EP3218114A1 - Verfahren zum überwachen und/oder regeln des betriebs einer zentrifuge - Google Patents

Verfahren zum überwachen und/oder regeln des betriebs einer zentrifuge

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EP3218114A1
EP3218114A1 EP15784698.1A EP15784698A EP3218114A1 EP 3218114 A1 EP3218114 A1 EP 3218114A1 EP 15784698 A EP15784698 A EP 15784698A EP 3218114 A1 EP3218114 A1 EP 3218114A1
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EP
European Patent Office
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centrifuge
force
drum
manipulated variable
bearing
Prior art date
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Application number
EP15784698.1A
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French (fr)
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EP3218114B1 (de
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Wilfried Mackel
Kathrin Quiter
Thomas Bathelt
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GEA Mechanical Equipment GmbH
Original Assignee
GEA Mechanical Equipment GmbH
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Publication date
Application filed by GEA Mechanical Equipment GmbH filed Critical GEA Mechanical Equipment GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/10—Control of the drive; Speed regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/12—Suspending rotary bowls ; Bearings; Packings for bearings

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring and / or controlling and / or regulating the operation of a centrifuge, in particular a separator, in the centrifugal processing of a product, in particular when clarifying a product and / or when separating a product into different liquid phases ,
  • No. 102008062055 A1 which discloses a method for detecting a machine state in which an evaluation of measured values for detecting the machine state takes place, the machine controller assigning and evaluating the measured value of a sensor as a function of the control state of a machine component.
  • the invention achieves this goal by the subject matter of claim 1. Thereafter, force measurements are carried out and evaluated with one or more force sensors. If there is a deviation from a given behavior, an output occurs. Optionally or alternatively, the force measurements or the evaluations of the force measurements are used in the control and / or the regulation of the operation of the centrifuge.
  • the continuous operation of the centrifuge during centrifugal processing of a product is monitored by one or more force measurements with one or more force sensors.
  • a control of the operation is also a control of the operation.
  • An error detection is possible and preferably also an optimization of the operation of the centrifuge by a control as a function of predetermined limits of the force measurement (s).
  • the machine control (a control and preferably control device) initiates machine and process actions for optimizing the operation and monitors their effects.
  • a centrifuge in particular a separator with a vertical axis of rotation is placed on four elastic (foot) elements in which a drum is supported on elastic support bearings in the region of the drum bearing.
  • the force measurements are preferably set in relation to one or more reference measurement (s), whereby an assessment of parameters of the current state of the machine, the process engineering process or derer respective changes - becomes possible.
  • reference measurement e.g., static or dynamic limit values
  • machine functions such as changing the operating speed and / or procedural process functions such as emptying or changing the feed quantity are then initiated.
  • Fig. 1 shows a highly simplified schematic representation of a first
  • FIG. 2 shows a partially sectioned and enlarged and more detailed view of a portion of the separator of FIG. 2; and
  • FIG. 3 is a partially sectioned, enlarged and more detailed view of another portion of the separator of FIG. 2; and
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a separator for the centrifugal processing of a product, in particular for clarifying a product of solids (or for concentrating such a phase) and / or for separating a product into different liquid phases.
  • the illustrated in Fig. 1 - and preferably designed for continuous operation - separator has a (here only schematically illustrated) rotatable drum 1 with preferably a vertical axis of rotation.
  • a Trennteller- packet may be arranged (not shown here).
  • the drum 1 further has a drive spindle 2, which is drivable via a drive connection with a drive motor 3.
  • the drive motor 3 could also be arranged as a direct drive in direct extension of the drive spindle (not shown here).
  • Into the drum 1 leads a supply line 4 for a product to be processed. Liquids of different density and optionally solids can be passed out of the drum 1 through one or more outlets 5a, 5b and possibly solids discharge openings 6 (shown schematically).
  • In the feed line 4 and the discharge (s) 5 a and 5 b preferably controllable (and preferably throttled) valves are provided (not shown here).
  • the drum 1 is surrounded by a hood 7.
  • the rotatable drum 1 and preferably the drive / motor 3 (and possibly other elements such as the hood 7 are arranged on a machine frame 8 and supported thereon.)
  • the machine frame 8 is in turn provided with one or more (preferably three or four) Foot elements 9a, b, c, d, which has a spring element or - as here, for example, as a round bearing 14 - may be formed on a floor, in particular a foundation 10, set up (see FIGS. 1 and 2)
  • one or more forces are respectively measured on one or more force sensors 11a to 11d and / or 11e (see FIG. 3) (step I in FIG. 4).
  • the force sensors or load cells 1 1 1 a - 1 1 d and / or 1 1 e may be provided in different areas of the centrifuge, in particular at locations where elements of the rotating system are resiliently supported on an abutment, ie in areas in which a movement of the rotating system within narrow limits is permitted or takes place. These movements result from the machine dynamics as well as the process engineering state or its changes of the centrifuge. The static and dynamic forces acting in this way can be measured by force measurement.
  • one or more, particularly preferably all, of the foot elements 9a-d are each assigned to one of the force sensors 11a, b, c, d for carrying out the force measurements on the respective foot elements 9a-9d (FIG , 2).
  • the force sensors 11a-1d and / or 1e are preferably designed for measuring compressive forces.
  • the force sensors 11a-11e are connected, for example via a wire connection or wirelessly, to a control and / or regulating device 12 of the separator at which their measurement results are evaluated (step II in FIG. 4) ).
  • the control device 12 is preferably designed to display the determined values, for example, on an output unit such as a display (step III in FIG. 4) and / or to control the operation of the centrifuge (step IV in FIG. 4).
  • a warning signal can be output.
  • Functions such as solid discharges during operation of the centrifuge can also be controlled and / or regulated on the basis of the measured data (step IV).
  • the control device 12 preferably also controls the drive-up motor 2 (directly or via an intermediate device).
  • one of the force sensors 11a-11d designed for force measurement is used on each of the foot elements 9a, 9b, 9c, 9d (one or more pieces).
  • the movement of the separator results from the machine-dynamic as well as the process-technical state of the centrifuge, in particular the drum 1.
  • the static and dynamic forces which act on the foot arrangements 9a-9d or the support bearings 18 of the machine can be determined by measuring the force under two , three or four foot elements (1 1 a-1 1d) or at the support bearings (1 1 e).
  • An exemplary type of arrangement of the force sensors 11a-11d is illustrated in FIG. 2.
  • a force sensor 1a designed as a force-measuring ring is attached to a foot ment 9a provided. It is arranged between the machine frame 8 and the actual foot element 9a, which has here as a spring element surrounded by a cover 14 circular bearing 15.
  • the circular bearing 15 is in turn supported on a foundation frame 1 6, which forms a part of the foundation / bottom 10. With one or more here vertically aligned bolt 17, the elements machine frame 8, circular bearing 14 and base frame 1 6 may be connected together. This construction is preferably realized on at least one or preferably all of the foot assemblies 9a-9d. By means of fastening nut 13 and bolt 17, a bias voltage in the force sensor 1 1 a is generated. The measuring takes place continuously, continuously or at intervals.
  • the data measured by the one or more force sensors 11a-11d and / or 11e are forwarded to the control (and preferably control device 12) where they are evaluated, so that only one force can be measured at a time but also conceivable to record the results of all force sensors and suitably link and evaluate each other in order to create guidelines for the regulation.
  • control and regulating device 12 influences the operation of the centrifuge such that the regulating variable - the force and / or the deflection at the foot elements - is changed in such a way that she assumes a desired behavior.
  • measurements can be carried out in a simple manner with the one or more force sensor (s) with which the weight of the centrifuge and / or changes in the weight state of the centrifuge are determined
  • Suitable force sensors are e.g. HBM force-measuring rings, BR ⁇ SA shear force transducers.
  • the measurement of forces be continuous or at intervals less than or equal to 1 min.
  • the inventive method is suitable for operating a centrifuge, in particular a separator with a vertical axis of rotation in continuous operation, which has a separating means such as a separator disk package in the drum.
  • the centrifuge may be formed in other ways, for example as a solid bowl screw centrifuge, in particular with a horizontal axis of rotation (not shown here).

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  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Verfahren zum Überwachen und/oder Steuern und/oder Regeln des Betriebs einer Zentrifuge, insbesondere eines Separators, bei der zentrifugalen Verarbeitung eines Produktes, insbesondere bei einem Klären eines Produktes und/oder bei einem Trennen eines Produktes in verschiedene Flüssigkeitsphasen, wobei die Zentrifuge zumindest folgendes aufweist: eine von einer Antriebsspindel (2) drehbare Trommel (1), eine Trommellagerung und einen Antriebsmotor (3), wobei mit einem oder mehreren Kraftsensoren (11a—11d) Kraftmessungen durchgeführt (Schritt I) und ausgewertet werden (Schritt II) und dass bei einer Abweichung von einem vorgegebenen Verhalten eine Ausgabe erfolgt (Schritt III) und/oder dass die Auswertungen zur oder bei der Steuerung und/oder Regelung des Betriebs der Zentrifuge verwendet werden (Schritt IV).

Description

Verfahren zum Überwachen und/oder Regeln des Betriebs einer Zentrifuge
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen und/oder Steuern und/oder Regeln des Betriebs einer Zentrifuge, insbesondere eines Separators, bei der zentrifugalen Verarbeitung eines Produktes, insbesondere bei einem Klären eines Produk- tes und/oder bei einem Trennen eines Produktes in verschiedene Flüssigkeitsphasen.
Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt, so aus der DE 41 1 1933 C1 , die eine Entleerungsüberwachung anhand einer Messung des Anstiegs des Stroms des Antriebsmotors der Trommel oder eines Abfalls der Drehzahl der Trommel offenbart. Ein weiteres gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE
102008062055 A1 bekannt, die ein Verfahren zur Erfassung eines Maschinenzu- stands offenbart, bei dem eine Auswertung von Messwerten zur Erfassung des Ma- schinenzustandes erfolgt, wobei die Maschinensteuerung in Abhängigkeit vom Steuerungszustand den Messwert eines Sensors einer Maschinenkomponente zuordnet und bewertet.
Gegenüber diesem Stand der Technik soll ein weiteres Verfahren zum Überwachen und/oder Regeln des Betriebs einer Zentrifuge geschaffen werden, welches gegenüber dem Stand der Technik neuartige Betriebsweisen und Analysen ermöglicht.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruchs 1 . Danach werden mit einem oder mehreren Kraftsensoren Kraftmessungen durchgeführt und ausgewertet. Bei einer Abweichung von einem vorgegebenen Verhalten erfolgt eine Ausgabe. Optional oder alternativ werden die Kraftmessungen bzw. die Auswertungen der Kraftmessungen bei der Steuerung und/oder der Regelung des Betriebs der Zentrifuge verwendet. Erfindungsgemäß wird somit der laufende Betrieb der Zentrifuge bei der zentrifugalen Verarbeitung eines Produktes durch eine oder mehrere Kraftmessungen mit einem oder mehreren Kraftsensoren überwacht. Optional oder alternativ erfolgt dann auch eine Regelung des Betriebs. Es ist eine Fehlererkennung möglich und vorzugsweise auch eine Optimierung des Betriebs der Zentrifuge durch eine Regelung in Abhängigkeit von vorgegebenen Grenzen der Kraftmessung(en). Zwar ist es aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise axiale Auslenkungen der Antriebsspindel mit Sensoren zu erfassen. Derart kann der Betrieb einer Zentrifuge auf einfache Weise überwacht oder jedenfalls ergänzend überwacht werden. Die Überwachung und Steuerung mit Kraftsensoren liefert aber eine alternative Mög- lichkeit zur Überwachung und Steuerung zu den bekannten Verfahren. Zudem lässt sie sich mit den bekannten Verfahren kombinieren. Kraftsensoren bzw. Kraftaufnehmer stellen eine einfache Möglichkeit zur Überwachung und/oder Steuerung und Regelung des Betriebs der Zentrifuge dar, welche gegenüber dem Stand der Technik andere und/oder weitere Vorteile bietet. Zur Durchführungen der Kraftmessungen werden vorzugsweise Kraftmessringe und/oder Scherkraftaufnehmer eingesetzt.
Aus den Messdaten der Kraftmessungen z.B. an Federelementen an den Fußelementen und/oder an der Trommellagerung der Zentrifuge können Rückschlüsse auf den Betriebszustand gezogen werden. Vorzugsweise werden in Abhängigkeit der Analyse der Messung durch die Maschinensteuerung, ggf. weiteren Zustandsgrößen der Zentrifuge und ggf. des jeweiligen verfahrenstechnischen Prozesses von der Maschinensteuerung (eine Steuerungsund vorzugsweise Regeleinrichtung) Maschinen- und Prozess- bzw. Verfahrensaktionen zur Betriebsoptimierung eingeleitet und deren Auswirkungen überwacht. Vorzugsweise ist eine Zentrifuge, insbesondere ein Separator mit vertikaler Drehachse auf vier elastischen (Fuß-)Elementen aufgestellt in welchem sich eine Trommel auf elastischen Stützlagern im Bereich der Trommellagerung abstützt. Hierdurch ist jeweils in engen Grenzen eine Bewegung des abgestützten Systems möglich Diese Bewegungen ergeben sich aus dem maschinendynamischen aber auch dem pro- zesstechnischen Zustand der Zentrifuge. Die statischen und dynamischen Kräfte, welche auf die Fußelemente und/oder die Stützlager an der Trommellagerung wirken, können jeweils über die Kraftsensoren in Form von Kraftmessungen bestimmt bzw. gemessen werden.
Die Kraftmessungen werden vorzugsweise jeweils in Relation zu einer oder mehre- ren Referenzmessung(en) gesetzt, wodurch eine Beurteilung von Parametern des aktuellen Zustands der Maschine, des verfahrenstechnischen Prozesses bzw. derer jeweiligen Veränderungen - möglich wird. In Abhängigkeit von statischen oder dynamischen Grenzwerten werden sodann Maschinenfunktionen ein Ändern der Betriebsdrehzahl und/oder verfahrenstechnische Prozessfunktionen wie Entleerungen oder ein Ändern der Zulaufmenge eingeleitet. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn einmalig oder wiederholt - ein Justierungslauf zur Durchführung der Referenzmessung durchgeführt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand eines Aus- führungsbeispiels näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines ersten
Separators zur zentrifugalen Verarbeitung eines Produktes;
Fig. 2 eine teilgeschnittene sowie vergrößerte und detailliertere Ansicht eines Teilbereichs des Separators aus Fig. 2; und Fig. 3 eine teilgeschnittene sowie vergrößerte und detailliertere Ansicht eines weiteren Teilbereichs des Separators aus Fig. 2; und
Fig. 4 ein Flussdiagramm.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Separators zur zentrifugalen Verarbeitung eines Produktes, insbesondere zum Klären eines Produktes von Feststoffen (oder zum Aufkonzentrieren einer solchen Phase) und/oder zum Trennen eines Produktes in verschiedene Flüssigkeitsphasen.
Der in Fig. 1 abgebildete - und vorzugsweise für einen kontinuierlichen Betrieb ausgelegte - Separator weist eine (hier nur schematisch dargestellte) drehbare Trommel 1 mit vorzugsweise vertikaler Drehachse auf. In der Trommel 1 kann ein Trennteller- paket angeordnet sein (hier nicht dargestellt). Die Trommel 1 weist ferner eine Antriebsspindel 2 auf, die über eine Antriebsverbindung mit einem Antriebsmotor 3 antreibbar ist. Der Antriebsmotor 3 könnte auch als Direktantrieb in direkter Verlängerung der Antriebsspindel angeordnet sein (hier nicht dargestellt). In die Trommel 1 führt eine Zuleitung 4 für ein zu verarbeitendes Produkt. Flüssigkeiten verschiedenere Dichte und ggf. Feststoffe können durch eine oder mehrere Ableitungen 5a, 5b und ggf. Feststoffaustragsöffnungen 6 aus der Trommel 1 geleitet werden (schematisch dargestellt). In der Zuleitung 4 und der oder den Ableitung(en) 5a und ggf. 5b sind vorzugsweise steuerbare (und vorzugsweise drosselbare) Ventile vorgesehen(hier nicht dargestellt). Die Trommel 1 ist von einer Haube 7 umgeben.
Die rotierbare Trommel 1 und vorzugsweise der Antrieb/Motor 3 (und ggf. weitere Elemente wie die Haube 7 sind auf einem Maschinengestell 8 angeordnet und an diesem abgestützt. Das Maschinengestell 8 ist wiederum über eines oder hier meh- rere (vorzugsweise drei oder vier) Fußelemente 9a, b, c, d, die ein Federelement aufweist oder - wie hier beispielsweise als Rundlager 14 - ausgebildet sein kann, auf einem Boden, insbesondere einem Fundament 10, aufgestellt (siehe Fig. 1 und 2)
Während des Betriebs, d.h. während eines Drehens der Trommel 1 , werden an einem oder mehreren Kraftsensoren 1 1 a bis 1 1 d und/oder 1 1 e (siehe Fig. 3) jeweils eine oder mehrere Kräfte gemessen (Schritt I in Fig. 4).
Die Kraftsensoren bzw. Kraftaufnehmer 1 1 a - 1 1 d und/oder 1 1 e können in verschiedenen Bereichen der Zentrifuge vorgesehen sein, insbesondere an Stellen, an welchen Elemente des rotierenden Systems federnd an einem Widerlager abgestützt sind, also in Bereichen, in welchen eine Bewegung des rotierenden Systems in en- gen Grenzen zugelassen ist bzw. erfolgt. Diese Bewegungen ergeben sich aus dem maschinendynamischen aber auch dem prozesstechnischen Zustand bzw. deren Änderungen der Zentrifuge. Die statischen und dynamischen Kräfte, welche derart wirken, können über die Kraftmessung gemessen werden.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel ist oder sind einem oder mehreren, beson- ders bevorzugt sämtlichen der Fußelemente 9a - d jeweils einer der Kraftsensoren 1 1 a, b, c, d zur Durchführung der Kraftmessungen an den jeweiligen Fußelementen 9a - 9d zugeordnet (Fig. 1 , 2).
Alternativ oder zusätzlich ist bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einem oder mehreren, besonders bevorzugt mindestens 3 kreissymmetrisch angeordneten elas- tischen Stützlagern 18 im Bereich einer Trommellagerung (hier nicht dargestellt) jeweils einer der Kraftsensoren 1 1 e zur Durchführung der Kraftmessungen an dem jeweiligen Stützlager 18 zugeordnet (Fig. 1 , 3). Dabei ist es vorteilhaft, wenn an dem oder den Stützlagern 18 zur federnden elastischen Abstützung eines Lagergehäuses 19 an einem Abschnitt 20 des Maschinengestells 8 jeweils einer der Kraftsensoren 1 1 e zur Durchführung der Kraftmessungen an dem jeweiligen Stützlager 18 vorge- sehen ist, beispielsweise unterhalb des jeweiligen Stützlagers 18 und oberhalb des Maschinengestellabschnitts 20.
Die Kraftsensoren 11a - 1 d und/oder 1e sind vorzugsweise zur Messung von Druckkräften ausgelegt.
Vorzugsweise sind die Kraftsensoren 1 1a - 1 1 e beispielsweise über eine Drahtver- bi ndung oder drahtlos - ferner mit einem Steuerungs- und/oder Regelungseinrich- tu ng 12 des Separators verbunden, an der ihre Messergebnisse ausgewertet werden (Schritt II in Fig. 4). Die Steuerungseinrichtung 12 ist vorzugsweise dazu ausgelegt, die die ermittelten Werte beispielsweise an einer Ausgabeeinheit wie einem Display anzuzeigen (Schritt III in Fig. 4)und/oder zur Steuerung/Regelung des Betriebs der Zentrifuge zu verwenden (Schritt IV in Fig. 4). Bei einem Abweichen von einem vorgespeicherten Verhalten, beispielsweise bei einer Abweichung von einem oder mehreren Sollwerten, kann ein Warnsignal ausgegeben werden. Anhand der Messdaten können auch Funktionen wie Feststoffentleerungen beim Betrieb der Zentrifuge gesteuert und/oder geregelt werden (Schritt IV). Die Steuerungseinrichtung 12 steuert vorzugsweise (direkt oder über eine zwischengeschaltete Einrichtung) auch den An- tröebsmotor 2 an.
Vorzugsweise wird an jedem der (ein- oder mehrstückigen) Fußelementen 9a, 9b, 9c, 9d einer der zur Kraftmessung ausgelegten Kraftsensoren 11a - 1 1d eingesetzt.
D iese Bewegung des Separators ergeben sich aus dem maschinendynamischen aber auch dem prozesstechnischen Zustand der Zentrifuge, insbesondere er Trommel 1. Die statischen und dynamischen Kräfte, welche auf die Fußanordnungen 9a - 9d oder die Stützlager 18 der Maschine wirken, können über die Kraftmessung unter zwei, drei oder vier Fußelementen (1 1 a— 1 1d) oder an den Stützlagern (1 1 e) gemessen werden. Eine beispielhafte Art der Anordnung der Kraftsensoren 1 1a— 1 1d veranschaulicht Fig. 2. Hier ist ein als Kraftmessring ausgelegter Kraftsensor 1 1a an einem Fußele- ment 9a vorgesehen. Er ist zwischen dem Maschinengestell 8 und dem eigentlichen Fußelement 9a angeordnet, welches hier als Federelement ein von einer Abdeckung 14 umgebenes Rundlager 15 aufweist. Das Rundlager 15 ist wiederum auf einem Fundamentrahmen 1 6 abgestützt, welches einen Teil des Fundamentes/Bodens 10 bildet. Mit einem oder mehreren hier vertikal ausgerichteten Bolzen 17 können die Elemente Maschinengestell 8, Rundlager 14 und Fundamentrahmen 1 6 miteinander verbunden sein. Dieser Aufbau wird vorzugsweise wenigstens an einem oder vorzugsweise an sämtlichen der Fußanordnungen 9a - 9d realisiert. Mittels Befestigungsmutter 13 und Bolzen 17 wird eine Vorspannung im Kraftsensor 1 1 a erzeugt. Das Messen findet fortlaufend kontinuierlich oder in Intervallen statt. Die von der oder den Kraftsensoren 1 1 a - 1 1 d und/oder 1 1 e gemessenen Daten werden an die Steue- rungs(und vorzugsweise Regeleinrichtung 12 weitergeleitet, wo sie ausgewertet werden. So kann jeweils nur eine Kraft gemessen werden. Es ist aber auch denkbar, die Ergebnisse sämtlicher Kraftsensoren aufzunehmen und geeignet miteinander zu verknüpfen und auszuwerten, um daraus Vorgaben für die Regelung zu erstellen.
Die aufgenommenen Messdaten werden mit Solldaten verglichen. Anhand dieses Vergleiches wird wenigstens eine Stellgröße ermittelt. Mit der Steuerung- und Regelungseinrichtung 12 wird mit Hilfe der wenigstens einen Stellgröße (oder mehreren Stellgrößen) so Einfluss auf den Betrieb der Zentrifuge genommen, dass die Regel- große - die Kraft und/oder die Auslenkung an den Fußelementen - so verändert wird, dass sie ein gewünschtes Verhalten annimmt.
Es ist besonders vorteilhaft - wie bereits erwähnt - ergänzend oder alternativ zu den Kraftmessungen an den Fußelementen 9a - 9d Kraftmessungen direkt in der Nähe der Trommellagerung ( Kraftsensoren 1 1 e ) an einem oder mehreren Stützlagern 18 vorzunehmen. Denn in diesem Bereich wird das Verhältnis zwischen dem Messsignal und dem Nutzsignal deutlich verbessert, da Maschinengestell, Antriebsteile und Motor nicht in die Messung eingehen.
Es ist ferner denkbar, eine zusätzliche Messung an einem oder mehreren Füßen in horizontaler Richtung vorzunehmen und/oder eine zusätzliche Messung während und nach einer Entleerung von Feststoffen durch die Feststoffaustragsöffnungen 6 (wenn diese diskontinuierlich verschließbar sind (Info aus Maschinensteuerung). Durch eine Messung von Querkräften können Rückschlüsse auf das Entleerungsverhalten und die Entleerungsmenge gezogen werden.
Durchführbar sind beispielsweise auf einfache Weise mit der einen oder den mehreren Kraftsensor(en) Messungen, mit welcher/welchen das Gewicht der Zentrifuge und/oder Veränderungen des Gewichtszustandes der Zentrifuge ermittelt
wird/werden. So ist es sinnvoll, mit einer leeren Trommel (ohne Produkt) wenigstens eine erste Referenzmessung vorzunehmen. In einem idealen Betriebszustand mit einer mit Produkt beschickter Trommel kann sodann eine zweite Messung vorgenommen werden. Abweichungen von diesen beiden Zuständen können sodann er- mittelt und angezeigt werden. Eine Ursache für Abweichungen von den gewünschten Zuständen nach Beendigung des Betriebs aber auch im laufenden Betrieb können Anbackungen im Trommelinneren sein. Daher kann es Sinn machen, bei einem Überschreiten eines Grenzwerts auf ein erhöhtes Gewicht in der Trommel zu schließen. In diesem Zustand ist es sinnvoll, eine Gegenmaßnahme einzuleiten, beispiels- weise eine Feststoffentleerung oder im Einzelfall sogar eine Unterbrechung des Prozesses zur Durchführung einer CIP-Reinigung. Nach einer Variante werden hingegen zusätzlich kapitale Lagerschäden und/oder Unwuchten oder dgl. anhand der Messdaten ermittelt.
Bekannte Frequenzen (Motordrehzahl, Trommeldrehzahl, Lagerrollen, Lagerkäfig) können zur Verbesserung der Qualität des Nutzsignals herausgefiltert werden. Als Kraftsensoren eignen sich z.B. Kraftmessringe von HBM, Scherkraftaufnehmer von BRÖSA.
Bevorzugt ist, dass das Messen der Kräfte fortlaufend oder in Intervallen erfolgt, die kleiner gleich 1 min sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betreiben einer Zentrifuge, insbesondere eines Separators mit vertikaler Drehachse im kontinuierlichen Betrieb geeignet, der über ein Abscheidemittel wie ein Trenntellerpaket in der Trommel verfügt. Alternativ kann die Zentrifuge auf andere Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Vollmantel-Schneckenzentrifuge, insbesondere mit einer horizontalen Drehachse (hier nicht dargestellt). Bezugszeichen
Trommel 1
Antriebsspindel 2
Motor 3
Zuleitung 4
Ableitungen 5a, 5b
Feststoffaustragsöffnungen 6
Haube 7
Maschinengestell 8
Fußelemente 9a, 9b, 9c, 9d
Fundament 10
Kraftsensoren 11a, 11b, 11c, 11d, 11e
Steuerungseinrichtung 12
Befestigungsmutter 13
Abdeckung 14
Rundlager 15
Fundamentrahmen 16
Bolzen des Rundlagers 17
Stützlager 18
Lagergehäuse 19
Maschinengestellabschnitt 20

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Überwachen und/oder Steuern und/oder Regeln des Betriebs einer Zentrifuge, insbesondere eines Separators, bei der zentrifugalen Verarbeitung eines Produktes, insbesondere bei einem Klären eines Produktes und/oder bei einem Trennen eines Produktes in verschiedene Flüssigkeitsphasen, wobei die Zentrifuge zumindest folgendes aufweist: eine von einer Antriebsspindel (2) drehbare Trommel (1 ), eine Trommellagerung und einen Antriebsmotor (3), dadurch gekennzeichnet, dass mit einem oder mehreren Kraftsensoren (1 1 a - 1 1 d) Kraftmessungen durchgeführt (Schritt I) und ausgewertet werden (Schritt II) und dass bei einer Abweichung von einem vorgegebenen Verhalten eine Ausgabe erfolgt (Schritt III) und/oder dass die Auswertungen zur oder bei der Steuerung und/oder Regelung des Betriebs der Zentrifuge verwendet werden (Schritt IV).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmessungen (Schritt I) mit einem oder mehreren Kraftaufnehmer(en) erfolgen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmessungen (Schritt I) mit einem oder mehreren Kraftmessringen erfolgen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmessungen (Schritt I) mit einem oder mehreren Scherkraftaufnehmern erfolgen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen der Kraftentwicklung mit einem oder mehreren Kraftsensoren (9a - 9d, 9e) erfolgt, der/die an Stellen der Zentrifuge angeordnet sind, an welchen zumindest das Gewicht des rotierenden Systems oder der gesamten Zentrifuge elastisch gegen ein Wider- lager abgestützt ist, so dass begrenzte vertikale und/oder horizontale Bewegungen des jeweils abgestützten Systems auftreten.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifugentrommel eines oder mehrere Fußelemente (9a - 9d) aufweist, das oder die ganz oder abschnittsweise elastisch ausgebildet sind und dass einem oder mehreren, insbesondere jedem der Fußelemente einer der Kraftsensoren (1 1 a - 1 1 d) zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils einer der Kraftsensoren (1 1 a - 1 1 d) unter- oder oberhalb eines federnden Lagers (14) der jeweiligen Fußelemente (9a - 9d) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (1 ) eines oder mehrere Stützlager (18) in der Nähe der Trommellagerung aufweist und dass einem oder mehreren der Stützlager, insbesondere mindestens drei der Stützlager (18) einer der Kraftsensoren (1 1 e) zugeordnet ist, wobei die Kraftsensoren kreissymmetrisch angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifugentrommel die Stützlager (18) zur AbStützung eines Lagergehäuses (19) an einem Maschinengestellabschnitt (20) vorgesehen sind und dass der Kraftsensor unter- oder oberhalb des Stützlagers (18) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der fortlaufenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a. während des Betriebs, d.h. während eines Drehens der Trommel (1 ) der Zentrifuge die Kräfte an den Kraftsensoren gemessen werden, , b. die von der Kraftsensor gemessenen Daten an eine Regelungseinrichtung (12) weitergeleitet werden, wo die gemessenen Daten mit Solldaten verglichen werden und dass anhand dieses Vergleiches wenigstens eine Stellgröße ermittelt wird, und c. dass mit der Regelungseinrichtung (12) anhand der wenigstens einen Stellgröße oder mit mehreren Stellgrößen so Einfluss auf den Betrieb der Zentrifuge genommen wird, dass die Regelgröße - die
Kräfte an den Kraftsensoren - so verändert wird, dass sie ein gewünschtes Verhalten annimmt.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Messen fortlaufend kontinuierlich erfolgt. 12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Messen in Intervallen erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Messen in Intervallen erfolgt, die kleiner gleich 1 min sind. 14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass als die wenigstens eine Stellgröße die Drehzahl der Antriebsspindel verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass als die wenigstens eine Stellgröße der oder die Ablauf- drücke in einem Zulauf oder in einem oder mehreren Abläufen der
Trommel verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass als die wenigstens eine Stellgröße der verarbeitete Volumenstrom verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass als die wenigstens eine Stellgröße die Zulaufmenge verwendet wird.
18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass als die wenigstens eine Stellgröße der Zeitpunkt für eine Entleerung am Ablauf (6) verwendet wird.
19. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass als die wenigstens eine Stellgröße die Entleerungsmenge am Ablauf (6) verwendet wird.
20. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass als die wenigstens eine Stellgröße die Entleerungshäufigkeit am Ablauf (6) verwendet wird.
21. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass eine oder mehrere obere Kraftgrenzen definiert werden, und dass die Maschine so geregelt wird, dass in Abhängigkeit von Zeitintervallen jeweils eine der Grenzen nicht unter- oder überschritten wird.
22. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass einmalig oder wiederholt ein Justierungslauf zur Durchführung einer Referenzmessung durchgeführt wird.
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