DE3419281A1

DE3419281A1 - Verfahren zum regeln des betriebszustands eines mahlsystems

Info

Publication number: DE3419281A1
Application number: DE19843419281
Authority: DE
Inventors: Takemi Funabashi Chiba Aizawa; Tsuguya Yokohama Inagaki; Youji Tsukumi Ooita Kawamura; Hiroshi Narashino Chiba Obana; Eiichi Narashino Chiba Onuma; Motomi Tsukumi Ooita Tamai; Minoru Chofu Tokio/Tokyo Tokita
Original assignee: Sankyo Dengyo Corp; Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: Sankyo Dengyo Corp; Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1983-05-23
Filing date: 1984-05-23
Publication date: 1984-11-29
Also published as: JPH0366026B2; US4691869A; JPS59216643A

Description

O 1101
Lw/η c

ONODA CEMENT CO., LTD.

Oozaonoda, onoda-shi, Yamaguchi-ken, Japan, und SANKYO DENGYO CO., LTD.

Naruko-Building, 1-14-13, Honcho Nakano-ku, Tokyo, Japan

Verfahren zum Regeln des Betriebszustands

eines Mahlsystems

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des ¹^ Betriebs einer Mahlanlage und befaßt sich insbesondere mit einem Verfahren zum Steuern des Betriebszustandes eines Mahlsystems, das eine Vielzahl von Mühlen enthält, die parallel betrieben werden, so daß der Arbeitszustand

des Mahlsystems optimiert wird.
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Ein Konstantbeschickungsverfahren, basierend auf einer Konstantbeschickungs-Wiegeeinrichtung (constant feed weigher CFW) ist in großem Umfang im Einsatz, um Materialien, wie Mineralien, an eine der Mühlen beispielsweise Kugelmühlen, in einem Pulverisier- oder Mahlsystem zu fördern. In neuerer Zeit hat ein Verfahren mit variabler Steuerung das Konstantbeschickungsverfahren jedoch verdrängt. Beim Verfahren mit variabler Steuerung wird eine CFW-Strömungsgeschwindigkeit bzw. ein CFW-Durchsatz variabel gesteuert, um eine physikalische Größe, wie einen Schalldruck der gesteuerten Mühle oder einen BE-Strom (einen Antriebsstrom )für einen Eimerförderer, der das Material transportiert, konstant zu machen bzw. zu halten.Zur Durchführung dieser Steuerung wird die physikalische Größe erfaßt bzw. gesammelt, wenn das Mahlsystem eine Maximalmenge an gepulvertgem Material erzeugt. Die physikalische Größe wird als Stellgröße zum Betreiben des Mahlsystems unter optimalen Betriebsbedingungen verwendet.

Viele Störungen führen oft dazu, daß die Einstellgröße sich gegenüber dem bereits eingestellten Wert verschiebt. Beispiele für solche Störungen sind in der Änderung der Art des Materials, in einer Alterung der Kugeln in der Mühle und anderem zu sehen. Diese Störungen werden allgemein als Störung erster Art im folgenden behandelt. Diese Störungen machen es unmöglich, konstant das Mahlsystem unter optimalen Betriebsbedingungen zu betreiben.

In der japanischen Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 57-194054 wird ein neuartiges Schalldruckregelverfahren vorgeschlagen, wo erfolgreich die nachteiligen Effekte beseitigt werden, die bei Ingangsetzen und Abschalten benachbarter Mühlen im Mahlsystem auftreten. In einer anderen japanischen Patentveröffentlichung (KOKAI) mit der Nr. 58-159855 wird vorgeschlagen, eine physikalische Größe wie den BE-Strom und den Schalldruck variabel und nicht festzuhalten. Das Mahlsystem ist so angeordnet, daß die Störungen, welche direkt die physikalische Größe beeinflussen, konstant überprüft werden und die Optimalgröße selbsttätig gefunden wird. Als Diskussion des Standes der Technik soll die japanische Patentveröffentlichung (KOKAI) 58-159855 mit Bezug auf Fig. 1 näher erläutert werden. Durch eine Kugelmühle erzeugter Schall wird durch Mikrophone8 erfaßt (gegen die erste und zweite Kammer der Kugelmühle 1 eingestellt).Die die Information des erfaßten jeweiligen Schalls enthaltenden Ausgangssignale, die durch die Mikrophone 8 erzeugt werden, werden jeweils durch die Verstärker 9 und Inverter 10 an eine Arbeitseinheit OP gegeben. Klinker, beispielsweise das gepulverte, von der Kugelmühle 1 ausgetragene Material wird an einen Separator 3 über einen Becherförderer 2 transportiert. Der Klinker wird durch den Separator 3 entsprechend seiner Partikelgröße klassifiziert. Ein Teil des klassifizierten Klinkers wird ausgetragen und als Produkt verwendet. Der Rest wird wieder in die Kugelmühle 1 nach einem Rückführweg 4 gegeben. Vor der Eingabe in die Kugelmühle 1 wird die Menge an Klinker als gepulvertes Material selbsttätig durch einen Regler CONT

-ΙΟΙ geregelt. Der durch den Becherförderer 2 verbrauchte Strom wird von einem Wattmesser 7 gemessen, der im Motorabschnitt angebracht ist (nicht dragestellt). Die gemessene Größe wird dann an die Arbeitseinheit OP gelegt. Eine Strömungsgeschwindigkeit oder ein Durchsatz für den Rest des Klinkers, der zur Kugelmühle 1 auf dem Rückführweg 4 zurückgeführt wird, wird durch einen Stoßlinienströmungsmesser 5 gemessen und an eine Arbeitseinheit OP gegeben. Die Meßgröße wird dann an die Verarbeitungseinheit OP gelegt. Ein Durchsatz des Klinkerrestes, der zur Kugelmühle 1 über den Rückführweg 4 geführt wird, wird durch ein Aufschlagleitungs-Strömungsmeßgerät 5 gemessen und zur 'Prozessoreinheit OP gegeben. Die Prozessoreinheit OP multipliziert die ermittelten Signale mit vorbestimmten Koeffizienten, addiert die Produkte der Multiplikationen und gibt das Additionsergebnis als Prozeßsignal in das Mahlsystem zum Controller CONT. Eine Einstelleinrichtung, die im Controller CONT angebracht ist, enthält einen eingestellten Wert oder einen Optimumstellwert, der darin so eingestellt ist, daß er veranlaßt, daß das Mahlsystem eine maximale Menge an gepulvertem Material erzeugt. Tritt keine Störung im Mahlsystem auf, so besteht keine Notwendigkeit, den optimal eingestellten Wert zu verändern. Das Mahlsystem leidet aber wesentlich an vielen Arten von Störungen:

1. Härte und Partikelgröße des Klinkers sind nicht variabel. Steigt die Härte oder Partikelgröße des Pulvers, so wird die Feinzerkleinerungsrate in der

3Q Kugelmühle 1 reduziert. Als Ergebnis enthält der in den Becherförderer 2 ausgetragene Klinker, der in den Separator 3 transportiert wird, eine relativ große Menge grober Partikel; somit nimmt der Rest des Klinkers zu. Unter diesen Bedingungen nimmt, wenn eine

gc durch die Bandwaage 6 geschickte Klinkermenge unverändert bleibt, eine Materialmenge im Zustand des Gepulvertwerdens zu.

2. Ein Sprühen von Wasser in die Kugelmühle 1 ist oft erforderlich. In diesem Fall ändert sich der in der Kugelmühle 1 erzeugte Schall, und die Pulverungsrate verändert sich auch.

3. Die Temperatur des Klinkers verändert sich. Dies führt dazu, daß die Pulverungsrate sich ändert.

4. Stahlkugeln in der Kugelmühle 1 verschleißen. Dies führt zu einer Änderung der Pulverungsrate.

Viele andere Störungen treten im Mahlsystem auf. Jede Art von Störung verändert, wenn sie auftritt, eine Menge des gepulverten Materials in der Kugelmühle 1, d. h. eine Last der Mühle 1. Somit wird ein Optimumeinstellwert für das Mahlsystem gegenüber dem im Controller CONT bereits eingestellten verschoben.

Dies folgt aus der Beziehung zwischen der Last und der Pulverungsleistung der Kugelmühle 1, wie Fig. 2 erkennen läßt. Fig. 2 zeigt, daß in einem Bereich 1 der Pulverungswirkungsgrad der Kugelmühle 1 linear mit zunehmender Last zunimmt. D. h. eine Produktmenge der Kugelmühle 1 kann verbessert werden, indem man eine Menge an gepulvertem Material, das rückgeführt und wieder in die Kugelmühle 1 geregelt durch die Bandskala ©ingeführt wird, vergrößert. Diese Vergrößerung in der Menge an gepulvertem Material wird erreicht, indem man das Ausgangssignal oder den eingestellten Wert des Controllers CONT vergrößert.

Im Bereich B₁ stellt sich eine umgekehrte Tendenz gegenüber der im Bereich A, ein. Um den Pulverungswirkungsgrad zu steigern, ist es notwendig, die Last der Mühle 1 zu vermindern.

In der Grafik zeigt C^ einen Punkt, der die maximale Pulverungsleistung erbringt. Ein eingestellter Wert für den Controller CONT ist ein optimal eingestellter Wert. Der

Punkt C, variiert mit verschiedenen Bedingungen im Mühlensystem.

Eingriffe von Hand, die zeitraubend und mühsam sind, sind erforderlich, um einen optimal eingestellten Wert zu finden. Für die Störungen, die spontan während eines automatischen Laufs des Mühlensystems auftreten, muß ein Operator konstant den Arbeitszustand des Systems überwachen. Treten solche Störungen auf, so muß der Operator erneut einen Optimumeinstellwert für den Controller/ Regler CONT zu diesem Zeitpunkt finden.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Mahlsystem steigt bei der Suche eines Optimumeinstellwerts ein eingestellter Wert für den Controller CONT selbsttätig unter festen Zeitintervallen. Das vom Controller CONT abgeleitete Ausgangsssignal wird über feste Zeitperioden integriert, bevor und nachdem der Einstellwert verändert wird. Wenn der integrierte Wert nach der Veränderung des Einstellwerts größer als der vor der Stellwertänderung ist, wird der eingestellte Wert erneut vergrößert. Der Wert wird einem ähnlichen Vergleich wie vorher ausgesetzt. Dann wird der Prozeß wiederholt. Dann findet das Mahlsystem einen Punkt, wo der integrierte Wert nach Veränderung der Einstellwertänderung kleiner als der vor der Einstellwertänderung ist. Der Punkt C-, befindet sich auf der Pulverungsleistungsgradkurve der Fig. 2. Somit wird durch das Mahlsystem bestätigt, daß der Stellwert, der unmittelbar vor der endgültigen Änderung des Einstellwerts eingestellt wurde, ein optimaler

QQ Einstellwert im Pulverungssystem zu diesem Zeitpunkt ist und stellt den Controller CONT auf diesen Wert ein.

Auf diese Weise wird ein optimaler Einstellwert selbsttätig eingestellt.

O₅ Das Verfahren, um einen Optimumseinstellwert zu erhalten, wird nun mit Bezug auf das Fließbild der Fig. 3 beschrieben.

In einem Regelsystem/ in dem in Fig. 1 gezeigten Mahlsystem wird bei Erhalt eines Startsignals für automatische Korrektur das Ausgangssignal des Controllers CONT über eine bestimmte zeitliche Periode integriert. Der integrierte Wert A- wir in einem richtigen Speicher gespeichert. Dann wird der eingestellte Wert selbsttätig vergrößert. Wenn das Regelsystem im Mahlsystem, das auf den neuen eingestellten Wert eingestellt ist, im Betrieb geregelt ist , wird das Ausgangssignal des Controllers CONT wieder über eine bestimmte Zeitperiode integriert. Der integrierte Wert B₂ wird im Speicher gespeichert. Diese integrierten Werte A₂ und B₂ werden miteinander verglichen. Wenn das Vergleichsergebnis B₂ ^ A₂ ist, dann kehrt der "operation flow" zum Startpunkt a2 im Fließbild zurück. Wenn umgekehrt B₂ < A₂ ist, nachdem das Regelsystem im Mahlsystem sich auf den neuen eingestellten Wert eingeregelt hat, wird das Ausgangssignal des Controllers CONT über eine vorbestimmte zeitliche Periode integriert. Das Ergebnis der Integration, d. h. der Wert C₂ wird gespeichert. Ist C~ >. B₂, so geht der Betriebsfluß zurück zum Punkt b2. Wenn C₂ < B₂, fließt er zurück zum Punkt a2. Eine Änderung der Integrationszeit und des eingestellten Werts hängt ab von den Bedingungen des Regelsystems im Mahlsystem.

Auf diese Weise wird der eingestellte Wert für das Mahlsystem automatisch korrigiert, so daß der Ausgang des Controllers/Reglers CONT immer auf der höchsten Produktion gehalten wird.

QQ Dieses ausgezeichnete Mühlenregelverfahren bringt die folgenden Probleme jedoch mit sich. Dieses Mühlenregelverfahren ist weder eine effektive Regelung bei einer Prozeßfluktuation (Störung der zweiten Art), an der jede Art von Regelverfahren leidet, noch gegen die Störungen, die über

o₅ eine zeitliche Periode dauern, die kürzer als eine Ansprechzeit des Mühlenregelsystems ist. Auch zeitigt das Verfahren das Problem, daß der Wert oft in der falschen Richtung eingestellt wird.

Die Störung der ersten Art wird als Störung definiert, die einen Optimumeinstellwert verschiebt, der eine maximale Pulverungsmenge an Material in der Richtung steigenden oder abnehmenden eingestellten Werts, horizontal in Fig. 4 liefert. Die Störung der zweiten Art wird definiert als die Störung, die, unabhängig vom Einstellwert, in der Richtung einer steigenden oder abnehmenden Pulverungsmenge des Materials, vertikal in Fig. 5, sich verschiebt, üblicherweise tritt die Störung der zweiten Art bei allen parallel arbeitenden Mühlen in einem Mahlsystem auf und ist dort üblich.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes Verfahren zum Regeln der Betriebsweise eines Mahlsystems vorzuschlagen, welches frei von Störungen der zweiten Art ist und welches empfindlich beim Optimieren der Betriebsbedingungen des Mahlsystem ist, indem ein Regeleinstellwert für das Mahlsystem verändert und ein Regelverfahren angegeben wird, welches exakt und schnell einen Optimumeinstellwert für das Mahlsystem findet.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems mit einer Vielzahl von parallel arbeitenden Mühlen vorgesehen, bei dem der Arbeitszustand einer Mühle derart geregelt wird, daß eine bestimmte physikalische Größe, die abhängig vom Arbeitszustand sich ändert, gleich dem Einstellwert der Mühle wird und der Einstellwert für die Mühle variabel regelbar wird, um eine

OQ Menge an gepulvertem Material zu maximieren; das Regelverfahren umfaßt die Schritte: Vergleichen einer Menge gepulverten Materials F_A pro Zeiteinheit während der die Mühle geregelt wird, mit dem F einer anderen Mühle und Regeln des Einstellwerts für die im Regelvorgang befindliche Mühle, so daß eine Differenz zwischen der Menge an gepulvertem Material (F - F„) maximiert wird, während der Einstellwert für diese andere Mühle festgelegt wird.

Das Regelverfahren für die Arbeitsweise eines so angeordneten Mahlsystems kann die Störung der zweiten Art beseitigen, die sehr ungünstig zum Optimieren des Arbeitszustands einer Mühle mit einer Vielzahl parallel betriebener Mühlen ist, indem ein eingestellter Wert für die im Regelverfahren befindliche Mühle geregelt wird und schnell und genau ein Optimaleinstellwert für die geregelte Mühle gefunden wird.

Beispielsweise Ausführungsformen sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 ein schematisches Schaubild, das ein Mahlsystem und ein Schalldruckregelsystem verdeut

licht, wie sie in einem üblichen Mühlensystem enthalten sind;

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Beziehung der Last und der Pulverungsleistung der in Fig. 1

gezeigten Mühle;

Fig. 3 ein Fließbild, das in der Erklärung nützlich ist wie ein Optimumeinstellwert für die Mühle durch einen Regler des in Fig. 1 gezeigten Mühlsystems

gefunden werden kann;

Fig. 4

und 5 sind Diagramme, die verdeutlichen, wie unterschiedlic! Arten von Störungen einen Optimaleinstellwert

für die Mühle verschieben;

Fig. 6 ist ein schematisches Schaubild eines Mahlsystems mit einem Verfahren zum Regeln des Betriebs eines Mahlsystems nach der Erfindung;

Fig. 7 ein Fließbild, welches nützlich für die

Erläuterung ist, wie der Ablauf beim Mahlsystem der Fig. 5 geregelt werden kann; und

Fig. 8 schematisch die Effekte, die beim Regelverfahren nach der Erfindung auftreten.

Fig. 6 erläutert ein Mahlsystem, bei dem ein Verfahren zum Regeln der Betriebsweise eines Mahlsystems nach der Erfindung verwirklicht ist. In der Fig. bezeichnen A und B jeweils erste und zweite Mühlenabschnitte, die das Mühlensystem bilden. Der erste Mühlenabschnitt A besteht aus einer Kugelmühle 11, einem Becherförderer (BE) 12, einem Septarator 13, einer Bandwaage 14 und Mikrophonen 15a und 15 b. So wird beispielsweise Klinker als gepulvertes Material aus der Kugelmühle 11 ausgetragen und durch (BE) 12 zum Separator 13. transportiert. Im Separator 13 wird der Klinker hinsichtlich der Partikelgröße getrennt, und der abgetrennte Teil wird ausgetragen und als Produkt verwendet, während der Rest über einen Rückführweg 131 zur Kugelmühle 11 gelangt. Der Klinker wird in die Mühle 11 über eine Bandwaage (belt scale) 14 in einer Menge geführt, die durch eine später zu erläuternde Regeleinheit 30 bestimmt wird. BE 12 ist mit einem Stromdetektor 16 versehen, um einen Antriebsstrom oder einen BE-Strom des Motors als Antriebsquelle (nicht gezeigt) zu ermitteln.

Der zweite Mühlenabschnitt B besteht aus einer Kugelmühle 21 und einem BE 22, einem Separator 23, einem Rückführweg 231, einer Bandwaage 24, Mikrophonen 25a und 25b und einem Stromdetektor 26. Die Ausgangssignale, welche die durch die Mikrophone 15a, 15b, 25a und 25b erzeugten Schalldrücke sowie die Ausgangssignale oder die BE-Strom- QQ signale darstellen, sind mit der Regeleinheit 30 verbunden

Weitere Detektoren 17 und 27 sind jeweils im ersten und zweiten Mühlenabschnitt A und B enthalten. Jeder der Detektoren 17 und 27 ist dazu bestimmt, einen spezifischen ₃P- Stromverbrauch E zu ermitteln, der jeweils erhalten wird, indem jeder Stromverbrauch der Motoren (nicht gezeigt) zum Betreiben der Mühlen 11 und 21 durch jede Pulverungsmenge der Mühlen 11 und 21 dividiert wird. Die Ausgangs-

Signale, von denen jeder den spezifischen Leistungsverbrauch E und den Ausgang aus den Detektoren 17 und 27 darstellt, werden ebenfalls an die Regeleinheit 30 gegeben.

Die Regeleinheit 30 ist ein Computersystem mit einem Analog/Digital- Wandler (ADC) 31, einer Digitaleingangseinheit (DI) 32, einer zentralen Prozessoreinheit (CPU) 33, Speichern 34a und 34b, sowie einem Interface Ein Eingangssignal an die Regeleinheit 30 wird durch den ADC 31 digitalisiert und an den CPU 33 durch den DI 32 gelegt. Der CPU 33 führt viele Operationen durch und enthält eine sogenannte PID-Operation auf der Basis des Eingangssignals und der in den Speichern 34a und 34b gespeicherten Werte, wie weiter unten beschrieben wird.

Der CPU 33 erzeugt ein CFW-Strömungsdurchsatzsignal, welches seinerseits durch ein Interface 35 an die Bandwaagen 14 und 24 gelegt wird.

Das Regelverfahren zum Regeln des Mühlensystems wird nun bezüglich auf das in Fig. 7 gezeigte Fließbild beschrieben.

Es soll angenommen werden, daß ein Regeleinstellwert (BE-Strom oder Schalldruck) für die Kugelmühle 11 im ersten Mühlenabschnitt A im Speicher 34a· der Regeleinheit 30 gespeichert wird. Weiter wird angenommen, daß ein Regeleinstellwert für die Mühle 21 im zweiten Mühlenabschnitt B im Speicher 34b der Regeleinheit 34 gespeichert wird. Die charakteristischen Werte der Mühlen 11 und 21 wie der Schalldruck oder der BE-Strom werden durch die Mikrophone

QQ 15a, 15b, 25a und 25b oder die Stromdetektoren 16 und 26 gesammelt. Diese charakteristischen Werte werden in den CPU 33 gegeben. Der CPU 33 führt den PID-Vorgang durch, basierend auf den charakteristischen Wertenais Eingangs- und Einstellwerte, die von den Speichern 34a und 34b ablesbar sind,und erzeugt CFW-Durchsatzregelsignale für die übertragung an die Bandwaagen 14 und 24. Die Regelsignale werden verwendet, um die Menge an Klinker zu regeln, die zu den Mühlen 11 und 21 transportiert werden,

so daß die charakteristischen Werte der Mühlen 11 und gleich denen der Einstellwerte 11 bzw. 21 werden. Das CPU 33 integriert die gepulverten Mengen der Mühlen 11 und 21 über einen festen Zeitraum, beispielsweise eine Stunde, und berechnet dann die mittleren Pulverungsmengen F_A und F_ß (die Pulverungsmenge pro Zeiteinheit) der Mühlen 11 und 21 auf der Basis der integrierten Werte.

Dann vergleicht CUP 33 die mittleren Pulverungsmengen F_a und F_n und ermittelt eine Differenz hierzwischen.

A ο

Es sei angenommen, daß die Mühle 11 im ersten Pulverungsabschnitt A geregelt werden soll. CPU 33 berechnet (F, - F) und vergleicht hiermit, was im vorhergehenden Vergleich erhalten wurde. Es wird abgeschätzt, ob eine veränderte Größe in der Differenz (F - F) 1 - 5 % beispielsweise,

A LJ

größer als ein bestimmter Wert ist. Ist die veränderte Größe größer als der vorbestimmte Wert, so verändert CPU 33 den Einstellwert für die Mühle 11 im ersten PuI-verungssytem und geht zum Startschritt dieses Verarbeitungsflusses zurück. In diesem Fall wird der Einstellwert so verändert, daß die Differenz (F - F) groß wird.

A D

Wenn die geänderte Menge geringer als der vorbestimmte Wert ist, wird das obige Verfahren eine bestimmte Anzahl von Malen mit dem gleichen Einstellwert wiederholt. Existiert der Zustand, in welchem die veränderte Menge kleiner als die vorbestimmte Menge ist, wird dies in mehreren Vergleichsschritten, beispielsweise drei oder vier Schritten, fortgesetzt, so wird angenommen, daß der Einstellwert für die Mühle 11 im ersten Mühlenabschnitt A den Optimalwert erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird die in der Regelung begriffene Mühle von der Mühle 11 auf die Mühle 21 umgeschaltet. Dann wird die obengenannte Prozedur der Änderung des Einstellwerts und des Vergleichs mit dem im vorhergehenden Schritt ermittelten Wertes fortgesetzt, bis ein optimaler Einstellwert der Mühle 21 gefunden ist. In diesem Fall ist die Differenz der gepulverten Mengen gegeben durch (F₃ - F_A).

Wird der Optimumeinstellwert der Mühle 21 gefunden, so wird die Mühle 21, die die in der Regelung begriffene Mühle ist, wieder zur Mühle 11 geschaltet. Somit werden die obengenannten Schritte wiederholt. Auf diese Weise werden die Mühlen 11 und 21 immer auf den Optimumseinstellwerten jeweils gehalten, so daß das die Mühlen 11 und 21 enthaltende Mühlensystem bei optimalen Arbeitsbedingungen betrieben wird.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die Optimumeinstellwerte für die Mühlen 11 und 12 genau und schnell gefunden werden können. Daher können die Mühlen 11 und 12 bei hoher Leistung und Stabilität gefahren werden. Der nützliche erfindungsgemäß herbeigeführte Effekt wird ¹^ bezüglich Fig. 8 beschrieben werden.

Es sei angenommen, daß die Mühle bei optimalem Schalldruck x, bis zu einem Zeitpunkt t_Q gelaufen ist, daß jedoch eine Beschickungsmineralmenge sich ändert, so daß' der Optimumpunkt sich erheblich von x, auf X₂ verschiebt. Weiter sei angenommen, daß zu diesem Zeitpunkt die Störung der zweiten Art, die die Pulverungsmengen sämtlicher Mühlen erhöht, in dem Mahlsystem auftritt. Beim Stand der Technik wurde oft interpretiert, daß das

²^ Regelsystem an sich den Schalldruck relativ klein werden läßt, wodurch die Pulverungsmengen vergrößert werden. In diesem Falle vermindert die Störung kontinuierlich den Schalldruckeinstellwert während des Zeitraums zunehmender Steigung, so daß der Einstellwert erheblich gegenüber dem wahren Optimumpunkt x„ verschoben wird. Als Ergebnis ist viel Arbeit erforderlich, um den wirklichen Optimumpunkt X₂ zu finden. Dieser Zustand ist durch eine gestrichelte Linie P in Fig. 8 verdeutlicht. Beim Regelsystem nach der Erfindung dagegen, wo eine Pulverungsmengendifferenz zwischen den benachbarten Mühlen berechnet wird, fällt die nachteilige Störung der zweiten Art, die ebenfalls an Mühlen auftritt, fort. Es ist daher möglich, den neuen Optimumpunkt X₂, wie mit der ausgesogenen Linie

Q in Fig. 8 dargestellt, zu finden. Das Experiment hat gezeigt, daß für die Störung einer Frequenz, die mit der Abtastperiode vergleichbar ist (sampling period) (entsprechend der integrierenden Periode), beim Anmeldungsgegenstand (dieser Ausführungsform) der Optimumpunkt schneller als beim Stand der Technik gefunden wird.

Die Erfindung ist dabei nicht auf die vorbeschriebene Aus-· führungsform beschränkt. So kann beispielsweise die Kugelmühle als Pulverungs- oder Feinzerkleinerungsvorrichtung ersetzt werden durch irgendeine andere geeignete Vorrichtung, beispielsweise eine Rollenmühle oder eine Rohrmühle. Weiterhin kann die Anzahl der Mühlen gegebenenfalls gesteigert werden. In einem solchen Fall wird, um den optimalen Einstellwert zu finden, ein Einstellwert für die im Regelvorgang befindliche Mühle basierend auf einer Pulvermengendifferenz zwischen der im Regelzustand befindlichen Mühle und einer anderen Mühle verändert, beispielsweise der benachbarten Mühle im Mahlsystem. Auf diese Weise wird die im Regelvorgang befindliche Mühle von der einen zur anderen nacheinander umgeschaltet. Die physikalische Große für den Einstellwert, obwohl es sich um den BE-Strom oder den Schalldruck in der vorgenannten Ausführungsform handelt, kann ersetzt werden durch irgendeine Größe, wenn sie vom Laufzustand der Mühle abhängig ist, beispielsweise die BE-Motorbelastung. Weiterhin kann die Pulverungsmenge als Berechnungswert ersetzt werden durch einen spezifischen Stromverbrauch E, der etwa umgekehrt proportional zur Pulverungsmenge ist. Auf diese Weise wird die Differenz des jeweiligen spezifischen Stromverbrauchs (E - E_ß) anstelle der Differenz der Pulverungsmengen (F - F) auf ein Minimum gebracht. Die Maßnähme nach der Erfindung kann in verschiedenster Weise im Rahmen der Erfindung verändert oder modifiziert werden.

So wird beispielsweise, wenn die benachbarte Mühle angehalten wird, die Regelung selbsttätig von einer Controllmode geändert, um die Pulverungsmengendifferenz

(F - F_n) zu maximieren auf eine andere Controllmode, bei der, mit F_n = 0, der Einstellwert für die im Regel-Vorgang befindliche Mühle varriert wird, so daß die Pulverungsmenge F maximiert wird. Und dann beginnt die benachbarte Mühle mit ihrer Arbeit; die Regelung wird selbsttätig auf die Controllmode rückgestellt, wodurch die Differenz (F - F) maximiert wird, wenn die notwendigen Daten für diese Mühle sämtlich zusammengefaßt sind.

um eine Genauigkeit des Vergleichs zu verbessern, werden die beiden Einstellwerte x, und X₂ für den Vergleich (F - F) mehrmals (n)-mal.zusammengefaßt. Dann wird ein

Ά. LJ

Mittel aus den zusammengefaßten Einstellwerten x, und x~ gebildet. Die gemittelten Daten werden für den Vergleich verwendet. Für dreimalige Datenzusammenfassung beispielsweise wird insbesondere die Datenzusammenfassung durchgeführt in der Reihenfolge χ, - X, - X, - X,, wodurch sich Daten ergeben zu f^, f , f^, f_2f2, f^, f^,

wodurch (F - F_n) = f. Ein Vergleich wird gemacht

3 3

zwischen £ _f und jr .. .Ein Einstellwert für die

i = l^El,i I=I¹^l
im Regelzustand befindliche Mühle wird variiert, so daß

i=l 2,i durch das obengenannte Vergleichsverfahren maximiert wird.

Bei der obengenannten Ausführungsform sind die Pulverrungsmengen F und F , die für den Vergleich von

Ά Lj

(F - F_n Verwendet werden, diejenigen, die über einen

bestimmten Zeitraum integriert werden. Alternativ wird jeder Integrierungszeitraum unterteilt in eine Vielzahl von Segmenten, beispielsweise sechs Segmenten. Die integrierten Maximum- und Minimumwerte dieser sechs Segmente werden gestrichen; die verbleibenden vier integrierten Werte werden gemittelt. Der gemittelte Wert wird als Wert F eingesetzt. Dieser Prozeß wird entsprechend für die benachbarte Mühle angwendet.

Nach einer anderen Modifikation des Regelverfahrens wird bei Beginn des Betriebs bzw. der Operation der geregelten Mühle das Material für einen festen Zeitraum (3 - 10 min) und bei einer festen Menge an zu pulverisierendem Material, gegeben durch die zu pulvernde Menge, die unmittelbar vor der Mühle gespeichert wird, stillgesetzt. Dann tritt die CPU in die Regelphase ein, basierend auf dem eingestellten Wert für den Schalldruck oder den BE-Strom.

Nach einer weiteren Modifikation des Regelverfahrens wird wie bei der Schalldruckregelung, wenn der tatsächlich gemessene Schalldruck fällt und einen vorbestimmten Wert oder ein vorbestimmtes Niveau angibt, beispielsweise 60 % eines Target-Schalldrucks, solch ein Zustand der Mühle als "Verstopfen der Mühle" angesehen, und die Zufuhr des Materials wird unterbrochen. Dann steigt der Schalldruck wieder und erreicht ein anderes gegebenes Niveau, beispielweise 80 % des Target-Schalldrucks; die Regelung wird automatisch auf die normale Schalldruckregelung (sound pressure control mode) rückgestellt.

Weiterhin kann eine Maßnahme zum Schützen der im Regelvorgang befindlichen Mühle gegen das von der benachbarten Mühle erzeugte Geräusch zur Anwendung kommen. Um dies zu realisieren, ist ein Mikrophon zur Schallentfernung zusätzlich und gegen die benachbarte Mühle vorgesehen. Die durch die benachbarte Mühle beeinflußte Schallkomponente wird konstant vom Ausgangssignal des Mikrophons abgezogen, welches vorgesehen ist, um immer richtig und selbsttätig den durch die im Regelvorgang befindliche Mühle erzeugten Schall zu sammeln.

So läßt sich nach dem Regelverfahren zur Betätigung eines Mühlensystems ein Optimumeinstellwert einer physikalischen Größe, beispielsweise des B-Stroms oder des Schalldrucks,genau und schnell finden. Somit ist es möglich, das Mahlsystem bei hohem Wirkungsgrad und Stabilität zu halten. Wenn die Störung der Art, die die gepulverte Mengen sämtlicher Mühlen im Mahlsystem steigern,

in das Mahlsystem gegeben wird, so nimmt das übliche Regelverfahren, das nicht auf dem Vergleich der eingestellten Werte zweier Mühlen beruht, an, daß die Einstellwerteregelung vor dem Einführen der Störung, d. die Regelung, durch die der Einstellwert erhöht oder vermindert wird, korrekt ist, selbst wenn der Zerkleinerungszustand auf irgendeine Weise aufgebaut oder zerstört ist. Somit wird der Einstellwert weiter gesteigert, so lange die Störung existiert. Verschwindet die Störung, so ist der Einstellwert erheblich gegenüber dem wahren Optimum-Einstellwert verschoben. Erfindungsgemäß dagegen wird eine Störung oder eine Störung des zweiten Typs durch Vergleich der Einstellwerte der beiden Mühlen gelöscht. Weil die Störung gelöscht wird, ist die Ver-Schiebung des Einstellwerts gegenüber dem wahren Einstellwert relativ gering, so daß der Einstellwert schnell auf den Optimalwert eingestellt werden kann.

Claims

Patentanwälte · European Patent Attorneys Dr. W. Müller-Bore *

Dietrich Lewald

Dipl.-Ing.

Dr. Paul Deufel

Dipl.-Chem.. Dipl.-Wirtsdi.-Ing.

3419281 _Dr. _{AWred SAÖn}

Dr. Müller-Bor* und Partner· POB 260247 ■ D-SOOO Mttndun 28 _, . _,

Oipl.-Cnem.

Werner Hertel

Dipl.-Phys.

Dr.-Ing. Dieter Otto

Dipl.-Ing.

0 1101 Lw/nc

ONODA CEMENT CO., LTD.

Oozaonoda, Onoda-shi, Yamaguchi-ken, Japan, und

SANKYO DENGYO CO., LTD.

Naruko-Building, 1-14-13, Honcho, Nakano-ku, Tokyo, Japan

Verfahren zum Regeln des Betriebszustands
eines !Wahlsystems

Patentansp r ü c h e

Ii

Ii Verfahren zum Regeln des Betriebszustands (operation) eines Mahlsystems mit einer Vielzahl von parallel betriebenen Mühlen, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebszustand einer Mühle derart geregelt wird, daß eine vorbestimmte physikalische Größe, die abhängig vom Arbeitszustand sich ändert, gleich dem Einstellwert der Mühle ist, daß der Einstellwert für die Mühle variabel geregelt wird, so daß eine Menge gepulverten Materials maximiert wird und daß beim Regelverfahren

D-8000 München 2 POB 26 02 47 Kabel: Telefon Telecopier Infotec 6400 B Telex

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eine gepulverte Menge F pro Zeiteinheit der im Regelzustand befindlichen Mühle mit der F_. einer anderen Mühle verglichen wird

und daß der Einstellwert für die im Regelzustand befindliche Mühle so geregelt wird, daß eine Differenz zwischen den gepulverten Mengen (F_Ä - F_n) maximiert wird, während der Einstellwert für die andere Mühle fest bleibt, derart, daß der Einstellwert der Mühle selbsttätig optimiert wird.

2. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese physikalische Größe ein Schalldruck in der Mühle ist.

3. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese physikalische Größe die Last eines Becherförderermotors ist.

4. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Mühlen des Mahlsystems die im Regelzustand befindliche Mühle von der einen zur anderen derart geschaltet wird, daß nach der variablen Regelung des Einstellwerts für diese im Regelzustand befindliche Mühle ein Einstellwert für eine andere dieser Mühlen variabel derart geregelt wird, daß ein Maximum der Differenz zwischen dieser Menge an gepulvertem Material

(F„ - F,) erhalten wird, während dieser Einstellwert für die im Regelzustand befindliche Mühle fest ist.

Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn diese andere Mühle stillgesetzt wird, die Regelung von einem Steuermode zum Maximieren der Pulverisierungsmengendifferenz (F - F) auf einen anderen Steuermode verändert wird, der, mit F_n = 0, wobei

der Einstellwert für die im Regelzustand befindliche

Mühle variiert wird, derart, daß die Pulverisierungsmenge F, maximiert wird, und, wenn eine andere dieser Mühlen anläuft, die Regelung selbsttätig auf den Steuermode zur Maximierung der Differenz (F - F_ß) rückgestellt wird, wenn eine ausreichende Menge an Daten für beide Mühlen erhalten wurde.

6. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einstellwerte X, und X- verglichen werden, jede der Mengen an gepulvertem Material F,, F-(wo F = F - Fg) mehrmals gesammelt werden und die gesammelten Einstellwertdaten X, und X₂ jeweils gemittelt werden und die gemittelten Werte F,, F- für den Vergleich Verwendung finden, derart, daß die Genauigkeit des Vergleichs verbessert wird.

7. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrierzeiträume dieser gepulverten Mengen dieser im Regelzustand befindlichen Mühlen und die einer weiteren dieser Mühlen, über welche diese gepulverten Mengen F, und F im Gebrauch zu deren Vergleich integriert werden, je in η-Segmente (n }>_ 3) unterteilt werden, wobei die integrierten Maximum- und Minimumwerte dieser η-integrierten Werte gestrichen werden und die verbleibenden integrierten Werte gemittelt werden und die gemittelten Werte als gepulverte Mengen F_A bzw. F Verwendung finden.

8. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beginn der Arbeitsweise der im Regelzustand befindlichen Mühle das Material mit einer festen gepulver-

3g ten Menge, gegeben durch die gepulverte Menge, die unmittelbar, bevor die Mühle gestoppt wird, gespeichert wird, zugeführt wird und daß dann der Regelbetrieb des Mühlensystems in die Regelphase, basierend

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auf dem Einstellwert der physikalischen Größe, eintritt.

9. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der tatsächlich gemessene Schalldruck fällt, und zwar unter den vorbestimmten Wert, oder ein gegebenes Niveau, z. B. 60 % eines Target-Schalldruckes, dieser Zustand der Mühle als "Mühlenverstopfen" angesehen wird und das Zuführen von Material unterbrochen wird und daß dann, wenn der Schalldruck wieder steigt und ein anderes gegebenes Niveau, beispielsweise 80 % des Target-Schalldrucks reicht, der Regelbetrieb selbsttätig auf den normalen Schalldruck-Steuermode rückgeführt wird.

10. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Mikrophon zum Erfassen eines Schalldrucks der im Regelzustand befindlichen Mühle vorgesehen wird und daß ein zweites Mikrophon für die Geräuschentfernung gegen die Richtung der benachbarten Mühle vorgesehen . wird und das erste und zweite Mikrophon so konstruiert sind, daß sie immer und selbsttätig die durch die benachbarte Mühle beeinflußte Geräuschkomponente abziehen vom Ausgangssignal des ersten Mikrophons.

11. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahl-QQ systems mit einer Vielzahl von parallel betriebenen Mühlen, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebszustand einer Mühle derart geregelt wird, daß eine vorbestimmte physikalische Größe, die abhängig vom Betriebszustand sich ändert, gleich dem Einstellgg wert für die Mühle gewählt wird und daß der Einstellwert der Mühle variabel derart geregelt wird, daß eine Menge an gepulvertem Material rnaximiert wird und daß das Regelverfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Vergleichen eines spezifischen Leistungsverbrauchs E, pro Zeiteinheit der im Regelzustand befindlichen Mühle mit dem . E_n einer anderen Mühle und Regeln des Ein-Stellwerts für die im Regelzustand befindliche Mühle, derart, daß eine Differenz zwischen dem spezifischen Leistungsverbrauch (E, - E) minimiert wird, während der Einstellwert für einer andere dieser Mühlen festgelegt wird, derart, daß der Einstellwert der Mühle automatisch optimiert wird.

12. Verfahren zum Regeln des Betriebszustands eines Mahlsystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese physikalische Größe ein Schalldruck in der Mühle ist.

13. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese physikalische Größe die Last eines Becherförderermotors ist.

14. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß von den Mühlen im Mahlsystem die im Regelzustand befindliche Mühle von der einen zur anderen derart geschaltet wird, daß nach der variablen Regelung des Einstellwerts für die im Regelzustand befindliche Mühle ein Einstellwert für eine andere dieser Mühlen variabel geregelt wird, so daß sich ein Minimum der Differenz zwischen diesem spezifischen Leistungs-

3Q verbrauch (E - E-) ergibt, während dieser Einstellwert für diese im Regelzustand befindliche Mühle fest ist.

15. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahl-

systems nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn eine andere dieser Mühlen stillgesetzt wird, die Regelung von einem Steuermode (Regelverfahren) zum Minimieren des spezifischen Leistungs-

Verbrauchs (E. - E_ß) auf einen anderen Steuermode geändert wird, derart, daß mit E₀ =0 der Einstellwert

der im Regelverfahren befindlichen Mühle variiert wird, so daß der spezifische Leistungsverbrauch E₂. minimiert wird und daß dann, wenn eine andere dieser Mühlen ihren Betrieb aufnimmt, die Regelung selbsttätig auf den Steuermode (das Regelverfahren)zum Minimieren der Differenz (E_A - E_ß) rückgeführt wird, wenn eine ausreichende Anzahl von Daten für beide Mühlen erhalten ist.

16. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einstellwerte X, und X- verglichen werden, jeweils der spezifische Leistungsverbrauch E, bzw. E₂ (wo E=E - E_n) mehrmals gesammelt wird und die gesammelten Einstellwertdaten X, und X~ jeweils gemittelt werden und die gemittelten Werte E-, und E- zum Vergleich verwendet werden, wodurch die Genauigkeit des Vergleichs verbessert wird.

17. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß Integrierzeiträume dieses spezifischen Leistungs-Verbrauchs der im Regelzustand befindlichen Mühle und der einer anderen dieser Mühlen, über welche dieser spezifische Leistungsverbrauch E. und E im Betrieb für deren Vergleich integriert werden, sie je in η-Segmente (n. ^. 3) unterteilt werden, und die gO integrierten Maximum- und Minimumwerte dieser n-integrierten Werte gestrichen werden und die verbleibenden integrierten Werte gemittelt werden und die gemittelten Werte für den spezifischen Leistungsverbrauch E_a bzw. E_n verwendet werden.

18. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beginn der Arbeitsweise der im Regelzustand be-

findlichen Mühle das Material bei festem spezifischem Leistungsverbrauch, wie durch den spezifischen Leistungsverbrauch gegeben, der unmittelbar vor Stillsetzen der Mühle gespeichert wird, zugegeben wird und daß dann die Regeloperation dieses Mühlensystems in die Regelphase, basierend auf dem Einstellwert der physikalischen Größe, eintritt.

19. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahl-

systems nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn ein tatsächlich gemessener Schalldruck fällt, und zwar unter den bestimmten Wert oder ein gegebenes Niveau, beispielsweise 60 % eines Target-Schalldrucks, dieser Zustand als Verstopfen der Mühle angesehen wird und das weitere Zuführen von Material unterbrochen wird und daß dann, wenn der Schalldruck wieder steigt und ein anderes gegebenes Niveau, beispielsweise 80 % des Target-Schalldrucks erreicht, die Regeloperation selbsttätig auf den Normalschalldruck-Regelmode (Controlmode) rückgestellt wird.

20. Verfahren zum Regeln der Arbeitsweise eines Mahlsystems nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichent, daß ein erstesMikrophon zum Erfassen eines Schalldrucks der im Regelzustand befindlichen Mühle vorgesehen wird; daß ein zweites Mikrophon für die Schallentfernung gegen die Richtung der benachbarten Mühle gesetzt wird und daß diese ersten und zweiten Mikrophone so konstruiert sind, daß sie immer und selbsttätig die durch die benachbarte Mühle beeinflußte Geräuschkomponente vom Ausgangssignal des ersten Mikrophons abziehen.