JP2001129421A

JP2001129421A - 粉砕装置

Info

Publication number: JP2001129421A
Application number: JP31856199A
Authority: JP
Inventors: Eiji Murakami; 英治村上; Hidekazu Nishida; 英一西田; Kazunori Sato; 一教佐藤; Hiroaki Kanemoto; 浩明金本; Nobuyasu Meguri; 信康廻; Tadashi Hasegawa; 忠長谷川; Hideo Mitsui; 秀雄三井
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2001-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】異常な振動が発生する前に、異常な振動の発
生を予知して、振動防止策を施すことができる粉砕装置
を提供する。【解決手段】回転自在に支持された粉砕リング１と、
当該粉砕リング１との間で被粉砕物１８を粉砕する粉砕
ローラ２とを備えた粉砕装置において、粉砕ローラ２と
粉砕リング１との間に存在する被粉砕物１８の層厚を、
粉砕ローラ２に備えられた変位計２０にて計測する。変
位計２０の出力信号から被粉砕物の層厚または層厚の変
化から異常振動の発生を予知し、上記粉砕ローラと上記
粉砕リングとの間に加えられるローラ加圧力または粉砕
リング回転数の少なくとも一つを変化させて異常振動を
回避する。粉砕ローラ２が粉砕リング１の半径方向に振
り子運動するように支持された粉砕装置においては、粉
砕ローラの振り子変位を変位計２０にて計測し、当該変
位計２０にて計測された振り子変位から異常振動の発生
を予知することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉砕リングと粉砕
ローラとで被粉砕物を粉砕するローラ式の粉砕装置に係
り、特に、粉砕時に発生する激しい自励振動を未然に回
避するための手段が備えられた粉砕装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ローラ式の粉砕装置には、粉砕ローラの
支持方法などの違いにより数種類のタイプがあるが、ど
のタイプの粉砕装置も、回転する粉砕リングに複数個の
粉砕ローラを加圧し、当該粉砕ローラと粉砕リングで被
粉砕物を粉砕する構造になっている。代表的なローラ粉
砕装置の全体構造を図９に示す。

【０００３】図９において、ヨーク１０は減速機１１の
出力軸上に回転可能なように取り付けられており、この
ヨーク１０上に環状の粉砕リング１が固定されている。
粉砕リング１上のくぼみ部には、ローラブラケット３に
軸及びベアリングにより回転可能なように取り付けられ
たローラ２が、等間隔で３組設置されている。ローラブ
ラケット３の上部及び加圧フレーム９下面には、ピポッ
トピン４が入る溝が加工されており、ローラブラケット
３及びローラ２はピポットピン４を介して加圧フレーム
９により粉砕リング１上に加圧されるとともに、ピポッ
トピン４を中心にローラ２が振り子運動できるようにな
っている。加圧フレーム９にはピポットアーム１２が取
り付けられており、このピポットアーム１２のもう一方
の端は油圧シリンダ１７に固定されたローディングロッ
ド１３とつながっている。

【０００４】モータにより減速機１１の入力軸を回転さ
せると、減速機１１の出力軸に取り付けられたヨーク１
０及びヨーク１０に固定された粉砕リング１が回転す
る。この時、油圧シリンダ１７はローディングロッド１
３を下方向に引張っており、この引張り力はピポットア
ーム１２を介して加圧フレーム９を下方向に押し付ける
ように作用する。こうした機構により、この加圧フレー
ム９、ピポットピン４、ローラブラケット３を介してロ
ーラ２が粉砕リング１上に強く押し付けられ、粉砕リン
グ１上の被粉砕物１８の粉砕が効率よく行われる。一
方、被粉砕物（例えば、石炭）は、中央上部の供給管１
４から投下され、粉砕ローラ２と粉砕リング１とに挟ま
れて、圧壊作用により粉砕される。粉砕された被粉砕物
（例えば、微粉炭）は熱風に吹き上げられ、分級機１５
を通り、所定の粒度のものは出口管１６へ、それより粒
度の大きいものは粉砕部へ落下し、再び粉砕される。

【０００５】上記の従来装置では、低負荷時や停止時
に、粉砕装置内へ供給される被粉砕物が少量になると、
粉砕リング１上の被粉砕物の量が少なくなると共に粒度
が細かくなるため、粉砕ローラ２と被粉砕物との間に滑
りが発生する。かように、粉砕ローラ２と被粉砕物との
間に滑りが発生すると、粉砕ローラ２に上下方向の振動
が誘発され、この振動が自励的に成長して非常に激しい
振動となるので、粉砕装置の運転を継続できない、或い
は粉砕部の部品が損傷する等の支障をきたすことにな
る。

【０００６】こうした問題を解決するために、従来より
多くの技術が提案されており、その中には、振動計を設
置し、これにより振動が発生したことを検知した場合に
運転条件を変化させる等の振動防止策を施すという思想
のものがある。この種の技術の公知例としては、例えば
特開平５−８４４４７号公報及び実開昭６２−１０６６
３３号公報がある。前者は、粉砕装置のケーシングに振
動計を装着し、異常振動が発生した時、これを振動計で
検知し、粉砕ローラの加圧力を低下させるか、粉砕リン
グ回転数を低下させることにより、異常振動を鎮静化し
てもとの安定した運転状態に復帰できるようにしたもの
である。一方、後者は、振動計で粉砕装置の振動レベル
を検知し、この振動に基づいて信号変換器から制御信号
を発して、粉砕リング駆動モータの回転数を制御するも
のである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ローラ粉砕
装置の異常振動は自励的な振動であり、急速に激しい振
動に成長するため、上記従来装置のように、振動計によ
って異常な振動の発生を検知する方法では、粉砕装置の
制御が急速な振動の成長に間に合わず、異常振動を有効
に抑制することが難しい場合があるという不都合があ
る。

【０００８】本発明は、かかる従来技術の不備を解消す
るためになされたものであって、その課題は、異常な振
動が発生する前に、異常な振動の発生を予知して、振動
防止策を施すことができる粉砕装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、まず第１に、回転自在に支持された粉砕
リングと、当該粉砕リングとの間で被粉砕物を粉砕する
粉砕ローラとを備えた粉砕装置において、上記粉砕ロー
ラと上記粉砕リングとの間に存在する被粉砕物の層厚を
計測する手段を設け、当該計測手段にて計測された被粉
砕物の層厚または層厚の変化から異常振動の発生を予知
し、上記粉砕ローラと上記粉砕リングとの間に加えられ
るローラ加圧力または粉砕リング回転数の少なくとも一
つを変化させて異常振動を回避するという構成にした。

【００１０】また、第２に、回転自在に支持された粉砕
リングと、当該粉砕リングとの間で被粉砕物を粉砕する
粉砕ローラとを備え、上記粉砕ローラが上記粉砕リング
の半径方向に振り子運動するように支持された粉砕装置
において、上記粉砕ローラの振り子変位を計測する手段
を設け、当該計測手段にて計測された振り子変位から異
常振動の発生を予知し、上記粉砕ローラと上記粉砕リン
グとの間に加えられるローラ加圧力または粉砕リング回
転数の少なくとも一つを変化させて異常振動を回避する
という構成にした。

【００１１】上記粉砕ローラと粉砕リングとの間に存在
する被粉砕物の層厚を計測する手段及び上記粉砕ローラ
の振り子変位を計測する手段としては、例えば変位計を
用いることができる。

【００１２】ローラの上下変位を計測する変位計によ
り、粉砕ローラと粉砕リングの間の被粉砕物の粉層の厚
さまたはその変化を知ることができる。発明者らの研究
によると、異常振動の発生と粉層の厚さは密接に関係し
ているので、粉層厚さまたはその変化の様子から異常振
動が発生するかどうかを推定することが可能である。す
なわち、図２に示す粉層厚さｔと振動レベルの関係を用
いて異常振動の発生を予知することができる。粉砕が進
んで被粉砕物の粒径が小さくなると自励振動が発生する
が、このとき粉層厚さｔが減少しており、粉層厚さｔが
限界厚さｔｃよりもよりも小さくなると自励振動が発生
し振動レベルが大きくなる。図２には被粉砕物がＡとＢ
の２種類についての関係を示しているが、異常振動が発
生し振動レベルが急増し始める限界厚さｔｃは被粉砕物
の種類に依存せずほぼ同じになっている。粉層厚さｔが
限界厚さｔｃに近づき、異常振動の発生が予測される場
合には、例えば粉砕リングの回転数や粉砕ローラの加圧
力を粉層厚さｔの関数として変更するなどにより、未然
に振動の発生を回避することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に、実施形態例に係るローラ
式粉砕装置の側面図を示す。この図から明らかなよう
に、粉砕リング１上のくぼみ部には、ローラブラケット
３に軸５により回転可能なように支持された粉砕ローラ
２が設置されている。ローラブラケット３の上部及び加
圧フレーム９の下面にはピポットピン４が入る溝が加工
されており、ローラブラケット３及び粉砕ローラ２は、
ピポットピン４を介して加圧フレーム９により粉砕リン
グ１上に押しつけられるとともに、粉砕ローラ２がピポ
ットピン４を中心に振り子運動できるようになってい
る。加圧フレーム９にはピポットアーム１２が取り付け
られており、このピポットアーム１２のもう一方の端部
は加圧ロッド１３とつながっている。加圧ロッド１３の
もう一方の端部は、油圧シリンダ１７につながってお
り、油圧の作用により粉砕ローラ２を粉砕リング１上に
加圧できるようになっている。

【００１４】図１の実施形態例では、粉砕ローラ２と粉
砕リング１との間の被粉砕物１８の粉層の厚さｔを計測
する手段として、例えば作動トランス式の変位計２０が
加圧ロッド１３に装着されており、この変位計２０で計
測された粉層厚さｔの信号は制御装置２１に送られるよ
うになっている。制御装置２０内では、計測した粉層厚
さｔから異常振動が発生するかどうかを予知し、異常振
動が発生すると判断した場合には粉砕リング１の回転数
Ｎ及び油圧シリンダ１７の加圧力Ｐを制御できるように
なっている。

【００１５】図１の実施形態例における粉砕リング１の
回転数Ｎと粉層厚さｔの関係を図４に、また、加圧力Ｐ
と粉層厚さｔの関係を図５に示す。本実施形態例では、
粉砕リング１の回転数Ｎ及び加圧力Ｐを、図４及び図５
に示される粉層厚さｔの関数として設定しているので、
粉層厚さｔが異常振動発生限界厚さｔｃ近づくと粉砕リ
ング回転数Ｎ及び加圧力Ｐが低下するようになってい
る。

【００１６】図１において、粉砕ローラ２は、軸５、ロ
ーラブラケット３，ピポットピン４、加圧フレーム９、
ピポットアーム１２を介して加圧ロッド１３とつながっ
ており、加圧ロッド１３を油圧シリンダ１７で引張るこ
とにより粉砕リング１上に加圧されている。そのため、
運転中に粉砕リング１と粉砕ローラ２との間の被粉砕物
１８の粉層厚さｔが変化して、粉砕ローラ２が上下方向
に動いた場合には、運動して加圧ロッド１３も上下動す
ることになる。本実施形態例に係る粉砕装置では、加圧
ロッド１３に変位計２０が装着されているため、加圧ロ
ッド１３の変位から、粉砕装置運転中の粉層の厚さｔを
計測することができる。

【００１７】本実施形態例に係る粉砕装置は、制御装置
２１内で、計測した粉層厚さｔと図２に示した限界粉層
厚さｔｃを比較することにより異常振動の発生を予知す
る。

【００１８】粉層厚さｔの変化は、被粉砕物の供給量で
はなく、被粉砕物の性状、特に被粉砕物の粒度や水分の
影響を大きく受けることが知られており、粉層厚さｔの
変化を測定するということは、粉層の粒度や水分の変化
を間接的に測定していることと同等である。従って限界
粉層厚さｔｃから異常振動の発生を予知することは粉層
の粒度や水分の変化から異常振動の発生を予知すること
に相当するものである。

【００１９】図３に本発明になる粉砕装置の異常振動の
発生予知方法のフローチャートを示す。

【００２０】ローラ粉砕装置では、運動時間の増加に伴
って、粉砕ローラ２や粉砕リング１が摩耗する。摩耗の
進行により加圧ロッド１３に取り付けた変位計２０の変
位と粉層厚さｔとの関係がずれてくるため、粉砕装置起
動前の粉層厚さｔがゼロの状態で変位計のゼロ設定を行
うようになっている。粉砕装置の起動後、被粉砕物の供
給が開始されると紛争厚さがゼロの状態から除々に増
加、停止過程では被粉砕物の供給が停止するため粉層厚
さが除々にゼロになっていくので、起動及び停止過程で
は必ず粉層厚さｔが限界粉層厚さｔｃ以下となるが、こ
の時には、粉層厚さｔと限界粉層厚さｔｃを比較して加
圧力Ｐや粉砕リング１の回転数Ｎを変化させる制御を行
わないようになっている。起動、停止過程以外の通常運
転時には、変位計２０で粉層厚さｔを計測して、計測し
た粉層の厚さｔと予め制御装置２１に入力してある限界
粉層厚さｔｃを比較し、粉層厚さｔがｔｃよりも大きい
場合には異常振動は発生しないと判断され、そのまま運
転を継続する。一方、粉層厚さｔが限界粉層厚さｔｃと
ほぼ等しくなった時には異常振動が発生すると判断し、
粉砕リング回転数Ｎまたは加圧力Ｐを低下させて、異常
振動を回避する。

【００２１】本実施形態例では、図２に示した振動レベ
ルと粉層厚さｔの関係から得られる異常振動発生の限界
粉層厚さｔｃによって異常振動の発生を予知するため、
振動レベルが増加する前に異常振動の発生を予知し、振
動回避策を施すことが可能となる。

【００２２】異常説明したように、本実施形態例に係る
粉砕装置は、図２に示した振動レベルと粉層厚さｔの関
係を利用して異常振動の発生を予知することが特徴であ
り、これにより振動レベルが大きくなる前に異常振動の
発生を予知することができる。これに対して、従来装置
（特開平５−８４４４７号公報、実開昭６２−１０６６
８８号公報参照）では、振動計によって異常振動の発生
を検知するため、振動が発生した後（図２の、粉層厚さ
がｔｃより小さくなり、振動レベルが上昇し始めるとこ
ろ）でないと異常振動の発生を検知することができな
い。図２からも分かるように、微粉装置の振動は自励的
な振動であり、一度振動が発生すると瞬時のうちに成長
するため、振動計で振動を検知した時点ではすでに大き
な振動に成長していることもある。

【００２３】図６に、上記実施形態例に係る粉砕装置が
異常振動の発生を予知し、未然に振動の発生を回避した
時の粉層厚さｔ加圧力Ｐ及び粉砕リング回転数Ｎの変
化を示す。

【００２４】図６において、起動から時間Ａまでは被粉
砕物供給量が除々に増加し、粉層厚さもゼロから増加し
ているが、起動過程のため加圧力Ｐや粉砕リング回転数
Ｎは振動回避の制御は行われていない。被粉砕物供給量
は、時間Ａから停止前の時間Ｇまで一定である。時間Ｂ
から分級度を高めているため、粉砕装置内の被粉砕物の
粒度が細かくなり、これに伴って粉層厚さｔも減少して
いる。時間Ｃは、粉層厚さｔが異常振動発生の限界粉層
厚さｔｃに近づいたことから、異常振動の発生を予知し
た点であり、この点から加圧力Ｐ及び粉砕リング回転数
Ｎが低下し始めている。ＣＤ間では加圧力Ｐ及び粉砕リ
ング回転数Ｎが低下しているため、分級度の増加によっ
て被粉砕物の粒度が細かくなっているにもかかわらず、
粉層厚さｔが減少してｔｃより小さくなることはなく、
振動レベルも全く上昇していない。時間Ｅは分級度を弱
め始めた点であり、粉層厚さｔが増加し、これに伴って
加圧力Ｐ及び粉砕リング回転数Ｎも増加している。時間
Ｇからは停止過程であるため、粉層厚さｔが除々に低下
しているが、加圧力Ｐ及び粉砕リング回転数Ｎの振動回
避のための制御は行われていない。

【００２５】以上のように、本発明になる粉砕装置によ
れば、異常振動が発生する前に、異常振動の発生を予知
することができ、未然に振動の発生を回避することが可
能である。

【００２６】図７は、本発明の他の実施形態例に係る粉
砕装置の側面図である。本例の粉砕装置は、ローラブラ
ケット３の振り子変位を計測する変位計２２を設け、ロ
ーラブラケット３の振り子変位から自励振動の発生を予
知しようとするものである。

【００２７】図８に振動レベルとローラブラケット３の
振り子変位の関係を示すが、ローラ２を支持するローラ
ブラケット３が粉砕リング１の半径方向に振り子運動で
きるようになっている粉砕装置では、振り子変位からも
自励振動の発生を予知することが可能である。本実施形
態例に係る粉砕装置も、図１に示した上記実施形態例に
係る粉砕装置と同様に、粉砕リング１の回転数Ｎまたは
加圧力Ｐを粉層厚さｔの関数として制御すれば、ブラケ
ット振り子変位が振動限界値に近づいたときに粉砕リン
グ回転数Ｎや加圧力Ｐを低下させて異常振動の発生を未
然に回避することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
異常振動の発生を事前に予知して、異常振動の発生を未
然に回避するので、従来、振動発生により運転できなか
った低負荷領域での運転が可能になり、粉砕装置の運転
可能な負荷範囲を大幅に拡大することができる。例え
ば、本発明を石炭焚火力発電ボイラの石炭粉砕装置に適
用した場合には、粉砕装置の運転範囲拡大に伴う発電設
備全体の運用負荷範囲拡大につながることになり、多大
な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例に係る粉砕装置の側面図である。

【図２】振動レベルと粉層厚さの関係を示すグラフ図で
ある。

【図３】実施形態例に係る粉砕装置の異常振動発生予知
方法を示すフローチャートである。

【図４】粉砕リングの回転数Ｎと粉層厚さｔの関係を示
すグラフ図である。

【図５】加圧力Ｐと粉層厚さｔの関係を示すグラフ図で
ある。

【図６】被粉砕物供給量、被粉砕物の分級度、粉砕装置
の振動レベル、粉層厚さｔ、加圧力Ｐ並びに粉砕リング
の回転数Ｎの変化を示すグラフ図である。

【図７】他の実施形態例に係る粉砕装置の側面図であ
る。

【図８】振動レベルとブラケット振り子変位の関係を示
すグラフ図である。

【図９】従来のローラ粉砕装置の構成を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１粉砕リング２粉砕ローラ３ローラブラケット４ピボットピン５軸９加圧フレーム１２ピボットアーム１３加圧ロッド１８被粉砕物１９ハウジング２０変位計２１制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤一教広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内 (72)発明者金本浩明広島県呉市宝町３番36号バブコッ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号バブコック日立株式会社呉研究所内 (72)発明者長谷川忠広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉工場内 (72)発明者三井秀雄広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉工場内Ｆターム(参考） 4D063 EE03 EE12 GA08 GC29 GD01 GD13 GD19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転自在に支持された粉砕リングと、当
該粉砕リングとの間で被粉砕物を粉砕する粉砕ローラと
を備えた粉砕装置において、上記粉砕ローラと上記粉砕
リングとの間に存在する被粉砕物の層厚を計測する手段
を設け、当該計測手段にて計測された被粉砕物の層厚ま
たは層厚の変化から異常振動の発生を予知し、上記粉砕
ローラと上記粉砕リングとの間に加えられるローラ加圧
力または粉砕リング回転数の少なくとも一つを変化させ
て異常振動を回避することを特徴とする粉砕装置。
【請求項２】回転自在に支持された粉砕リングと、当
該粉砕リングとの間で被粉砕物を粉砕する粉砕ローラと
を備え、上記粉砕ローラが上記粉砕リングの半径方向に
振り子運動するように支持された粉砕装置において、上
記粉砕ローラの振り子変位を計測する手段を設け、当該
計測手段にて計測された振り子変位から異常振動の発生
を予知し、上記粉砕ローラと上記粉砕リングとの間に加
えられるローラ加圧力または粉砕リング回転数の少なく
とも一つを変化させて異常振動を回避することを特徴と
する粉砕装置。