EP2282838A1 - Verfahren zur überwachung einer mahlanlage sowie mahlanlage mit überwachungseinrichtung - Google Patents

Verfahren zur überwachung einer mahlanlage sowie mahlanlage mit überwachungseinrichtung

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EP2282838A1
EP2282838A1 EP09782403A EP09782403A EP2282838A1 EP 2282838 A1 EP2282838 A1 EP 2282838A1 EP 09782403 A EP09782403 A EP 09782403A EP 09782403 A EP09782403 A EP 09782403A EP 2282838 A1 EP2282838 A1 EP 2282838A1
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grinding
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frequency range
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Markus Berger
Franz-Josef Zurhove
Rüdiger OSTKAMP
Ludger Kimmeyer
Matthias Wuwer
Pedro Guerrero Palma
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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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
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/04—Mills with pressed pendularly-mounted rollers, e.g. spring pressed

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the load condition of a grinding plant and equipped with such a monitoring device grinding plant.
  • the invention is therefore based on the object, a method and a
  • Loading condition of the grinding plant is particularly suitable operating parameters.
  • the frequency and magnitude of the fundamental vibration of the forces exerted on the mill are essentially due to the design of the mill and do not change significantly as load increases, the magnitude of the first harmonic (i.e.
  • Harmonic wave of this fundamental as an extremely sensitive signal for a greatly increased or even critical load condition. This is especially true when the magnitude of the first harmonic is set in proportion to the magnitude of the fundamental.
  • the first frequency range is suitably 10 to 30 Hz, preferably 15 to 25 Hz
  • the second frequency range is 20 to 60 Hz, preferably 30 to 50 Hz.
  • Determination of the drive torque from power and speed are carried out and a change in the load condition of the grinding system can be made by changing the speed of the grinding elements.
  • Figure 1 is a perspective view of one of several grinding rollers of a roller mill with the associated roller bearing.
  • FIG. 2 is a side view of the grinding roller according to FIG. 1.
  • the grinding roller 1 runs on the (not shown) grinding table of a vertical roller mill and either - as in the illustrated embodiment - are driven by a drive motor 2 via a shaft which is surrounded by an axis 3, directly or indirectly via the grinding table.
  • the shaft is mounted on the drive motor 2 side facing in a fixed bearing 4 and on the grinding roller 1 side facing in a designed as a force frame floating bearing 5.
  • the forces acting in the axial direction are detected in the fixed bearing 2 by a strain gauge sensor 9 mounted there.
  • the forces acting in the tangential direction are determined in the floating bearing 5 by a strain gauge sensor 10 provided there.
  • the forces acting in the vertical direction are determined in the non-locating bearing 5 via the pressure of a hydraulic system 11 supporting the axle 3 in the force frame of the movable bearing 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Description

VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG EINER MAHLANLAGE SOWIE MAHLANLAGE MIT ÜBERWACHUNGSEINRICHTUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Belastungszustandes einer Mahlanlage sowie eine mit einer solchen Überwachungseinrichtung ausgerüstete Mahlanlage.
Zur Überwachung von Mahlanlagen, beispielsweise von Rollenmühlen, ist es bekannt, die Schwinggeschwindigkeit der einzelnen Mahlorgane und der gesamten Mahlanlage über Sensoren zu erfassen und den Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit im Frequenzbereich zwischen 10 und 1000 Hz nach ISO 10816-3, den sogenannten RMS-Wert (Root-Mean- Square), im Steuersystem der Mahlanlage auf vorgegebene Grenzwerte zu überwachen.
Durchgeführte Untersuchungen und Messungen haben jedoch gezeigt, dass diese bekannte Schwingungsüberwachung mittels des RMS-Wertes nicht ganz zuverlässig ist, da sie einerseits kritische Belastungszustände manchmal zu spät bzw. überhaupt nicht erfasst, während sie andererseits gelegentlich bereits anspricht, obwohl noch kein kritischer Belastungszustand erreicht ist.
Zum Schutz von Mühlen gegen Überlastung ist es auch bekannt, die von der Mühle erzeugten Arbeitsgeräusche elektroakustisch aufzunehmen und die so gewonnenen elektrischen Signale nach Frequenz und/oder Intensität auszuwerten (DE 36 21 400
Al). Auch dieses Verfahren erfüllt jedoch nicht die Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit, die an die Überwachung großer Mahlanlagen gestellt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren sowie eine
Mahlanlage zu schaffen, die eine besonders zuverlässige und genaue Überwachung des Belastungszustandes der Mahlanlage ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 11 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei den der Erfindung zu Grunde liegenden Versuchen wurde überraschend festgestellt, dass die erste Harmonische der Grundschwingung der vom Mahlgut auf das Mahlorgan ausgeübten dynamischen Kräfte ein zur Überwachung des
Belastungszustandes der Mahlanlage besonders geeigneter Betriebsparameter ist. Während nämlich die Frequenz und die Größe der Grundschwingung der auf das Mahlorgan ausgeübten Kräfte im wesentlichen durch die Konstruktion der Mühle bedingt sind und sich auch bei Erhöhung der Belastung nicht in jedem Fall signifikant ändern, erweist sich die Größe der ersten Harmonischen (d.h. der ersten
Oberwelle) dieser Grundschwingung als ein außerordentlich sensibles Signal für einen stark erhöhten oder gar kritischen Belastungszustand. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Größe der ersten Harmonischen in Verhältnis zur Größe der Grundschwingung gesetzt wird.
Es ist daher sinnvoll, die auf das Mahlorgan wirkenden Kräfte in zwei Frequenzbereichen zu erfassen, nämlich in einem ersten Frequenzbereich, der die Grundschwingung der Kräfte enthält, und in einem zweiten Frequenzbereich, in dem die erste Harmonische dieser Grundschwingung auftritt. Maßnahmen zur Verringerung des Belastungszustandes der Mahlanlage werden insbesondere dann eingeleitet, wenn die erste Harmonische in Relation zur Größe der Grundschwingung einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Bei einer Rollenmühle liegt der erste Frequenzbereich zweckmäßig bei 10 bis 30 Hz, vorzugsweise bei 15 bis 25 Hz, und der zweite Frequenzbereich bei 20 bis 60 Hz, vorzugsweise bei 30 bis 50 Hz.
Bei Verwendung von mit regelbarer Drehzahl angetriebenen Mahlorganen kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zusätzlich zur Überwachung der vom Mahlgut auf die Mahlorgane ausgeübten dynamischen Kräfte eine
Bestimmung des Antriebsdrehmomentes aus Leistung und Drehzahl erfolgen und eine Veränderung des Belastungszustandes der Mahlanlage durch Änderung der Drehzahl der Mahlorgane vorgenommen werden.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer von mehreren Mahlrollen einer Rollenmühle mit der zugehörigen Rollenlagerung;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Mahlrolle gemäß Fig. 1.
Die Mahlrolle 1 läuft auf dem (nicht dargestellten) Mahlteller einer Vertikalrollenmühle und kann entweder - wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - von einem Antriebsmotor 2 über eine Welle, die von einer Achse 3 umgeben ist, direkt oder über den Mahlteller indirekt angetrieben werden.
Die Welle ist auf der dem Antriebsmotor 2 zugewandten Seite in einem Festlager 4 und auf der der Mahlrolle 1 zugekehrten Seite in einem als Kraftrahmen ausgebildeten Loslager 5 gelagert.
Im Betrieb werden vom Mahlgut auf die Mahlrolle 1 dynamische Kräfte in axialer Richtung (Pfeil 6), tangentialer Richtung (Pfeil 7) und vertikaler Richtung (Pfeil 8) ausgeübt.
Die in axialer Richtung wirkenden Kräfte werden im Festlager 2 durch einen dort angebrachten Dehnungsmess-Sensor 9 erfasst.
Die in tangentialer Richtung wirkenden Kräfte werden im Loslager 5 durch einen dort vorgesehen Dehnungsmess-Sensor 10 ermittelt. Die in vertikaler Richtung wirkenden Kräfte werden im Loslager 5 über den Druck eines die Achse 3 im Kraftrahmen des Loslagers 5 abstützenden Hydrauliksystemes 11 ermittelt.
Im Betrieb werden die vom Mahlgut auf die Mahlrolle 1 ausgeübten dynamischen
Kräfte durch Messung der Dehnungen mittels der Sensoren 9 und 10 sowie des Druckes im Hydrauliksystem 11 in den Frequenzbereichen zwischen 15 und 25 Hz (entsprechend der Grundschwingung der dynamischen Kräfte) und zwischen 30 und 50 Hz (entsprechend der ersten Harmonischen der dynamischen Kräfte) an allen Rolleneinheiten der Vertikalrollenmühle überwacht.
Tritt an mindestens zwei der drei Messstellen einer Rolleneinheit in wenigstens einem der beiden Frequenzbereiche ein Pegel auf, der mindestens 3 bis 5 mal größer als der im Normalbetrieb vorhandene Durchschnittspegel ist, so signalisiert dies die Annäherung an einen kritischen Belastungszustand. In diesem Falle werden automatisch geeignete Maßnahmen zur Verringerung des Belastungszustandes eingeleitet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung des Belastungszustandes einer Mahlanlage mit rotierenden Mahlorganen, insbesondere einer Rollenmühle mit rotierenden
Mahlrollen, wobei wenigstens ein belastungsspezifischer Betriebsparameter erfasst und bei Überschreitung eines Schwellwertes Maßnahmen zur Verringerung des Belastungszustandes eingeleitet werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) die vom Mahlgut auf wenigstens ein Mahlorgan in wenigstens einer Richtung ausgeübte dynamische Kraft in einem ersten Frequenzbereich, der die Grundschwingung des Mahlorganes enthält, und in einem zweiten Frequenzbereich, in dem die erste Harmonische der Grundschwingung auftritt, erfasst wird und
b) Maßnahmen zur Verringerung des Belastungszustandes dann eingeleitet werden, wenn die erste Harmonische in Relation zur Größe der Grundschwingung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Überwachung des Belastungszustandes einer Rollenmühle mit auf einem Mahlteller laufenden Mahlrollen, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Mahlgut in Achsrichtung auf die Mahlrollen ausgeübte dynamische Kraft erfasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Überwachung des Belastungszustandes einer Rollenmühle mit auf einem Mahlteller laufenden Mahlrollen, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Mahlgut in tangentialer Richtung auf die Mahlrollen ausgeübte dynamische Kraft erfasst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Überwachung des Belastungszustandes einer Rollenmühle mit auf einem Mahlteller laufenden Mahlrollen, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Mahlgut in vertikaler Richtung auf die Mahlrollen ausgeübte dynamische Kraft erfasst wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 2, 3 und 4, unter Verwendung von in einem Festlager und in einem Loslager gelagerten Mahlrollen, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Mahlgut in Achsrichtung auf die Mahlrollen ausgeübte dynamische Kraft über eine Dehnungsmessung im Festlager, die vom Mahlgut in tangentialer Richtung auf die Mahlrollen ausgeübte dynamische Kraft durch eine
Dehnungsmessung im Festlager und die vom Mahlgut in vertikaler Richtung ausgeübte dynamische Kraft durch eine Druckmessung im Festlager erfasst wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Mahlgut auf ein Mahlorgan ausgeübte dynamische Kraft in einem ersten Frequenzbereich von
10 bis 30 Hz, vorzugsweise von 15 bis 25 Hz, und in einem zweiten Frequenzbereich von 20 bis 60 Hz, vorzugsweise von 30 bis 50 Hz, erfasst wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Maßnahmen zur Verringerung des Belastungszustandes eingeleitet werden, wenn der Pegel von mindestens zwei der drei Messstellen mindestens 3 bis 5 mal größer als der im Normalbetrieb vorhandene Durchschnittspegel im ersten und/oder zweiten Frequenzbereich ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, unter Verwendung von mit regelbarer Drehzahl angetriebenen Mahlorganen, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Überwachung der vom Mahlgut auf die Mahlorgane ausgeübten dynamischen Kräfte eine Bestimmung des Antriebsdrehmomentes aus Leistung und Drehzahl erfolgt und eine Veränderung des Belastungszustandes der Mahlanlage durch Drehzahländerung vorgenommen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, unter Verwendung von auf einem Mahlteller abrollenden Mahlorganen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlorgane direkt angetrieben werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, unter Verwendung von auf einem Mahlteller abrollenden Mahlorganen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlorgane über den Mahlteller angetrieben werden.
11. Mahlanlage mit angetriebenen Mahlorganen und einer Einrichtung zur Überwachung des Belastungszustandes der Mahlanlage, enthaltend wenigstens einen Sensor zur Erfassung eines belastungsspezifischen Betriebsparameters der
Mahlanlage sowie Mittel zur Verringerung des Belastungszustandes der
Mahlanlage bei Überschreitung eines Schwellwertes des erfassten
Betriebsparameters, gekennzeichnet durch einen Sensor zur Erfassung der vom Mahlgut auf wenigstens ein Mahlorgan ausgeübten dynamischen Kraft in einem ersten Frequenzbereich, der die Grundschwingung des Mahlorganes enthält, und in einem zweiten Frequenzbereich, in dem die erste Harmonische der
Grundschwingung des Mahlorganes auftritt.
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