JP2019155211A - 粉砕機及びその監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルシールへのダストの侵入を防止でき、粉砕ローラとローラ軸の隙間に付着するダストのメンテナンスが容易で、粉砕ローラの運転状況を監視できる粉砕機及びその監視方法を提供する。【解決手段】本発明の粉砕機１は、ケーシング内の回転テーブル２に従動する粉砕ローラ３と、粉砕ローラ３を軸支するローラ軸１０Ｂと、粉砕ローラとローラ軸の隙間をシールするオイルシール７０と、ローラ軸に取り付けてオイルシールを覆って粉砕ローラに接するシールボックス５０Ａを有する粉砕機１において、シールボックスは、外部からオイルシール７０を視認できる開口と、内部にローラ軸が貫通する貫通孔５４Ａとケーシング内にシールエアを供給可能な供給孔５４Ｂを有するシール部５４を設け、開口から供給孔５４Ｂを経由してシールエアを取り込む第１室４１と、開口から点検窓５０３を介してオイルシール７０を視認可能な第２室４２からなる。【選択図】 図１

Description

本発明は、主に、石炭、オイルコークス、石灰石、スラグ、クリンカ、セメント原料などを回転テーブル上で従動する粉砕ローラで粉体に粉砕する粉砕機及びその監視方法に関する。

石炭、オイルコークス、石灰石、スラグ、クリンカ、セメント原料などを粉砕する粉砕機が広く用いられている。この粉砕機は、外郭を形成するケーシング内に、回転テーブルと、回転テーブルの上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラを備えている。
このような粉砕機は、回転テーブルの中央に粉砕原料が供給されると回転テーブルの回転により、粉砕原料が回転テーブルの外周部へと移動する。外周部には、粉砕ローラが圧接して回転しているので、粉砕原料は、粉砕ローラと回転テーブルの間へ侵入して粉砕される。

粉砕された粉砕物は、回転テーブルの外周面とケーシングの内周面との間の環状通路から吹き上がる熱空気によって、熱空気とともに粉砕物が乾燥されながらケーシング内を上昇する。このようなエアスエプト式や上抜き式などと呼ばれているタイプの粉砕機は、ケーシング内の上部に設けた分級手段によって粉粒体を振り分けて所定粒度の製品が外部へ排出される。一方、分級手段を通過できない粗粉は再度回転テーブル上に落下して粉砕され、繰り返し所定サイズの粒径となるまで粉砕される構成となっている。
ところで粉砕機を長時間運転していると、粉砕ローラとローラ軸の間に設けたオイルシールの経年劣化によって生じる粉砕ローラとローラ軸の隙間にダスト（粉粒体）が堆積してオイルシールが摩耗して破損するなどして、オイル漏れやベアリングの摩耗で回転不良となる不具合を生じてしまう。

さらに粉砕機の運転中に回転テーブル上に原料が大量に滞留して層厚が厚くなると、回転テーブルと粉砕ローラの間でスリップを起こし、異常振動することがある。
また発電所においては、粉砕機を用いて塊状の石炭を微粉炭にして燃料としているが、時として粉砕時に粉砕ローラが滑って大きく揺れることがあり、この振動を自動検知して粉砕機を停止させてしまうなど粉砕設備の稼働に支障をきたしてしまう。
粉砕機は外気と遮断されたケーシング内部に粉砕ローラを設置しているため、粉砕ローラが正常回転しているか否かを確認することは困難であり、万一粉砕ローラの不具合が生じた場合、粉砕機を停止後、分解して点検や部品を交換するしかなかった。
一般に運転中の粉砕機はケーシング内に熱空気を供給及び排気する状態であり、ケーシング内外で圧力差が生じている。このため、この圧力差を利用して、図８に示すシールボックス５０の外気供給管５２から外気（シールエア）を上部ケーシング１Ｂ内に取り込み、ダストの溜まり易い箇所６０（シールボックス５０と粉砕ローラ３の隙間）に噴出させることにより、ダストの堆積を防いでいた。

特許文献１に開示の粉砕機は、シール部材に大気の吸引口を設けることにより、ローラボスカバーとシール部材の隙間からケーシング内に空気を流している。また、粉砕ローラ側及びローラ軸側の環状部材に設けた迷路状の気道を介して大気又は加圧空気をミル内に流している。

また特許文献２に開示の粉砕ローラは、粉砕ローラに発生する自励振動の振幅を抑制する制振ダンパーの振幅値を計測する振動計、ミル内の供給エアの供給孔と排出口の圧力差を計測する圧力計、電動機の負荷電流値を計測する電流計のいずれかの測定データから粉砕ローラの回転の有無を判断している。この判定により粉砕ローラの保守期間を特定でき、粉砕機を不要に稼働させることがない。

特開２００２−５９０１６号公報 特許第５２８３６７１号公報

しかしながら、特許文献１によれば、外部からはシール部材及びローラボスカバーによって内部のメカニカルシールの様子が目視できない。また細く曲がりくねった迷路状の気道は長期に亘る運転を続けていると気道内にダストが堆積していき、安定な運転に支障を来してしまう。また、分解しなければメンテナンスできないという不都合が生じていた。
特許文献２によれば、計測器の取付け箇所は粉砕ローラから離れた場所にある。このため真の値とずれる測定誤差のおそれがあり、対応に遅れが生じるおそれがあった。

そこで上記従来技術の問題点に鑑み本発明は、オイルシールへのダストの侵入を防止できる粉砕機及びその監視方法を提供することを目的としている。またシールエアによって粉砕ローラとローラ軸の隙間に付着するダストのメンテナンスが容易で、粉砕ローラの運転状況を監視できる粉砕機及びその監視方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための第１の手段として、本発明は、ケーシング内の回転テーブルに従動する粉砕ローラと、前記粉砕ローラを軸支するローラ軸と、前記粉砕ローラと前記ローラ軸の隙間をシールするオイルシールと、前記ローラ軸に取り付けて前記オイルシールを覆って前記粉砕ローラに接するシールボックスを有する粉砕機において、
前記シールボックスは、外部から前記オイルシールを視認できる開口と、内部に前記ローラ軸が貫通する貫通孔と前記ケーシング内にシールエアを供給可能な供給孔を有するシール部を設け、前記開口から前記供給孔を経由してシールエアを取り込む第１室と、前記開口から点検窓を介して前記オイルシールを視認可能な第２室からなることを特徴とする粉砕機を提供することにある。
上記第１の手段によれば、シールエアを取り込むルートとオイルシールを分けているため、シールエアを取り込むルートによってダストを押し戻すことができ、オイルシールの摩耗や破損して隙間が生じたとしてもオイルシールへのダストの侵入を防ぐことができる。また従来、ボックスに覆われていたオイルシールが開口及び点検窓を介して外部から視認できるようになり、点検又は清掃などのメンテナンスが容易となり、かつオイル漏れ、ダストの侵入、回転不良等の不具合を運転中に発見することができ、トラブル発生に速やかに対処できる。

上記課題を解決するための第２の手段として、本発明は、第１の手段において、前記供給孔は、前記シール部の軸心から放射状に複数設け、少なくとも１つは最下端に設けたことを特徴とする粉砕機を提供することにある。
上記第２の手段によれば、シールエアをシールボックスと粉砕ローラが接触する箇所へ均一に供給して、堆積するダストを効果的に除去できる。またシールボックスのメンテナンス時において、上部の供給孔からエアを吹き付けてダストを落下させて、最下端に設けた供給孔から外部へダストを排出させることができる。

上記課題を解決するための第３の手段として、本発明は、第１又は第２の手段において、前記ケーシング内で前記粉砕ローラと前記シールボックスの隙間から前記シールエアが排気される箇所に付着するダストのダスト掻き取り部を設けたことを特徴とする粉砕機を提供することにある。
上記第３の手段によれば、運転中の粉砕機において、粉砕ローラとシールボックスの隙間からシールエアが排気される箇所に付着するダストを自動的に取り除くことができる。

上記課題を解決するための第４の手段として、本発明は、第１ないし第３のいずれか１に記載の手段において、前記シールボックスの開口から視認できる前記ローラ軸に取り付けて前記粉砕ローラの振動状態を測定可能な振動計を設けたことを特徴とする粉砕機を提供することにある。
上記第４の手段によれば、シールボックスの開口から視認できるローラ軸へ振動計を容易に取り付けることができる。また粉砕ローラに近いローラ軸上に振動計を取り付けることにより、測定誤差の少ない真の値に近いデータが得られる。

上記課題を解決するための第５の手段として、本発明は、第１ないし第４のいずれか１に記載の手段において、前記シールボックスの開口から視認できる前記粉砕ローラの回転速度を測定可能な回転計測部を設けたことを特徴とする粉砕機を提供することにある。
上記第５の手段によれば、シールボックスの開口から視認できる粉砕ローラへ回転計測部を容易に取り付けることができる。回転計測部により時間当たりの回転による移動速度や脈動の有無を測定することができ、粉砕機の精度良い運転ができる。

上記課題を解決するための第６の手段において、本発明はケーシング内の回転テーブルに従動する粉砕ローラと、前記粉砕ローラを軸支するローラ軸と、前記粉砕ローラと前記ローラ軸の隙間をシールするオイルシールと、前記ローラ軸に取り付けて前記オイルシールを覆って前記粉砕ローラに接するシールボックスを有する粉砕機の監視方法において、
前記シールボックスの開口から視認できる前記ローラ軸を介して前記粉砕ローラの振動状態又は前記粉砕ローラの回転速度を測定する工程と、
前記振動状態又は前記回転速度の測定に基づいて、前記回転テーブルの回転速度又は粉砕原料の投入量を制御する工程と、
を有することを特徴とする粉砕機の監視方法を提供することにある。
上記第６の手段によれば、粉砕ローラの振動状態の測定値に基づいて回転テーブルの回転速度や粉砕原料の投入量を調整し、運転中の粉砕機を監視できる。
また粉砕ローラの回転速度の測定値に基づいて回転数、及びそのばらつき（脈動）の有無のデータを取得し、粉砕機の精度良い運転が可能となり、運転中の粉砕機を監視できる。

上記構成による本発明によれば、シールエアを取り込むルートとオイルシールを分けているため、シールエアを取り込むルートによってダストを押し戻すことができ、かつオイルシールの摩耗や破損により隙間が生じたとしてもオイルシールへのダストの侵入を防ぐことができる。
また本発明によれば、シールボックスの開口から点検窓を介してオイルシールを目視できる。これにより大掛かりな粉砕機の分解作業を行うことなく容易に点検できる。
本発明によれば、シールボックスと粉砕ローラが接触する箇所に堆積するダストを運転中自動で掻き取ることができる。
本発明によれば、粉砕ローラの振動状態の計測をローラの近くで行うことができる。これにより、オイルシールの摩耗や破損に起因する異常動作を未然に防ぐことができる。

本発明の粉砕機の説明図である。 粉砕ローラ及びローラ軸の説明図である。 シール部の正面図である。 シール部の説明図である。 ダスト掻き取り部の説明図である。 振動計の説明図である。 回転計測部の説明図である。 従来の外気供給の説明図である。

本発明の粉砕機及びその監視方法の実施形態について、図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
［粉砕機１］
図１は本発明の粉砕機の説明図である。図示のように粉砕機１は、粉砕機１の外郭を形成する上部ケーシング１Ｂ、下部ケーシング１Ａ、粉砕機１の下部に設置された減速機２Ｂ、駆動モータ２Ｍによって駆動される回転テーブル２、並びに、コニカル型の粉砕ローラ３を備えている。また、粉砕機１は、駆動モータ２Ｍの駆動用電源として図示しないインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブル２の回転速度が任意に変更可能な可変速式の粉砕機１である。

本実施形態の粉砕機１は、粉砕ローラ３が回転テーブル２上において、その外周部分に対向するように４個配されている構造となっている。
そして粉砕機１は、上部に形成された原料投入口３５Ａから原料投入シュート３５を介して、回転テーブル２上に原料を投入する構成となっている。原料投入シュート３５から回転テーブル２上に供給された原料は、粉砕ローラ３により粉砕される。
ここで、粉砕機１は、機内の上部に固定式の一次分級羽根２４、回転式の回転分級羽根２３、及び、回転軸２５、で構成される分級機構２６を備えており、回転分級羽根２３の外周側に固定式の一次分級羽根２４が配置されている構造となっている。

そして、回転分級羽根２３は、回転軸２５に接続されて、粉砕機１の上部に設置された図示しない駆動モータにより駆動されて、自在に回転する構成となっている。
また、粉砕機１は、回転テーブル２の下方に熱空気を導入するための熱空気供給口３３と、極端に大きな重量の原料を取り出すための下部取出口３４（排出シュート３４と称することもある）と、を備えており、回転テーブル２の上方には、熱空気と共に製品（粉砕されて所望の粒径となった原料）を機外に取り出すことのできる原料取出口３９（上部取出口３９と称することもある）を備えている。

そして、回転テーブル２の外周側部分と粉砕機１の下部ケーシング１Ａとの間には、環状の環状通路３０が形成されており、熱空気供給口３３から供給された熱空気は、環状通路３０を通過し上昇して、機内を吹き上がり、分級機構２６を通過した後、原料取出口３９方向に流れていくように構成されている。
粉砕機１は前述の構成によって、運転中に、熱空気供給口３３より熱空気を導入することによって、回転テーブル２下方から一次分級羽根２４及び回転分級羽根２３を通過して原料取出口３９へと流れる熱空気の気流が生じている。

さらに、粉砕機１は、回転テーブル２と分級機構２６との間に、内部コーン２２が配されている。内部コーン２２は、略切頭円錐型を逆にした形状をしており、その上部が円環状となって上方に向かって開口し、その上端の外周部には、前述した一次分級羽根２４が、等間隔で複数本配されているとともに、内部コーン２２の下端は円筒状で、回転テーブル２の中心側に向かって下方に開口する形状となっている。

図２は粉砕ローラ及びローラ軸の説明図である。
シールボックス５０Ａは、上部ケーシング１Ｂと、上部ケーシング１Ｂの外部からローラ軸１０Ｂを覆うローラ軸カバー１４の間に取り付けて、内部のオイルシール７０を覆うと共に、粉砕ローラ３に接する部材である。このシールボックス５０Ａは、ローラ軸１０Ｂの軸心を同一軸心とする小筒５０１と大筒５０２の二重の円筒状に形成し、小筒５０１の端部がローラ軸カバー１４に接続し、大筒５０２の外周面が上部ケーシング１Ｂに接続し、かつ端部側で粉砕ローラ３の端部を覆うように接している。また小筒５０１には点検窓５０３を設けている。点検窓５０３は、内部（ローラ軸１０Ｂ側）のオイルシール７０が視認できる窓であり、着脱可能としている。

図３はシール部の正面図である。また図２に示すように小筒５０１と大筒５０２の間にはシール部５４を設けている。シール部５４は、ローラ軸１０Ｂの貫通孔５４Ａを設け、一方の主面が小筒５０１に接し、外周を大筒５０２の内周に取り付けている。さらにシール部５４は、上部ケーシング１Ｂの外部から粉砕機１内へシールエアを取り込む供給孔５４Ｂを設けている。供給孔５４Ｂは、軸心から放射状に複数設けて（図３に示す供給孔は６個）、そのうち１個は最下端に設けている。
このようなシールボックス５０Ａは、ローラ軸カバー１４と上部ケーシング１Ｂの間に形成された開口（小筒５０１を設けた箇所）からシール部５４の供給孔５４Ｂを介してシールエアを取り込む第１室４１と、オイルシール７０を覆うと共に点検窓５０３を介してオイルシール７０を視認できる第２室４２の二部屋に分かれた構成となる。そして第２室４２の構成により、オイルシール７０からシールエアを隔てているため、オイルシール７０が経年劣化による摩耗や破損して隙間が生じたとしてもオイルシール７０へのダストの付着を防止できる。

図４はシール部の説明図である。
［粉砕機１の運転中］
粉砕機１の運転中は熱空気によるケーシング内の負圧により、開口（小筒５０１を設けた箇所）からシールエアがシール部５４の供給孔５４Ｂを介してシールボックス５０Ａの第１室４１に供給される。そして大筒５０２の内周面と接する粉砕ローラ３の隙間からシールエアが粉砕機１内へ供給される。このとき、大筒５０２と粉砕ローラ３が接する箇所（粉砕機１内）に堆積するダストをシールエアによって吹き飛ばすことができる。このようなシールエアは、シール部５４に放射状に設けた供給孔５４Ｂによって、大筒５０２と粉砕ローラ３が接する箇所（粉砕機１内）に均等に吹き付けているため、ダストの堆積を効果的に防止できる。

［粉砕機１のメンテナンス中］
粉砕機１内が負圧下にないメンテナンス中は、シール部５４に設けた複数の供給孔５４Ｂの内で最上部にある箇所からエアを吹き込み（矢印Ｘ１）、第１室４１内に堆積したダストを最下部にある供給孔５４Ｂから吹き出し（矢印Ｘ２）容易にダストを除去できる。
［ダスト掻き取り部６２］
図５はダスト掻き取り部の説明図である。図示のようにダスト掻き取り部６２は、粉砕ローラ３に取り付けている。より具体的には粉砕ローラ３からシールボックス５０Ａの大筒５０２外表面へ跨るようにブラシまたはスクレーバなどを設けている。このような構成のダスト掻き取り部６２は、粉砕ローラ３の回転に追従して大筒５０２の外表面を軸回りに回転しながら、大筒５０２と粉砕ローラ３が接する箇所（粉砕機１内）に堆積するダストを運転中掻き取ることができる。

［粉砕機の監視方法］
運転中の粉砕機１は、シールボックス５０Ａ内に以下に示す粉砕ローラの計測器を取り付けることにより運転状態を監視している。
［振動計６４］
図６は振動計の説明図である。図示のようにシールボックス５０Ａの小筒５０１の点検窓５０３から（点検窓５０３を取り外して）視認できるローラ軸１０Ｂに振動計６４を取り付けている。振動計６４はローラ軸１０Ｂの振動状態を測定できる。振動計６４は粉砕機１の中央制御室（不図示）と電気的に接続している。
このような構成の振動計６４は、粉砕ローラ３の振動測定を粉砕ローラ３に最も近いローラ軸１０Ｂ上から測定することができる。このため真の値に近い、換言すると測定誤差の少ない測定が行える。
振動計の測定値を受信した中央制御室では、測定値に基づいて回転テーブルの回転速度や粉砕原料の投入量を調整できる。

［回転計測部６６］
図７は回転計測部の説明図である。図示のようにシールボックス５０Ａの開口（小筒５０１を設けた箇所）の点検窓５０３から（点検窓５０３を取り外して）視認できる粉砕ローラ３に反射マーク（黒点など）を取り付け、回転計測部６６となる光電式検出部をローラ軸１０Ｂに取り付けている。光電式検出部は反射マークにレーザ光を照射した反射光を検出して粉砕ローラの回転速度を測定できる。回転計測部６６は粉砕機１の中央制御室（不図示）と電気的に接続している。
このような構成の回転計測部６６は、粉砕ローラ３と共にローラ軸１０Ｂの軸回りを回転する反射マークにレーザ光を照射し、その反射光を検出して粉砕ローラ３の回転速度を測定している。本実施例は、一例として光電式の回転計測器を用いて説明したが、計測器はこれに限定されることなく、反射マークを磁性体としこれを検出する磁力式などその他の近接式計測器を使用しても同様の効果が得られる。
回転計測部６６の測定値を受信した中央制御室では、測定値に基づいて回転数、及びそのばらつき（脈動）の有無のデータを取得し、粉砕機１の精度良い運転が可能になる。

このようなシールボックス５０を有する粉砕機の構成により、従来、ボックスに覆われていたオイルシールが開口及び点検窓を介して外部から視認できるようになり、点検又は清掃などのメンテナンスが容易となり、かつオイル漏れ、ダストの侵入、回転不良等の不具合を運転中に発見することができ、トラブル発生に速やかに対処できる。また、ダストが堆積し易い箇所（大筒５０２と粉砕ローラ３が接する箇所）に設けたダスト掻き取り部６２により粉砕機１の運転中に堆積するダストを容易に清掃できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

本発明の粉砕機及びその監視方法は、石炭、バイオマス等の原料を回転テーブルの回転に従動する粉砕ローラで粉砕する粉砕機に特に有用である。

１………粉砕機、２………回転テーブル、３………粉砕ローラ、１０Ｂ………ローラ軸、２２………内部コーン、２３………回転分級羽根、２４………一次分級羽根、２５………回転軸、２６………分級機構、１Ａ………下部ケーシング、１Ｂ………上部ケーシング、１４………ローラ軸カバー、３０………環状通路、３３………熱空気供給口、３４………下部取出口、３５………原料投入シュート、３５Ａ………原料投入口、３９………原料取出口、４１………第１室、４２………第２室、５０，５０Ａ………シールボックス、５０１………小筒、５０２………大筒、５０３………点検窓、５２………外気供給管、５４………シール部、５４Ａ………貫通孔、５４Ｂ………供給孔、６０………ダストの溜まり易い箇所、６２………ダスト掻き取り部、６４………振動計、６６………回転計測部、７０………オイルシール。

Claims (6)

1. ケーシング内の回転テーブルに従動する粉砕ローラと、前記粉砕ローラを軸支するローラ軸と、前記粉砕ローラと前記ローラ軸の隙間をシールするオイルシールと、前記ローラ軸に取り付けて前記オイルシールを覆って前記粉砕ローラに接するシールボックスを有する粉砕機において、
   前記シールボックスは、外部から前記オイルシールを視認できる開口と、内部に前記ローラ軸が貫通する貫通孔と前記ケーシング内にシールエアを供給可能な供給孔を有するシール部を設け、前記開口から前記供給孔を経由してシールエアを取り込む第１室と、前記開口から点検窓を介して前記オイルシールを視認可能な第２室からなることを特徴とする粉砕機。
2. 前記供給孔は、前記シール部の軸心から放射状に複数設け、少なくとも１つは最下端に設けたことを特徴とする請求項１に記載の粉砕機。
3. 前記ケーシング内で前記粉砕ローラと前記シールボックスの隙間から前記シールエアが排気される箇所に付着するダストのダスト掻き取り部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の粉砕機。
4. 前記シールボックスの開口から視認できる前記ローラ軸に取り付けて前記粉砕ローラの振動状態を測定可能な振動計を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載の粉砕機。
5. 前記シールボックスの開口から視認できる前記粉砕ローラの回転速度を測定可能な回転計測部を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載の粉砕機。
6. ケーシング内の回転テーブルに従動する粉砕ローラと、前記粉砕ローラを軸支するローラ軸と、前記粉砕ローラと前記ローラ軸の隙間をシールするオイルシールと、前記ローラ軸に取り付けて前記オイルシールを覆って前記粉砕ローラに接するシールボックスを有する粉砕機の監視方法において、
   前記シールボックスの開口から視認できる前記ローラ軸を介して前記粉砕ローラの振動状態を測定又は前記粉砕ローラの回転速度を測定する工程と、
   前記振動状態又は前記回転速度の測定に基づいて、前記回転テーブルの回転速度又は粉砕原料の投入量を制御する工程と、
   を有することを特徴とする粉砕機の監視方法。