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EP1973665B1 - Verfahren zur zerkleinerung sowie eine rollenmühle - Google Patents

Verfahren zur zerkleinerung sowie eine rollenmühle Download PDF

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Publication number
EP1973665B1
EP1973665B1 EP08708657A EP08708657A EP1973665B1 EP 1973665 B1 EP1973665 B1 EP 1973665B1 EP 08708657 A EP08708657 A EP 08708657A EP 08708657 A EP08708657 A EP 08708657A EP 1973665 B1 EP1973665 B1 EP 1973665B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mill
drives
speed
roller
compensation control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Not-in-force
Application number
EP08708657A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1973665A1 (de
Inventor
Markus Berger
Ludwig KÖNNING
Marco VÖLLINK
Franz-Josef Zurhove
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
Polysius AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Polysius AG filed Critical Polysius AG
Publication of EP1973665A1 publication Critical patent/EP1973665A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1973665B1 publication Critical patent/EP1973665B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating

Definitions

  • the invention relates to a roller mill and to a method for comminuting grinding stock with a roller mill, which has a grinding table, at least one grinding roller and at least two drives for driving the roller mill, wherein a compensation control for the drives is performed.
  • the grinding table is usually driven in roller mills, which drives the grinding rollers on the grinding bed.
  • roller mills which drives the grinding rollers on the grinding bed.
  • the invention is therefore based on the object to improve the compensation control for the drives.
  • a roller mill which has a grinding table, at least one grinding roller and at least two drives for driving the roller mill.
  • a power compensation control is performed, wherein the power of the drives are controlled in a predetermined ratio to each other by controlling the speed of at least one drive.
  • At least two grinding rollers are driven via a respective drive.
  • the grinding table is driven only via the at least two grinding rollers and the material to be ground. But it is also conceivable that the grinding plate is assigned its own drive.
  • the control of the speed of the drives via frequency converter, which preferably operate with field-oriented control.
  • the power compensation control additionally comprises a regulation of the rotational speed of the grinding table, wherein preferably a predetermined speed of the grinding table is maintained.
  • the drawing shows a schematic representation of a roller mill with a power compensation control.
  • a roller mill 1 which has a grinding table 10, at least two grinding rollers 11, 12 and at least two drives 13, 14 for driving the two grinding rollers 11, 12.
  • Each drive comprises a motor 13a, 14a and a transmission 13b, 14b.
  • a plurality of grinding rollers in particular three, four or more grinding rollers can be provided.
  • the grinding table 10 is freely rotatable about an axis of rotation 10a, so that it is set in rotation only via the driven grinding rollers 11, 12 and the grinding material 3 located between the grinding roller and the grinding table. It would also be conceivable that the grinding table is assigned its own drive.
  • a power compensation control 2 wherein the power of the drives 13, 14 are regulated in a predetermined ratio to each other by controlling the speed of at least one drive.
  • identical drives 13, 14 are provided for the two identically designed grinding rollers 11, 12, so that the power balance control keeps the power of the two drives at the same level.
  • the grinding table could be driven at a lower or higher power than the grinding rollers.
  • the power balancing control 2 in the illustrated embodiment consists essentially of one of the drives 13, 14 associated frequency converter 20, 21, a power compensation regulator 22, a Mahltellerfacesensor 23 and a Mahltellertextiereregler 24th
  • the frequency converter 20, 21 are provided in a conventional manner with a field-oriented control. You get from the drives 13, 14 the current motor current or the motor voltage. From this, the power consumption of each drive is determined and a moving sum mean value is formed, which is weighted by a factor (with the same power of the drives equal to 0.5) and represents the target value of the drive. At almost constant Resistance torque depends this value essentially only on the speed of the respective drive.
  • a deviation between the drive actual and nominal drive power is applied to the power compensation regulator 22, which effects a power adjustment of the two drives 13, 14 by adjusting the rotational speed of one or both drives such that the power of the two drives in the predetermined ratio, in the present case at the same level.
  • the grinding table 10 rotates at a predetermined setpoint speed n soll .
  • the grinding table speed controller 24 communicates with the grinding table speed sensor 23 and continuously receives the actual value of the speed of the grinding table, which is compared with the setpoint n soll , from which the control deviation results. From this, the controller generates the set speed of the drives 13, 14 at a fixed assumed ratio.
  • the frequency converters 20, 21 have an internal speed controller and a revolving motor model, whereby the drive speed of the drives and the engine torque can be tapped.
  • the frequency converter must be able to read in and output control and status data at the latest every 5 ms, so that the function of the power compensation regulator is ensured.
  • the system is a cascade control, the individual levels are dynamically decoupled from each other and thus can be considered individually.
  • the advantage of the regulation described above is that with a power balancing control the power consumption of the Drives 13, 14 differ only slightly and even major changes in the system (translation jump) are very fast.
  • a further advantage is that it is possible to dispense almost completely with expensive and maintenance-intensive measuring technology, since the frequency converters used provide all relevant data except for the grinding table speed.
  • the control interventions can be performed almost without power, so that the overall efficiency is at the level of a regulated drive.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rollenmühle sowie ein Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer Rollenmühle, die einen Mahlteller, wenigstens eine Mahlrolle sowie wenigstens zwei Antriebe zum Antreiben der Rollenmühle aufweist, wobei eine Ausgleichsregelung für die Antriebe durchgeführt wird.
  • In der Praxis wird bei Rollenmühlen üblicherweise der Mahlteller angetrieben, welcher über das Mahlbett die Mahlrollen antreibt. Dies führt jedoch zur starken Leistungsschwankungen und somit zu hohen Belastungen des Antriebsstranges, sodass man in der sicher zu übertragenden Antriebsleistung sehr begrenzt ist.
  • Man hat daher in der DE 197 02 854 A1 bereits vorgeschlagen, die Rollen anzutreiben. Dort wurde auch darauf hingewiesen, dass die einzelnen Mahlrollen einerseits über den Mahlteller und das darauf befindliche Mahlgut bzw. Mahlgutbett drehantriebsmäßig miteinander gekoppelt sind und andererseits aber stark unterschiedliche Leistungsaufnahmen haben können, die beispielsweise auf unterschiedliche Abrolldurchmesser auf dem Mahlteller (Friktionspunkt/Durchmesser), unterschiedliche Wirkdurchmesser der einzelnen Mahlrollen (z.B. durch Verschleiß) und auf ein unterschiedliches Einzugsverhalten des Mahlgutes im Zusammenwirken auf Mahlteller und Mahlrolle zurückzuführen sind.
  • Bereits geringe Drehzahländerungen zwischen einzelnen Mahlrollen bewirken bei den einzelnen Antrieben relativ hohe Leistungsschwankungen. Dies kann dazu führen, dass die Mahlrollen dauernd beschleunigt oder verzögert werden, d.h. die einzeln angetriebenen Mahlrollen arbeiten gegeneinander, was während des Zerkleinerungsbetriebes zu einem deutlich erhöhten Kraft- bzw. Energiebedarf führt.
  • In der DE-A1-197 02 854 wird daher vorgeschlagen, dass die Betriebsschwankungen zwischen den einzelnen Drehantrieben aller angetriebenen Mahlrollen durch eine gemeinsame Lastausgleichsregelung ausgeglichen werden. Dennoch sind bei dynamischen Übersetzungsänderungen zwischen Mahlteller und Mahlrolle die Leistungsaufnahmen der Antriebe sehr unterschiedlich.
  • Die Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ausgleichsregelung für die Antriebe zu verbessern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut wir eine Rollenmühle verwendet, die einen Mahlteller, wenigstens eine Mahlrolle sowie wenigstens zwei Antriebe zum Antreiben der Rollenmühle aufweist. Außerdem wird eine Leistungsausgleichsregelung durchgeführt, wobei durch Regelung der Drehzahl wenigstens eines Antriebs die Leistung der Antriebe in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander geregelt werden.
  • Auf diese Weise können dynamische Übersetzungsänderungen zwischen Mahlteller und Mahlrolle zuverlässig ausgeglichen werden, wobei ganz bewusst unterschiedliche Drehzahlen für die Antriebe zugelassen werden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden wenigstens zwei Mahlrollen über jeweils einen zugeordneten Antrieb angetrieben. Der Mahlteller wird dabei lediglich über die wenigstens zwei Mahlrollen und das Mahlgut angetrieben. Es ist aber auch denkbar, dass dem Mahlteller ein eigener Antrieb zugeordnet ist.
  • Die Regelung der Drehzahl der Antriebe erfolgt über Frequenzumrichter, die vorzugsweise mit feldorientierter Regelung arbeiten.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Leistungsausgleichsregelung zusätzlich eine Regelung der Drehzahl des Mahltellers, wobei vorzugsweise eine vorgegebene Drehzahl des Mahltellers aufrechterhalten wird.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Rollenmühle mit einer Leistungsausgleichsregelung.
  • In der Zeichnung ist eine Rollenmühle 1 schematisch dargestellt, die einen Mahlteller 10, wenigstens zwei Mahlrollen 11, 12 sowie wenigstens zwei Antriebe 13, 14 zum Antreiben der beiden Mahlrollen 11, 12 aufweist. Jeder Antrieb umfasst einen Motor 13a, 14a sowie ein Getriebe 13b, 14b. Im Rahmen der Erfindung können selbstverständlich auch mehrere Mahlrollen, insbesondere drei, vier oder mehr Mahlrollen vorgesehen werden.
  • Der Mahlteller 10 ist um eine Drehachse 10a frei drehbar, sodass er lediglich über die angetriebenen Mahlrollen 11, 12 und das zwischen Mahlrolle und Mahlteller befindliche Mahlgut 3 in Rotation versetzt wird. Es wäre aber auch denkbar, dass dem Mahlteller ein eigener Antrieb zugeordnet wird.
  • Die Übertragung der Drehbewegung der Mahlrollen 11, 12 auf den Mahlteller 10 erfolgt über das Mahlgut 3. Durch das in der Praxis relativ ungleichmäßig ausgebildete Mahlgutbett ändert sich das Übersetzungsverhältnis von Mahlrolle zu Mahlteller laufend. Das Übersetzungsverhältnis wird letztendlich durch den Abstand des Kraftangriffspunktes zwischen Mahlrollenachse und Mahltellerachse bestimmt. In der Zeichnung ist der Abstand r1 des Kraftangriffspunktes der Mahlrolle 11 zur Drehachse 10a kleiner als der Abstand r2 des Friktionspunktes der Mahlrolle 12 zur Drehachse 10a.
  • Ein unterschiedliches Übersetzungsverhältnis führt jedoch dazu, dass bei gleicher Drehzahl der Mahlrollen 11, 12 unterschiedliche Drehmomente auf den Mahlteller übertragen werden. Dadurch wird der eine Antrieb gegenüber dem anderen Antrieb abgebremst bzw. beschleunigt. Dies daraus resultierenden starken Leistungsschwankungen der Antriebe haben einen erhöhten Energiebedarf zur Folge. Außerdem wird die gewünschte Leistungsverteilung zwischen den Antrieben damit zerstört.
  • Um diese Auswirkungen zu vermeiden ist eine Leistungsausgleichsregelung 2 vorgesehen, wobei durch Regelung der Drehzahl wenigstens eines Antriebs die Leistung der Antriebe 13, 14 in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander geregelt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind für die beiden identisch ausgebildeten Mahlrollen 11, 12 gleiche Antriebe 13, 14 vorgesehen, sodass die Leistungsausgleichsregelung die Leistung der beiden Antriebe auf gleichem Niveau hält.
  • Es wäre aber auch denkbar, dass neben ein oder mehreren Mahlrollen auch der Mahlteller über einen eigenen Antrieb verfügt. In diesem Fall könnte der Mahlteller mit einer niedrigeren oder höheren Leistung als die Mahlrollen angetrieben werden.
  • Die Leistungsausgleichsregelung 2 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus je einem der Antriebe 13, 14 zugeordneten Frequenzumrichter 20, 21, einem Leistungsausgleichsregler 22, einem Mahltellerdrehzahlsensor 23 und einem Mahltellerdrehzahlregler 24.
  • Die Frequenzumrichter 20, 21 sind in an sich bekannter Art und Weise mit einer feldorientierten Regelung versehen. Sie erhalten von den Antrieben 13, 14 den momentanen Motorstrom bzw. die Motorspannung. Daraus wird die Leistungsaufnahme jedes Antriebs ermittelt und ein gleitender Summenmittelwert gebildet, der mit einem Faktor (bei gleichen Leistungen der Antriebe gleich 0,5) gewichtet wird und den Sollwert des Antriebs darstellt. Bei nahezu konstantem Widerstandmoment hängt dieser Wert im Wesentlichen nur von der Drehzahl des jeweiligen Antriebs ab.
  • Eine Abweichung zwischen Antriebsist- und Antriebssollleistung wird auf den Leistungsausgleichregler 22 gegeben, welcher eine Leistungsanpassung der beiden Antriebe 13, 14 bewirkt, indem die Drehzahl eines oder beider Antriebe derart angepasst wird, dass die Leistung der beiden Antriebe in dem vorgegebenen Verhältnis, im vorliegenden Fall auf gleichen Niveau, geregelt wird. Dabei wird außerdem berücksichtigt, dass der Mahlteller 10 mit einer vorgegebenen Solldrehzahl nsoll dreht.
  • Zweckmäßigerweise ist jedoch eine zusätzliche Regelung für die Mahltellerdrehzahl vorgesehen, der hier durch den Mahltellerdrehzahlregler 24 verwirklicht ist. Der Mahltellerdrehzahlregler 24 steht mit dem Mahltellerdrehzahlsensor 23 in Verbindung und erhält laufend den Istwert der Drehzahl des Mahlteller, die mit dem Sollwert nsoll verglichen wird, woraus sich die Regelabweichung ergibt. Daraus erzeugt der Regler bei einem fest angenommenen Übersetzungsverhältnis die Solldrehzahl der Antriebe 13, 14.
  • Die Frequenzumrichter 20, 21 verfügen über einen internen Drehzahlregler und ein mitlaufendes Motormodell, wodurch die Antriebsdrehzahl der Antriebe und das Motormoment abgegriffen werden können. Zweckmäßigerweise müssen die Frequenzumrichter in der Lage sein, Steuer- und Zustandsdaten spätestens aller 5 ms einzulesen bzw. auszugeben, damit die Funktion des Leistungsausgleichsreglers gewährleistet ist.
  • Regelungstechnisch stellt sich das System als Kaskadenregelung dar, wobei die einzelnen Ebenen dynamisch voneinander entkoppelt sind und somit einzeln betrachtet werden können. Der Vorteil der obenbeschriebenen Regelung besteht darin, dass mit einer Leistungsausgleichsregelung die Leistungsaufnahmen der Antriebe 13, 14 nur geringfügig voneinander abweichen und selbst starke Änderungen im System (Übersetzungssprung) sehr schnell werden.
  • Weiterhin ist von Vorteil, dass nahezu vollständig auf aufwendige und wartungsintensive Messtechnik verzichtet werden kann, da die eingesetzten Frequenzumrichter alle relevanten Daten bis auf die Mahltellerdrehzahl bereitstellen. Mit den Frequenzumrichtern können darüber hinaus die Regeleingriffe nahezu leistungslos erfolgen, sodass der Gesamtwirkungsgrad auf dem Niveau eines umgeregelten Antriebs liegt.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer Rollenmühle (1), die einen Mahlteller (10), wenigstens eine Mahlrolle (11, 12) sowie wenigstens zwei Antriebe (13, 14) zum Antreiben der Rollenmühle (1) aufweist, wobei eine Ausgleichsregelung für die Antriebe durchgeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsregelung durch eine Leistungsausgleichsregelung (2) gebildet wird, wobei durch Regelung der Drehzahl wenigstens eines Antriebs (12, 14) die Leistung der Antriebe in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander geregelt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei angetriebene Mahlrollen (11, 12) vorgesehen sind und jeder Mahlrolle einem Antrieb (13, 14) zugeordnet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlteller (10) lediglich über die wenigstens zwei Mahlrollen (11, 12) und das Mahlgut (3) angetrieben wird.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsausgleichsregelung (2) zusätzlich eine Regelung der Drehzahl des Mahltellers (10) umfasst.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Antriebe (13, 14) derart geregelt wird, dass zusätzlich eine vorgegebene Drehzahl des Mahltellers (10) aufrechterhalten wird.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsausgleichsregelung (2) ein Motormodell umfasst.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Drehzahl der Antriebe (13, 14) über Frequenzumrichter (10, 21) erfolgt.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme der Antriebe (13, 14) erfasst wird.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mahlteller (10) ein eigener Antrieb zugeordnet ist.
  10. Rollenmühle (1) mit einem Mahlteller (10), wenigstens einer Mahlrolle (11, 12), wenigstens zwei Antrieben (13, 14) zum Antreiben der Rollenmühle (1) sowie einer Ausgleichsregelung für die Antriebe,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsregelung durch eine Leistungsausgleichsregelung (2) gebildet ist, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  11. Rollenmühle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsausgleichregelung (2) je einen der Antriebe (13, 14) zugeordneten Frequenzumrichter (20, 21), einen Leistungsausgleichsregler (22), einen Mahltellerdrehzahlsensor (23) und einen Mahltellerdrehzahlregler (24) umfasst.
EP08708657A 2007-02-07 2008-02-04 Verfahren zur zerkleinerung sowie eine rollenmühle Not-in-force EP1973665B1 (de)

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PCT/EP2008/051354 WO2008095902A1 (de) 2007-02-07 2008-02-04 Verfahren zur zerkleinerung von mahlgut mit einer rollenmühle

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EP1973665A1 EP1973665A1 (de) 2008-10-01
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EP (1) EP1973665B1 (de)
JP (1) JP5208970B2 (de)
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