JP7069799B2

JP7069799B2 - 制御装置

Info

Publication number: JP7069799B2
Application number: JP2018025924A
Authority: JP
Inventors: 和宏渡邊; 輝小林
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2038-02-16
Also published as: JP2019141755A

Description

本発明は、制御装置に関するものである。

例えば、特許文献１には、回転テーブルと、回転テーブル上において回転自在な粉砕ローラとを有する竪型粉砕機（竪型ローラミル）が開示されている。特許文献１の竪型粉砕機は、回転テーブル上に堆積される固形燃料の原料を粉砕ローラで加圧して破砕する装置である。

特開２０１０－２７４１９０号公報

このような竪型ローラミルにおいては、回転テーブルの回転速度が増加すると、回転テーブルとローラとの間の摩擦が小さくなり、回転テーブルとローラとの間ですべりが発生することにより、振動が発生する。さらに、回転テーブルとローラとの間の摩擦が小さいために、摩擦により振動が減衰することなく、自励的に増幅される。このような自励振動が発生すると、竪型ローラミルの運転を停止せざるを得ない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、竪型ローラミルにおける自励振動を抑制することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、固形燃料が堆積される回転テーブルと、加圧されることにより上記回転テーブルに圧接されるローラとを有すると共に固形燃料を粉砕する竪型ローラミルを制御する制御装置であって、上記竪型ローラミルの振動を検出するセンサにより振動が検出された場合に、上記回転テーブルに堆積される固形燃料の堆積層を厚くさせる、という構成を採用する。

第２の手段として、上記第１の手段において、上記ローラの加圧力を減少させることにより上記固形燃料の堆積層を厚くさせる、という構成を採用する。

第３の手段として、上記第１または２の手段において、上記固形燃料を分級する回転分級機の回転数を増加させることにより上記固形燃料の堆積層を厚くさせる、という構成を採用する。

第４の手段として、上記第１～３のいずれかの手段において、上記竪型ローラミルに上記固形燃料を供給する供給装置の上記固形燃料の供給量を増加させることにより上記固形燃料の堆積層を厚くさせる、という構成を採用する。

第５の手段として、上記第４の手段において、上記ローラの加圧力が下限であり、上記固形燃料を分級する回転分級機の回転数が上限である場合に、上記供給装置の上記固形燃料の供給量を増加させる、という構成を採用する。

本発明によれば、制御装置は、自励振動が発生すると、竪型ローラミルの回転テーブル上の固形燃料の堆積層が厚くなるように制御する。これにより、回転テーブルとローラとの間に固形燃料が噛み込まれることで、回転テーブルとローラとの間の摩擦が大きくなる。したがって、竪型ローラミルにおける自励振動を防止することができる。

本発明の一実施形態における竪型ローラミルの模式断面図である。本発明の一実施形態における機能ブロック図である。本発明の一実施形態における制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る竪型ローラミルの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

まず、本実施形態における制御装置Ａが制御する竪型ローラミル１について説明する。
本実施形態の竪型ローラミル１は、被粉砕物としての塊炭（固形燃料）を粉砕し、所望の粒径の微粉炭（粉砕物）を分級し、気流に乗せて排出するものである。図１に示す符号Ｃは、被粉砕物、粉砕物を示し、符号Ｆは気流を示す。竪型ローラミル１は、図１に示すように、ハウジング２と、シュート３と、粉砕部４と、回転分級機５と、輸送機構６と、蓋体７と、回転分級羽根８と、排出管９と、ガイド部１０と、回転テーブル１１と、粉砕ローラ１２と、空気導入部１３と、ローラ加圧装置１４と、振動センサ１５とを備えている。

ハウジング２は、鉛直方向に沿って立てられた円筒状のもので、その上端開口を覆う蓋体７を有する。蓋体７には、その中心部に円筒状のシュート３が挿通されている。このシュート３は、鉛直方向に沿って配置されたもので、その上端開口が蓋体７の外側に配置され、下端開口がハウジング２の内部の回転分級機５の下方に配置されたものである。シュート３には、給炭機Ｓ（供給装置）が接続されており、これによって所定量の塊炭（被粉砕物）が、ハウジング２の内部に供給されるようになっている。

また、蓋体７には、その裏面側に回転分級機５が取り付けられている。回転分級機５は、不図示の回転ロータと回転分級羽根８とを有しており、蓋体７の中心部に設けられた回転ロータに多数枚の回転分級羽根８を周方向に等間隔で配置したものである。回転分級機５は、駆動装置によって回転ロータを回転させることにより、回転分級羽根８を所定の回転速度で回転させる。これにより、回転分級機５は、粒径の大きい石炭の粒子（粗粉炭）を回転テーブル１１へと落下させると共に、粒径の小さな石炭の粒子（微粉炭）を排出管９へと案内する。また、回転分級機５の下方には、逆円錐状のガイド部１０がシュート３に固定されている。

粉砕部４は、ハウジング２の底部に設けられた回転テーブル１１と、この回転テーブル１１上を転動する複数の粉砕ローラ１２と、を備えて構成されたものである。回転テーブル１１は、水平面上にて比較的低速で回転するよう構成されたものである。粉砕ローラ１２は、ローラ加圧装置１４によって回転テーブル１１に圧接させられ、その状態で回転テーブル１１が回転することにより、回転テーブル１１上を転動するものである。

このような構成のもとに粉砕部４は、シュート３から回転テーブル１１の中心部に供給された被粉砕物を、回転テーブル１１の遠心力によってその外周側に移動させ、回転テーブル１１の上面と粉砕ローラ１２との間に噛み込み、圧縮力と剪断力とによって粉砕するようになっている。

輸送機構６は、ハウジング２の底部側面に設けられた空気導入部１３と、この空気導入部１３の導入口１３ａから外部の空気を導入させる空気導入手段とを備えたもので、空気導入手段によって空気を回転テーブル１１の外縁部に案内し、その後、ハウジング２の内部を上昇させて排出管９に流入させるようにしたものである。このような構成のもとに、輸送機構６は、ハウジング２の底部側、すなわち回転テーブル１１側から、ハウジング２の上部側、すなわち排出管９側に向かう気流を生じさせ、この気流に乗せて、粉砕物を排出管９側に輸送するようになっている。

ローラ加圧装置１４は、粉砕ローラ１２を回転テーブル１１に圧接させる方向に加圧する油圧式の装置である。振動センサ１５は、竪型ローラミル１全体の振動を検出するセンサであり、図２に示す制御装置Ａに信号を出力している。
このような竪型ローラミル１は、制御装置Ａにより制御されると共に、給炭機Ｓより供給された塊炭を粉砕して微粉炭に加工する装置である。

給炭機Ｓは、図１及び図２に示すように、制御装置Ａにより制御され、竪型ローラミル１に塊炭を供給する装置である。
制御装置Ａは、図２に示すように、振動センサ１５から信号を取得すると共に、竪型ローラミル１と、給炭機Ｓとを制御するコンピュータである。具体的には、制御装置Ａは、振動センサ１５からの信号を取得すると共に、竪型ローラミル１のローラ加圧装置１４の加圧量と、回転分級機５の回転数と、給炭機Ｓの給炭量（供給量）とを制御する。

このような構成の竪型ローラミル１によって塊炭（原炭）を粉砕し、所望の粒径の微粉炭を分級し排出管９から排出するには、シュート３から塊炭（原炭）をハウジング２の内部に供給し、粉砕部４を駆動させると共に、輸送機構６、回転分級機５をそれぞれ駆動させる（図１参照）。すると、塊炭は粉砕部４において粉砕され、粗粉炭や微粉炭となる。

また、制御装置Ａの動作について、図３を参照して説明する。
制御装置Ａは、振動センサ１５からの信号をリアルタイムで取得しており、振動センサ１５が検知した振動が予め設定された許容値以上かを判断する（ステップＳ１）。そして、振動センサ１５が検知した振動が許容値以上となると、制御装置Ａは、ローラ加圧装置１４の加圧力が下限となっているかを判断する（ステップＳ２）。

そして、制御装置Ａは、ローラ加圧装置１４の加圧力が下限でない場合、すなわち、ステップＳ２の判断がＮＯの場合には、ローラ加圧装置１４の加圧力を減少させ（ステップＳ３）、ステップＳ１へと戻る。これにより、ローラ加圧装置１４の加圧力が減少し、粉砕ローラ１２を回転テーブル１１へと押し付ける力が弱まる。したがって、粉砕ローラ１２による塊炭の粉砕量が減少し、回転テーブル１１上に粉砕されていない塊炭が堆積される。ステップＳ１～Ｓ３を繰り返すことで、振動センサ１５が振動を検知し続けている場合、ローラ加圧装置１４の加圧力が下限となるまで、加圧力を減少させる。

制御装置Ａは、ローラ加圧装置１４の加圧力が下限となった場合、すなわち、ステップＳ２の判断がＹＥＳの場合には、回転分級機５の回転数が上限であるかを判断する（ステップＳ４）。制御装置Ａは、回転分級機５の回転数が上限でない場合、すなわちステップＳ４の判断がＮＯの場合には、回転分級機５の回転数を増加させ（ステップＳ５）、ステップＳ１へと戻る。回転分級機５の回転数を増加されることにより、回転分級機５による分級径が小さくなり、分級径以上の粒径の粗粉炭が増加し、回転テーブル１１へと堆積される粗粉炭が増加する。

そして、回転分級機５の回転数が上限である場合、すなわちステップＳ４の判断がＹＥＳの場合には、制御装置Ａは、給炭機Ｓの給炭量を増加させる。これにより、竪型ローラミル１に供給される塊炭の量が増加し、回転テーブル１１へと堆積される粗粉炭が増加する。

次に、制御装置Ａは、振動センサ１５が検知した振動が許容値以上かを判断する（ステップＳ７）。制御装置Ａは、振動が許容値以上である場合、すなわち、ステップＳ７の判断がＹＥＳの場合には、竪型ローラミル１を停止させる（ステップＳ８）。

このような本実施形態における制御装置Ａによれば、回転テーブル１１上に堆積される粗粉炭及び塊炭の量を増加させることで堆積層を厚くさせ、回転テーブル１１と粉砕ローラ１２との間の摩擦を増加させる。これにより、回転テーブル１１の回転速度が減少し、竪型ローラミル１の振動が減衰する。したがって、制御装置Ａにより、竪型ローラミルの自励振動を防止することができる。

また、本実施形態における制御装置Ａによれば、ローラ加圧装置１４の加圧力を減少させて粉砕ローラ１２の回転テーブル１１に対する加圧力を低下させることにより、回転テーブル１１上に堆積される粗粉炭及び塊炭の量を増加させる。このような手法によれば、回転テーブル１１上に堆積される粗粉炭及び塊炭の量を急増させず、緩やかに増加させる。このため、竪型ローラミル１の運転に与える影響を最小限としつつ、自励振動を抑制することができる。

また、本実施形態における制御装置Ａによれば、回転分級機５の回転数を増加させることにより、回転テーブル１１上に堆積される粗粉炭及び塊炭の量を増加させる。このような手法によれば、粉砕ローラ１２の回転テーブル１１に対する加圧力を低下させる場合よりも素早く回転テーブル１１上に堆積される粗粉炭及び塊炭の量を増加させることができ、素早く自励振動を抑制することができる。

また、本実施形態における制御装置Ａによれば、給炭機Ｓの給炭量を増加させることにより、回転テーブル１１上に堆積される粗粉炭及び塊炭の量を増加させる。このような手法によれば、回転分級機５の回転数を増加させる場合よりもさらに素早く回転テーブル１１上に堆積される粗粉炭及び塊炭の量を増加させることができ、素早く自励振動を抑制することができる。

また、本実施形態における制御装置Ａによれば、ローラ加圧装置１４の加圧力が下限値であり、かつ、回転分級機５の回転数が最大の場合に、給炭機Ｓの給炭量を増加させる。これにより、ローラ加圧装置１４の圧油量または回転分級機５の回転数を変更しても自励振動が抑制できなかった場合にのみ、竪型ローラミル１の運転に影響の大きい給炭量の制御を行う。

さらに、本実施形態における制御装置Ａによれば、自励振動発生時に、粉砕ローラ１２の回転テーブル１１に対する加圧力を低下させる工程を最初に行い、次に、回転分級機５の回転数を増加させ、次に、給炭機Ｓの給炭量を増加させる。このように、回転テーブル１１上に堆積される粗粉炭及び塊炭の量の増加が緩やかであり、竪型ローラミル１の運転に与える影響の小さい工程から順番に行う。これにより、竪型ローラミル１の運転への影響を最小限とすることができる。
またローラ加圧力の下限値と回転分級機の上限値は、例えば給炭機Ｓの給炭量を変数とした関数等で変化できるようにし、竪型ローラミル１の運転への影響が最小限となるように調整可能である。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、粉砕ローラ１２の回転テーブル１１に対する加圧力を低下させる工程と、回転分級機５の回転数を増加させる工程と、給炭機Ｓの給炭量を増加させる工程とを順番に行うものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、粉砕ローラ１２の回転テーブル１１に対する加圧力を低下させる工程と、回転分級機５の回転数を増加させる工程と、給炭機Ｓの給炭量を増加させる工程とを同時に実施するものとしてもよい。

また、上記実施形態においては、ローラ加圧装置１４が油圧式であるものとしたが、本発明はこれに限定されず、他の方式による加圧装置としてもよい。

１竪型ローラミル
２ハウジング
３シュート
４粉砕部
５回転分級機
６輸送機構
７蓋体
８回転分級羽根
９排出管
１０ガイド部
１１回転テーブル
１２粉砕ローラ
１３空気導入部
１３ａ導入口
１４ローラ加圧装置
１５振動センサ
Ａ制御装置
Ｓ給炭機

Claims

固形燃料が堆積される回転テーブルと、加圧されることにより前記回転テーブルに圧接されるローラとを有すると共に固形燃料を粉砕する竪型ローラミルを制御する制御装置であって、
前記竪型ローラミルの振動を検出するセンサにより振動が検出された場合に、最初に前記ローラの加圧力が下限か否かを判断し、前記加圧力が下限でない場合に前記ローラの前記回転テーブルに対する加圧力を減少させ、続いて前記加圧力が下限である場合には前記固形燃料を分級する回転分級機の回転数が上限であるか否かを判断し、前記回転数が上限でない場合に前記回転数を増加させ、続いて前記回転数が上限である場合には前記竪型ローラミルに前記固形燃料を供給する供給装置の前記固形燃料の供給量を増加させることによって、前記回転テーブルに堆積される前記固形燃料の堆積層を厚くさせることを特徴とする制御装置。