JP6901698B2 - ロータリーバルブの制御システム - Google Patents

Description

本発明は、ロータリーバルブの制御システムに関する。さらに詳しくは、乾燥精鉱などの粉粒体を排出するためのロータリーバルブを制御するシステムに関する。

一般に、銅精鉱には水分が１０重量％程度含まれているため、精鉱乾燥設備で銅精鉱を乾燥させて水分１重量％以下の乾燥精鉱とした後に、この乾燥精鉱を用いて熔錬が行われる（例えば、特許文献１）。

精鉱乾燥設備では、水分１０重量％程度の銅精鉱をロータリースチームドライヤーで乾燥させて乾燥精鉱とする。乾燥精鉱は各種の搬送装置によって乾鉱庫に搬送され、蓄積された後に、熔錬炉に供給される。

精鉱乾燥設備には、シュートやチャンバーの底部から乾燥精鉱を排出するためにロータリーバルブが用いられる。一般に、ロータリーバルブには保護装置が設けられており、駆動用の電動モータが過負荷となった場合に、その駆動を停止するよう構成されている。また、ロータリーバルブを停止させるとともに、それより上流側の設備を停止させている。これにより、比較的粒径の大きい塊がロータリーバルブのケーシングとロータとの間に挟まってロータの回転を阻害した場合などに、ロータリーバルブの駆動を自動で停止し、その損傷を防止できる。しかし、ロータリーバルブの停止が発生した場合、復旧に時間がかかり、熔錬炉への精鉱装入量が大幅に減少してしまい、安定稼働できないという問題がある。

特開平９−５３１２８号公報

本発明は上記事情に鑑み、ロータリーバルブの損傷を防止しつつ、停止時間を低減できるロータリーバルブの制御システムを提供することを目的とする。

第１発明のロータリーバルブの制御システムは、ロータリーバルブと、前記ロータリーバルブの高負荷を検知する電流検知器と、前記ロータリーバルブの動作を制御する制御装置と、前記ロータリーバルブを駆動する電動モータに電流を供給する電気回路に設けられた保護装置と、を備え、前記電流検知器は前記保護装置が動作する過負荷よりも小さい負荷で高負荷と判断し、前記制御装置は、前記電流検知器が高負荷を検知した場合に、前記ロータリーバルブの回転方向を切り換え、前記保護装置は、前記電動モータが過負荷となった場合に、前記電動モータの駆動を停止することを特徴とする。
第２発明のロータリーバルブの制御システムは、第１発明において、前記制御装置は、前記電流検知器が高負荷を検知した場合に、前記ロータリーバルブの回転を停止させ、停止指示から所定時間待機後に、回転方向を切り換えて再び回転させることを特徴とする。
第３発明のロータリーバルブの制御システムは、第１または第２発明において、前記制御装置は、前記ロータリーバルブの回転方向を切り換えた後、所定時間待機後に、前記ロータリーバルブの回転方向を再び切り換え可能とすることを特徴とする。
第４発明のロータリーバルブの制御システムは、第１、第２または第３発明において、前記ロータリーバルブは、ケーシングと、前記ケーシング内で回転するロータと、前記ロータを駆動する前記電動モータと、を備え、前記電流検知器は、前記電動モータに供給される電流を検知し、該電流が閾値を超えた場合に高負荷と判断することを特徴とする。
第５発明のロータリーバルブの制御システムは、第１、第２、第３または第４発明において、前記ロータリーバルブは、精鉱乾燥設備において、精鉱の排出部に設けられていることを特徴とする。

第１発明によれば、ロータリーバルブが高負荷となった場合に回転方向を切り換えるので、ロータリーバルブの詰まりを解消でき、ロータリーバルブの損傷を防止できる。また、ロータリーバルブの停止時間を低減できるので、設備を安定稼働できる。さらに、電動モータが過負荷となった場合には保護装置の動作により駆動が停止するので、回転方向の切り換えでは解消しない不具合が生じている場合にロータリーバルブの損傷を防止できる。
第２発明によれば、停止指示から所定時間待機後に回転方向を切り換えるので、瞬時に回転方向を切り換える場合に比べて銅損を低減でき、異常発熱による焼損を防止できる。
第３発明によれば、待機時間を設けることで、回転方向の切り換えが頻発することを防止できる。
第４発明によれば、電動モータに供給される電流からロータリーバルブの高負荷を検知できる。
第５発明によれば、ロータリーバルブの停止時間を低減できるので、精鉱乾燥設備を安定稼働できる。

（Ａ）図はロータリーバルブの回転軸に垂直な縦断面図であり、（Ｂ）図は回転軸と平行な縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る制御システムのブロック図である。 同制御システムのフローチャートである。 精鉱乾燥設備の概略図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（精鉱乾燥設備）
まず、精鉱乾燥設備を説明する。
図４に示すように、水分１０重量％程度の銅精鉱は、ベルトコンベア101にてロータリースチームドライヤー102に装入され、水分１重量％以下まで乾燥されて乾燥精鉱となる。乾燥精鉱はシュート103を通って乾鉱排出チェーンコンベア105に装入される。乾鉱排出チェーンコンベア105は乾燥精鉱をエアリフトタンク107に搬送する。その間に、珪酸鉱およびバグフィルター106で捕集された精鉱が乾燥精鉱に混合される。エアリフトタンク107に搬送された乾燥精鉱は、ブロワ108が発生する気流によりエアリフトダストチャンバー109に流送される。エアリフトダストチャンバー109で沈降しなかった粒径の小さい乾燥精鉱は、エアリフトサイクロン111およびエアリフトバグフィルタ112によって捕集され、第１乾鉱庫113に搬送される。一方、エアリフトダストチャンバー109で捕集された乾燥精鉱は乾鉱排出チェーンコンベア114により第２乾鉱庫115に搬送され、一定期間蓄積された後に第１乾鉱庫113に搬送される。第１乾鉱庫113に搬送された乾燥精鉱は一定期間蓄積された後に熔錬炉に供給される。

上記精鉱乾燥設備において、精鉱の排出部にはロータリーバルブが設けられている。例えば、シュート103の底部にはロータリーバルブ104が設けられており、シュート103の底部に堆積する乾燥精鉱を所定流量で乾鉱排出チェーンコンベア105に装入している。また、エアリフトダストチャンバー109の底部にはロータリーバルブ110が設けられており、エアリフトダストチャンバー109の底部に沈降した乾燥精鉱を所定流量で乾鉱排出チェーンコンベア114に装入している。

上記のようなロータリーバルブ104、110には保護装置が設けられており、駆動用の電動モータが過負荷となった場合に、その駆動を停止するよう構成されている。これにより、比較的粒径の大きい塊状の精鉱がロータリーバルブ104、110のケーシングとロータとの間に挟まってロータの回転を阻害した場合などに、ロータリーバルブ104、110の駆動を自動で停止し、その損傷を防止している。

特に、エアリフトダストチャンバー109の底部に設けられるロータリーバルブ110は、乾鉱排出チェーンコンベア114などの下流設備からの噴き出しを防止するため、エアシール性能の高いものを採用する必要がある。すなわち、ロータリーバルブ110として、ロータの羽根とケーシングとの隙間が小さいものが採用される。そのため、精鉱が詰まりやすく、保護装置が動作して停止する場合がある。

本願発明者は、保護装置により停止したロータリーバルブについて、駆動用の電動モータを手動で逆回転させてみたところ、過負荷を解消でき、かつ、問題なく精鉱の排出ができるという知見を得た。そこで、ロータリーバルブが高負荷となった場合に、その回転方向を切り換えれば、ロータリーバルブの運転を継続できることを見出した。

（ロータリーバルブの制御システム）
つぎに、本発明の一実施形態に係るロータリーバルブの制御システムを説明する。本実施形態に係るロータリーバルブの制御システムは、上記のような精鉱乾燥設備に設けられるロータリーバルブ104、110の制御システムである。

図１に示すように、ロータリーバルブ１０は、ケーシング１１と、ケーシング１１内で回転するロータ１２と、ロータ１２を駆動する電動モータ１３とからなる一般的なロータリーバルブである。電動モータ１３の駆動によりロータ１２が回転し、ケーシング１１の上部開口部に堆積する乾燥精鉱などの粉粒体を、下部開口部から所定流量で排出できる。

図２に示すように、ロータリーバルブ１０の電動モータ１３は三相誘導モータであり、三相交流電源により駆動する。三相交流電源と電動モータ１３との間には、漏電遮断器２１、電磁接触器２２、熱動保護装置２３からなる電気回路が介在している。電磁接触器２２は、電動モータ１３の起動、停止を行う機能と、電動モータ１３の回転方向を切り換える機能を有する。

前記電気回路には、電流検知器２４が接続されている。電流検知器２４は、電動モータ１３に供給される電流（以下、「運転電流」と称する。）を検出する交流器と、電流設定器とで構成されている。電流設定器には、交流器から出力される運転電流の値が入力されている。電流設定器は運転電流が予め定められた閾値を超えた場合に、電動モータ１３が高負荷であると判断する。

例えば、比較的粒径の大きい塊状の精鉱がロータリーバルブ１０のケーシング１１とロータ１２との間に挟まってロータ１２の回転を阻害した場合には、電動モータ１３が高負荷となり、運転電流が上昇する。この運転電流の上昇から電動モータ１３の高負荷を検知できる。このように、電流検知器２４は運転電流からロータリーバルブ１０の高負荷を検知できる。電流検知器２４は、電動モータ１３が高負荷であると判断した場合に、制御装置２５に高負荷信号を送信する。

制御装置２５は、ＣＰＵやメモリ、入出力装置などで構成されたコンピュータである。制御装置２５が電磁接触器２２に制御信号を送信することで、電磁接触器２２が電力を供給、遮断したり、相を入れ換えたりして、電動モータ１３の動作を制御する。これにより制御装置２５はロータリーバルブ１０の動作を制御する。

つぎに、図３に基づきロータリーバルブ１０の制御を説明する。
まず、制御装置２５は、ロータリーバルブ１０の運転開始時に電動モータ１３を起動する（ステップＳ１）。電動モータ１３の起動時には瞬間的に高負荷状態となる。この高負荷状態を無視するため、電動モータ１３の起動後は所定時間待機する（ステップＳ２）。この待機時間は高負荷状態が収まるのに要する時間に定めればよく、電動モータ１３の特性によって最適な値（例えば３秒）に設定される。

つぎに、制御装置２５は電流検知器２４から高負荷信号が入力されるまで待機する（ステップＳ３）。ロータリーバルブ１０が詰まって高負荷となると、電流検知器２４が高負荷を検知し、制御装置２５に高負荷信号を送信する。制御装置２５は、電流検知器２４から高負荷信号が入力された場合に、電磁接触器２２に停止指示を出力し、電動モータ１３の回転を停止させる（ステップＳ４）。

電動モータ１３の停止は、例えば電動モータ１３への電力の供給を遮断することで行われる。電動モータ１３は電力の供給が遮断された後も惰性により回転し、徐々に回転数が低下してから完全に停止する。制御装置２５は、電動モータ１３の回転が完全に停止するのを待つために、停止指示を出力した時から所定時間待機する（ステップＳ５）。この待機時間は電動モータ１３の回転が完全に停止するのに要する時間、または十分に回転数が低くなるのに要する時間に定めればよく、電動モータ１３の特性によって最適な値（例えば３秒）に設定される。

つぎに、制御装置２５は、電動モータ１３の回転方向を切り換えて再び起動する（ステップＳ６）。具体的には、電動モータ１３が停止前に正転していた場合には逆転させ、停止前に逆転していた場合には正転させる。

つぎに、制御装置２５は、電動モータ１３を再び起動した後、所定時間待機してから（ステップＳ７）、ステップＳ３の処理に戻る。ステップＳ３からステップＳ７の処理は繰り返し行われる。すなわち、ステップＳ７で所定時間待機した後に、電動モータ１３の回転方向を再び切り換え可能とする。ステップＳ７の待機は、電動モータ１３の回転方向の切り換えが頻繁に発生することを防止するために設けられる。この待機時間は例えば１０分など、任意に設定すればよい。

以上のように、制御装置２５は、電流検知器２４が高負荷を検知した場合、すなわちロータリーバルブ１０が高負荷となった場合に、ロータリーバルブ１０の回転方向を切り換える。これにより、ロータリーバルブ１０の詰まりを解消でき、ロータリーバルブ１０の損傷を防止できる。また、従来に比べてロータリーバルブ１０の停止時間を低減できるので、乾燥精鉱の搬送を継続することができ、精鉱乾燥設備を安定稼働できる。

一般に、定格回転数で回転する電動モータの回転方向を瞬時に切り換えると、電動モータが制動機として作用して銅損が大きくなる。一般的には、制動機として作用する場合の銅損は、起動時の銅損の約３倍であり非常に大きい。そのため、電動モータが異常発熱し、焼損する恐れがある。

これに対して本実施形態では、ステップＳ５において所定時間待機することで、電動モータ１３がほぼ完全に停止した後に回転方向を切り換えるので、瞬時に回転方向を切り換える場合に比べて電動モータ１３の銅損を低減でき、異常発熱による焼損を防止できる。

ロータリーバルブ１０の回転方向の切り換えが頻繁に発生する場合、ロータリーバルブ１０に回転方向の切り換えでは解消しない不具合が生じている可能性がある。これに対して本実施形態では、ステップＳ７において待機時間を設けることで、回転方向の切り換えが頻発することを防止している。

本実施形態の制御システムは、従来の保護装置と併用することが好ましい。保護装置としては、瞬時過負荷を検出するショックリレーや限時過負荷を検出するサーマルリレーを用いることができる。ステップＳ７の待機時間内に電動モータ１３が過負荷となった場合には、保護装置の動作によりその駆動が停止する。これにより、回転方向の切り換えでは解消しない不具合が生じている場合に、ロータリーバルブ１０を停止させて、損傷を防止できる。

なお、保護装置と併用する場合、電流検知器２４は保護装置が動作する過負荷よりも小さい負荷で高負荷と判断する。そのため、保護装置が動作する前に、ロータリーバルブ１０の回転方向の切り換えが行われる。

（その他の実施形態）
本発明に係るロータリーバルブの制御システムは、精鉱乾燥設備に設けられるロータリーバルブに限らず、あらゆるロータリーバルブに適用できる。

１０ ロータリーバルブ
１１ ケーシング
１２ ロータ
１３ 電動モータ
２１ 漏電遮断器
２２ 電磁接触器
２３ 熱動保護装置
２４ 電流検知器
２５ 制御装置

Claims (5)

1. ロータリーバルブと、
   前記ロータリーバルブの高負荷を検知する電流検知器と、
   前記ロータリーバルブの動作を制御する制御装置と、
   前記ロータリーバルブを駆動する電動モータに電流を供給する電気回路に設けられた保護装置と、を備え、
   前記電流検知器は前記保護装置が動作する過負荷よりも小さい負荷で高負荷と判断し、
   前記制御装置は、前記電流検知器が高負荷を検知した場合に、前記ロータリーバルブの回転方向を切り換え、
   前記保護装置は、前記電動モータが過負荷となった場合に、前記電動モータの駆動を停止する
   ことを特徴とするロータリーバルブの制御システム。
2. 前記制御装置は、前記電流検知器が高負荷を検知した場合に、前記ロータリーバルブの回転を停止させ、停止指示から所定時間待機後に、回転方向を切り換えて再び回転させる
   ことを特徴とする請求項１記載のロータリーバルブの制御システム。
3. 前記制御装置は、前記ロータリーバルブの回転方向を切り換えた後、所定時間待機後に、前記ロータリーバルブの回転方向を再び切り換え可能とする
   ことを特徴とする請求項１または２記載のロータリーバルブの制御システム。
4. 前記ロータリーバルブは、
   ケーシングと、
   前記ケーシング内で回転するロータと、
   前記ロータを駆動する前記電動モータと、を備え、
   前記電流検知器は、前記電動モータに供給される電流を検知し、該電流が閾値を超えた場合に高負荷と判断する
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載のロータリーバルブの制御システム。
5. 前記ロータリーバルブは、精鉱乾燥設備において、精鉱の排出部に設けられている
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のロータリーバルブの制御システム。

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