anzahl der vorausgehenden Druckminderungen begrenzt, was eine Sicherheitsmaßnahme gegen eine zu starke Druckerhöhung darstellt).
  • Auch bei dieser Regelung der Leistungsaufnahme der Walzen-Antriebsmotore stellte man fest, daß sich die Regelung selbsttätig in Abhängigkeit von der Mahlbarkeit des Gutes auf einen optimalen Wert des Hydraulikdruckes einpendelte.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Regelung des Betriebs einer Gutbettwalzenmühle, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Regelbereiches einer Regelgröße eine Anzahl von Eingriffspunkten festgelegt werden, bei deren Erreichen
    - 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 Gutbettwalzenmühle, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelbereich einer Regelgröße wenigstens vier Eingriffspunkte festgelegt werden, wobei
    - dann, wenn die Regelgröße mit steigender Tendenz den obersten Eingriffspunkt erreicht, die Stellgröße so lange verringert wird, bis die Regelgröße den zweitobersten Eingriffspunkt erreicht,
    - 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.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelgröße durch den Füllstand des Aufgabebunkers und die Stellgröße durch den Massenstrom wenigstens einer Aufgabekomponente der Gutbettwalzenmühle 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, sofern der Füllstand diesen Eingriffspunkt innerhalb der Verzögerungszeit nicht mit umgekehrter Tendenz erneut erreicht, wobei immer dann, wenn der Füllstand innerhalb der Verzögerungszeit denselben Eingriffspunkt 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, einstellbaren 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 hierdurch ausgelösten, die Stellgröße verändernden Regeleingriffe gezählt werden,
    - und daß dann, wenn die Regelgröße anschließend mehrmals nacheinander den untersten Eingriffspunkt erreicht, die hierdurch ausgelösten, die Stellgröße vergrößernden Regeleingriffe gleichfalls gezählt werden und ihre Zahl entsprechend der Zahl der vorangegangenen, die Stellgröße verringernden Regeleingriffe begrenzt wird.
  8. Einrichtung zur Regelung des Füllstands des Aufgabebunkers einer Gutbrettwalzenmühle 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 Leistungsaufnahme wenigstens vier Eingriffspunkte derart festgelegt 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 zweiuntersten Eingriffspunkt erreicht.
EP91118151A 1990-12-21 1991-10-24 Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Betriebs einer Gutbettwalzenmühle Expired - Lifetime EP0492080B1 (de)

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