EP2282838B1 - Verfahren zur überwachung einer mahlanlage sowie mahlanlage mit überwachungseinrichtung - Google Patents

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EP2282838B1
EP2282838B1 EP09782403A EP09782403A EP2282838B1 EP 2282838 B1 EP2282838 B1 EP 2282838B1 EP 09782403 A EP09782403 A EP 09782403A EP 09782403 A EP09782403 A EP 09782403A EP 2282838 B1 EP2282838 B1 EP 2282838B1
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Markus Berger
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Rüdiger OSTKAMP
Ludger Kimmeyer
Matthias Wuwer
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Polysius AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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, such as this example DE 44 44794 A1 are known.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and a grinding plant, which allow a particularly reliable and accurate monitoring of the load condition of the grinding plant.
  • the first harmonic of the fundamental vibration of the dynamic forces exerted by the material to be ground on the grinding element is an operating parameter which is particularly suitable for monitoring the loading state of the grinding system.
  • 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 the load increases, the magnitude of the first harmonic (ie, the first harmonic ) 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.
  • 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.
  • the dynamic forces exerted by the material to be ground on the grinding roller 1 by measuring the strains by means of the sensors 9 and 10 and the pressure in the hydraulic system 11 in the frequency ranges between 15 and 25 Hz (corresponding to the fundamental of the dynamic forces) and between 30 and 50 Hz (corresponding to the first harmonic of the dynamic forces) on all roller units of the vertical roller mill.

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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Belastungszustandes einer Mahlanlage sowie eine mit einer solchen Überwachungseinrichtung ausgerüstete Mahlanlage, wie diese beispielsweise aus DE 44 44794 A1 bekannt sind.
  • 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 A1 ). 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 Ausführungsbeispiel 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 (11)

  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 (1) und einer Einrichtung zur Überwachung des Belastungszustandes der Mahlanlage, enthaltend wenigstens einen Sensor (9) 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 (9, 10) zur Erfassung der vom Mahlgut auf wenigstens ein Mahlorgan (1) 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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