JP2001017880A

JP2001017880A - ローラ式粉砕装置

Info

Publication number: JP2001017880A
Application number: JP19345299A
Authority: JP
Inventors: Eiji Murakami; 英治村上; Kazunori Sato; 一教佐藤; Hiroaki Kanemoto; 浩明金本; Nobuyasu Meguri; 信康廻; Kotaro Sakoda; 光太郎佐古田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2001-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】制振効果を常に最大に保持し、超微細粉まで
の粉砕が可能なローラ式粉砕装置を提供する。【解決手段】ローディングロッド１０に配置した変位
計４０によりローラ４の位置の変化を測定し、バンドパ
スフィルタ４１によりピストン２０Ｐの変位の予め定め
る帯域の周波数成分を取り出す。また、シリンダ装置２
０と流量調整弁２３との管路に配置した圧力計４２によ
りチャンバＮの圧力の変動を測定し、バンドパスフィル
タ４３によりチャンバＮの圧力の変動の予め定める帯域
の周波数成分を取り出す。そして、位相差算出器４４に
より圧力変動のピストン２０Ｐの変位に対する進み角度
Φを求める。制御装置４５は、進み角度Φが１／４周期
になるように流量調整弁２３の開度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭等の粒状ある
いはブロック状の原料を粉砕して微細な粉末にするロー
ラ式粉砕装置およびローラ式粉砕装置に使用する振動減
衰用流量調整弁の開度調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ローラ式粉砕装置は石炭等の粒状あるい
はブロック状の原料を粉砕して微細な粉末にする代表的
な装置である。特開平９−４７６８０号公報には自励振
動を発生しないようにしたローラ式粉砕装置の技術が開
示されている。以下、上記の技術を図６、７により説明
する。

【０００３】図６は従来のローラ式粉砕装置の１種であ
る竪型ローラミルの全体図、図７は油圧装置とその押圧
構造を示す竪型ローラミルの要部拡大図である。図６に
おい、１は粉砕リングで、ヨーク２に固定されている。
ヨーク２は減速機を備えたモータ３の出力軸に固定され
ている。４はローラで、粉砕リング１の上面に設けられ
た粉砕溝１ａを円周方向に３等分する位置に配置され、
それぞれ軸５を介してローラブラケット６に回転自在に
支持されている。ローラブラケット６はピボットピン７
を介して加圧フレーム８に係合し、ピボットピン７を回
転軸として振り子運動が可能である。９はピボットアー
ムで、一端は加圧フレーム８に固定され、他端はローデ
ィングロッド１０に固定されている。ローディングロッ
ド１０はシリンダ装置２０の後述するピストン２０Ｐに
接続されている。１１は分級機、１２は供給管、１３は
出口管で、それぞれ粉砕リング１の上部に配置されてい
る。１４はハウジングである。

【０００４】図７において、２０Ｐはシリンダ装置２０
のピストンである。２１は油圧媒体で、図示しないポン
プに接続された油圧管路２２を介して加圧側のチャンバ
Ｍに供給される。２３は弁の駆動装置２３ａを備えた流
量調整弁で、油圧管路２２に設置されている。２４はア
キュムレータで、流量調整弁２３に接続されている。２
５はセンサで、ローラブラケット６の上面に配置され、
ローラブラケット６の振動数を測定する。２７は制御装
置で、駆動装置２３ａとセンサ２５に接続されている。
２６は被粉砕物（例えば、石炭）である。

【０００５】従来の竪型ローラミルの動作は以下のよう
なものである。

【０００６】シリンダ装置２０を動作させ、ローディン
グロッド１０を図の下方向に加圧する。この加圧力はピ
ボットアーム９、加圧フレーム８、ピボットピン７、ロ
ーラブラケット６および軸５を介してローラ４に作用
し、ローラ４は粉砕リング１上に強く押しつけられる。
次にモータ３を回転させると、粉砕リング１が回転し、
ローラ４が連れ回る。この状態で被粉砕物２６を中央上
部の供給管１２から粉砕リング１上に投下する。投下さ
れた被粉砕物２６は遠心力により渦巻状の軌跡を描いて
外周部へ移動し、粉砕溝１ａにおいてローラ４にかみ込
まれて粉砕される。粉砕された被粉砕物２６（例えば、
微粉炭）はハウジング１４内を上方に流れる熱風により
分級機１１に運ばれ、所定の粒径以下のものは出口管１
３から図示しないボイラの微粉炭バーナあるいは微粉貯
蔵ビン等に搬送される。また、所定の粒径を越える粗い
被粉砕物２６は熱風により出口管１３から上方に搬送さ
れることなく下方の粉砕リング１上に落下して再び粉砕
される。

【０００７】低負荷時や停止時のように供給管１２から
供給される被粉砕物２６の量が少ない場合、あるいは微
粉の粒径を細かくするために分級度を上げた場合、粉砕
テーブル１上の被粉砕物２６の粒径は細かくなる。被粉
砕物２６の粒径が細かくなると、ローラ４と被粉砕物２
６との間に滑りが発生し、これに伴ってローラ４に上下
方向の振動が発生する。この振動が自励的に成長して激
しい振動になると、微粉の粒径を細かくできないだけで
なく、粉砕装置の損傷を招くおそれがでてくる。このた
め、この振動が大きくなると、粉砕装置の損傷を予防す
るため、運転を停止しなければならない。

【０００８】そこで、このような問題を解決するために
本出願人は、特開平９−４７６８０号公報に開示されて
いるように、油圧媒体２１に流れ抵抗を与える手段とし
て流量調整弁２３を油圧管路２２に設け、流量調整弁２
３の開度を替えて油圧媒体２１に対する流れ抵抗値を最
適な値に設定することによって油圧ダンパを構成させて
粉砕部の振動を吸収し、低減させる発明を提案した。

【０００９】具体的には、ローラブラケット６に発生す
る振動数と、その振動を抑えることができる流量調整弁
２３の開度のデータを予め求めておき、制御装置２７に
入力しておく。そして、センサ２５によりローラブラケ
ット６の振動数を監視し、ローラブラケット６の振動数
に応じて、駆動装置２３ａを動作させることにより、流
量調整弁２３の開度を変えて油圧管路２２の抵抗値を変
化させる。そして、流量調整弁２３に形成されるダンパ
機能により振動エネルギを熱エネルギに変換して、自励
振動の成長を防止する。この結果、所望の粒度の被粉砕
物２６を所望の量だけ得ることができた。なお、実開昭
６０−３５７５３号公報に開示された技術も上記技術と
同様に流量調整弁と逆止弁で構成されるダンパ装置が設
けられているが、調整機能は備えていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、流量調整弁２
３の開度を変えることによる管路の抵抗値は、油圧媒体
２１の体積、ピストン２０Ｐの断面積、異常振動の卓越
周波数等の装置固有の特性の影響を受けるため、実験室
における小型装置の試験では流量調整弁２３の最適な開
度を決めることができない。このため、実際の粉砕装置
を用いて試験を繰り返さなければならず、データを採取
するのに時間を要し、稼働までの期間が長くなった。

【００１１】なお、運転をしながら必要なデータを採取
することも考えられる。しかし、振動の周波数は被粉砕
物２６の粒度の影響を受けるため、粉砕の進行に伴って
刻一刻変化する。このため、流量調整弁２３の開度を変
えることにより振動数が低下した場合であっても、低下
した要因が流量調整弁２３の開度を変えた結果であるの
か、被粉砕物２６の性状変化によるものかの判断が難し
く、最適な開度の決定が困難である。また、データを採
取する間は、制振効果を期待できない。

【００１２】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、上記従来技術におけ
る課題を解決し、予め制振のためのデータを採取しなく
ても、制振効果を最大にすることができ、超微細粉まで
の粉砕が可能なローラ式粉砕装置を提供するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ハウジング内に回転自在に支持された粉
砕リング上に、粉砕用ローラを粉砕リング回転方向に沿
って所定間隔で配置し、油圧媒体に対する抵抗付与手段
を備えた油圧装置を用いて前記粉砕用ローラを粉砕リン
グ側に加圧して被粉砕物を粉砕ローラと粉砕リング間で
粉砕するローラ式粉砕装置において、前記油圧シリンダ
近傍の油圧管路の圧油の圧力を検出する圧力検出手段
と、前記ピストンの変位を検出する変位検出手段と、前
記圧力検出手段によって検出された圧力が前記変位検出
手段によって検出された前記ピストンの変位に対して位
相が１／４周期進むように前記抵抗付与手段によって前
記流れ抵抗を調整する制御手段とを備えた構成にした。

【００１４】この場合、前記圧力検出手段の出力を入力
とし、予め設定した帯域の周波数成分を通過させる第１
のバンドパスフィルタと、前記位置検出手段の出力を入
力とし、予め設定した帯域の周波数成分を通過させる第
２のバンドパスフィルタと、前記第１および第２のバン
ドパスフィルタの出力を入力とし前記圧力の変動と前記
ピストンの変位の位相差を演算する位相差算出器とから
前記制御手段を構成し、当該制御手段が前記位相差算出
器の出力に基づいて前記抵抗付与手段による流れ抵抗の
調整を行うようにするとよい。

【００１５】また、前記予め設定した帯域の周波数成分
は、異常振動の卓越周波数成分であり、この周波数成分
が自励振動の吸収対象となる周波数帯域となる。なお、
前記抵抗付与手段は前記油圧管路に取り付けられたアキ
ュムレータと前記油圧シリンダとの間に設けられた流量
制御弁から構成することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１７】図１は本発明の実施の形態に係る制御装置
の接続図であり、図６、図７と同等な各部には同一の符
号を付して説明を省略する。本実施の形態では、チャン
バＭを配管２２を介して図示しないポンプに直接接続す
る。チャンバＭは、圧力Ｐ１に加圧されている。３０は
配管で、ピストン２０Ｐを隔ててチャンバＭと反対側の
チャンバＮとアキュムレータ２４とを流量調整弁２３を
介して接続している。チャンバＮは圧力Ｐ２（ただし、
Ｐ１＞Ｐ２である。）に加圧されている。４０は変位計
で、ローディングロッド１０に設置され、ローディング
ロッド１０と一体のピストン２０Ｐの変位を測定し、そ
の結果をバンドパスフィルタ４１（第２のバンドパスフ
ィルタに対応）に出力する。バンドパスフィルタ４１は
入力された信号のうち予め設定された帯域の周波数成分
（ここでは異常振動の卓越周波数成分に設定される。）
を抽出する。異常振動の卓越周波数成分は異常な自励振
動が発生したときに、その発生した振動の振動吸収効果
を最も発揮させたい周波数成分に対応するもので、言い
換えれば、最も共振が激しい帯域の周波数成分である。

【００１８】４２は圧力計で、チャンバＮと流量調整弁
２３の間に配置され、測定した結果、すなわちチャンバ
Ｎに連通する油圧管路３０の油圧媒体の圧力（実質的に
はチャンバＮの圧力と見なすことができる）をバンドパ
スフィルタ４３（第１のバンドパスフィルタに対応）に
出力する。バンドパスフィルタ４３は入力された信号の
うち予め設定された帯域の周波数成分（ここでは、前述
の卓越周波数成分）を抽出する。４４は位相差算出器
で、バンドパスフィルタ４１、４３に接続され、チャン
バＮの圧力変動のピストン２０Ｐの変位に対する進み角
度Φを演算する。４５は制御装置で、内部に図示しない
タイマ、記憶手段、演算手段および比較手段等を備え、
位相差算出器４４と駆動装置２３ａに接続されている。

【００１９】本発明の原理について説明する。

【００２０】図２はバンドパスフィルタ４１、４３によ
り抽出された異常振動の卓越周波数成分、すなわち、振
動吸収効果を最も発揮させたい周波数成分を抽出したピ
ストン２０Ｐの変位と圧力Ｐ２の変動の経時変化を示す
図で、（ａ）はピストン２０Ｐの変位を、（ｂ）は圧力
Ｐ２の変動をそれぞれ示している。ピストン２０Ｐの変
位に応じて、圧力Ｐ２も変化するが、流量調整弁２３が
流路抵抗として働く場合であっても、ピストン２０Ｐが
ゆっくり動く時は、ピストン２０Ｐの変位と圧力Ｐ２の
変動はほぼ同位相になる。しかし、ピストン２０Ｐが速
く動く時は、ピストン２０Ｐの変位と圧力Ｐ２の変動は
位相がずれ、圧力Ｐ２の変動がピストン２０Ｐの変位に
対して角度Φだけ進む。この進み角度（位相差）Φは、
ピストン２０Ｐの速度に略比例して大きくなる。

【００２１】図３は流量調整弁２３の開度を全開から全
閉まで変化させたときの管路の抵抗値Ｒと進み角度Φの
関係を示した図である。図から明らかなように、進み角
度Φは０度から略９０度の間で変化し、流量調整弁２３
の開度が全開（Ｒ＝０）および全閉（Ｒ＝∞）の時には
進み角度Φは略０度になる。

【００２２】図４は、流量調整弁２３の開度を全開、全
閉および進み角度Φが９０度である場合の１サイクルの
振動におけるピストン２０Ｐの変位と圧力Ｐ２の変動を
示す図である。それぞれのループ内の面積は流量調整弁
２３に形成されるダンパ機能により吸収されるエネルギ
に一致する。したがって、同図から明らかなように、進
み角度Φ＝９０度でループ内の面積すなわち吸収エネル
ギが最大となるから、吸収エネルギを最大にするには進
み角度Φが略９０度になるように流量調整弁２３の開度
を調整すればよい。

【００２３】図５は、本実施の形態における制御装置４
５が流量調整弁２３を制御する手順を示すフローチャー
トである。同図に示すように、加圧ロッド１０に取り付
けられた変位計４０、油圧管路３０に取り付けられた圧
力計４２によってピストン２０Ｐの変位及び油圧媒体の
圧力変動を計測し、それぞれ変位信号及び圧力信号とし
てバンドパスフィルタ４１，４３に出力する（ステップ
Ｓ１，Ｓ２）。

【００２４】バンドパスフィルタ４１ではフィルタ処理
によって変位信号の特定周波数成分を抽出し（ステップ
Ｓ３）、バンドパスフィルタ４３では同じく圧力信号の
特定周波数成分、すなわち、異常信号の卓越周波数成分
（振動吸収効果を最も発揮させたい周波数成分）を抽出
する（ステップＳ４）。これらの特定周波数成分を抽出
した後、位相算出器４４で圧力変動の変位に対する位相
の進み角度Φを算出する（ステップＳ５）。そして、制
御装置４５によって位相の進み角度Φが約９０度になる
ように流量制御弁２３の駆動装置２３ａを作動させて、
油圧媒体に対する流れ抵抗値を調整する（ステップＳ
６）。

【００２５】また、変位計４０に代えて加速度計を配置
し、加速度を変位に置き換えるようにしても良い。ま
た、上記ではチャンバＭとチャンバＮの両者に油圧媒体
２１を収容するようにしたが、上記従来の場合と同様に
チャンバＭにだけ油圧媒体２１を収容し、アキュムレー
タ２４と流量調整弁２３を配管２２側に配置するように
しても良い。

【００２６】なお、一度開度θ（すなわち抵抗値Ｒ）を
決定すると、油圧媒体２１の特性に大きな変化が生じな
い限り進み角度Φは略９０度に保たれるため、抵抗値を
常時調整する必要はない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、油圧シリンダ近傍の油圧管路の圧油の圧力
を検出する圧力検出手段と、ピストンの変位を検出する
変位検出手段と、圧力検出手段によって検出された圧力
が変位検出手段によって検出された前記ピストンの変位
に対して位相が１／４周期進むように抵抗付与手段によ
って流れ抵抗を調整する制御手段とを備えているので、
振動吸収エネルギが最大になるように流れ抵抗を調整す
ることが可能となり、予め振動数や抵抗値を計測するこ
となく、振動吸収効果を常に最大に保つことができる。
このため、従来では振動ために実現できなかった被粉砕
物の超微粉化が可能になり、ボイラに適用したときの燃
焼効率の向上を図ることができる。

【００２８】請求項２記載の発明によれば、圧力検出手
段の出力を入力とし、予め設定した帯域の周波数成分を
通過させる第１のバンドパスフィルタと、位置検出手段
の出力を入力とし、予め設定した帯域の周波数成分を通
過させる第２のバンドパスフィルタと、第１および第２
のバンドパスフィルタの出力を入力とし前記圧力の変動
と前記ピストンの変位の位相差を演算する位相差算出器
とを備え、この位相差算出器の出力に基づいて流れ抵抗
の調整を行うので、精度の良い抵抗制御が可能になる。

【００２９】請求項３記載の発明によれば、予め設定し
た帯域の周波数成分が自励振動の吸収対象となる周波数
帯域なので、確実に対象となる周波数成分を抽出するこ
とができる。

【００３０】請求項４記載の発明によれば、抵抗付与手
段が油圧管路に取り付けられたアキュムレータと油圧シ
リンダとの間に設けられた流量制御弁からなるので、簡
単な構成で流れ抵抗の制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る制御装置の接続図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態に係るピストンの変位と油
圧の変動の予め定める帯域の周波数成分を示す図であ
る。

【図３】流量調整弁の開度を、全開から全閉まで変化さ
せたときの管路の抵抗値と進み角度Φとの関係を示す図
である。

【図４】流量調整弁の開度を全開、全閉および進み角度
Φが９０度である場合の１サイクルにおけるピストンの
変位と油圧の変動を示す図である。

【図５】本実施の形態における制御手順を示すフローチ
ャートである。

【図６】従来の竪型ローラミルの全体図である。

【図７】従来のシリンダ装置の接続図である。

【符号の説明】

４ローラ１０ローディングロッド２０シリンダ装置２０Ｐピストン２３流量調整弁４０変位計４１、４３バンドパスフィルタ４２圧力計４４位相差算出器４５制御装置Ｍ，Ｎチャンバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金本浩明広島県呉市宝町３番36号バブコツク日立株式会社呉研究所内 (72)発明者廻信康広島県呉市宝町３番36号バブコツク日立株式会社呉研究所内 (72)発明者佐古田光太郎広島県呉市宝町６番９号バブコツク日立株式会社呉工場内Ｆターム(参考） 4D063 EE06 EE15 EE26 GA08 GC29 GD04 GD12 GD13 4D067 FF02 FF04 FF12 FF13 GA04 GB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング内に回転自在に支持された粉
砕リング上に、粉砕用ローラを粉砕リング回転方向に沿
って所定間隔で配置し、油圧媒体に対する抵抗付与手段
を備えた油圧装置を用いて前記粉砕用ローラを粉砕リン
グ側に加圧して被粉砕物を粉砕ローラと粉砕リング間で
粉砕するローラ式粉砕装置において、前記粉砕ローラを間接的に押圧するピストンを備えた前
記油圧装置の油圧シリンダ近傍の油圧媒体の圧力を検出
する圧力検出手段と、前記ピストンの変位を検出する変位検出手段と、前記圧力検出手段によって検出された圧力が前記変位検
出手段によって検出された前記ピストンの変位に対して
位相が１／４周期進むように前記抵抗付与手段によって
前記流れ抵抗を調整する制御手段と、を備えていること
を特徴とするローラ式粉砕装置。
【請求項２】前記制御手段が、前記圧力検出手段の出力を入力とし、予め設定した帯域
の周波数成分を通過させる第１のバンドパスフィルタ
と、前記位置検出手段の出力を入力とし、予め設定した帯域
の周波数成分を通過させる第２のバンドパスフィルタ
と、前記第１および第２のバンドパスフィルタの出力を入力
とし前記圧力の変動と前記ピストンの変位の位相差を演
算する位相差算出器と、からなり、前記制御手段は、前
記位相差算出器の出力に基づいて前記抵抗付与手段によ
る流れ抵抗の調整を行うことを特徴とする請求項１記載
のローラ式粉砕装置。
【請求項３】前記予め設定した帯域の周波数成分が、
自励振動の吸収対象となる周波数帯域であることを特徴
とする請求項２記載のローラ式粉砕装置。
【請求項４】前記抵抗付与手段が前記油圧装置の油圧
管路に取り付けられたアキュムレータと前記油圧シリン
ダとの間に設けられた流量制御弁からなることを特徴と
する請求項１または２記載のローラ式粉砕装置。