-
Druckregelung im Arbeitsluftkessel einer luftgepulsten
-
Setzmaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckregelung
im Arbeitsluftkessel einer luftgepulsten Setzmaschine, bei dem ein vom Unterschied
zwischen dem momentanen Druck im Arbeitsluftkessel und einem Sollwert abhängiger
Anteil des von einem Gebläse zugeführten Luftstroms vor dem Arbeitsluftkessel abgezweigt
wira. Sie betrifft auch eine Vorrichtung zur Druckregelung im Arbeitsluftkessel
einer lurtgepulsten Setzmascnine, geoiloet aus einer Bypassleitung, enthaltend ein
Ventil, das abhängig von Abweichungen des Druckes im Arbeitsluftkessel von einem
am Regler eingestellten Sollwert mehr oder weniger geöffnet werden kann.
-
Die Wasserschwingungen in einer Setzmaschine werden durch Luftpulsation
in Luftkammern erzeugt. Zu jeder Luftkammer gehören zwei üblicherweise elektronisch
gesteuerte Ventile; das Lufteinlaßventil steht mit dem ArbeitsluftKessel, das Luftauslaßventil
mit dem Abblaskessel in Verbindung. Die Ventile werden meist pneumatisch aus einem
separaten Druckluftnetz bewegt. Frequenz und Hub der Arbeitszyklen, abgestimmt auf
den Druck im ArDeitsluftkessel, entsprecnen langjähriger Erfahrung.
-
Der Druck im Arbeitsluftkessel wird mittels eines Reglers konstant
gehalten. Es ist ein hydraulischer Strahlrohrregler bekannt, der in eine Abzweigung
der großen Leitung vom Gebläse zum Arbeitsluftkessel eingebaut ist, und der durch
Ankerung des Querschnitts dieser Leitung bewirkt, daß die zuviel angebotene Luft
nicht zu einem zu hohen Druck im ArbeitsluftKessel führt, sonuern im Abblaskessel
entspannt çlira. Aufgrund 0er großen Benötigten Luftmenge und der Trägheit aes Systems
hat sicn bisher keine andere Luftmengenregelung durchgesetzt. In der Praxis treten
bei einem mittleren Arbeitsbetriebsdruck von 4 bis 5 m Wassersäule Abweichungen
bis 0,3 m auf. Neben der Höhe der Regeleoweichung stört die Trägheit und Wartungsbedürftigkeit
der Einrichtung.
-
Besondere Probleme treten bei einer Setzmaschine auf, wenn durch ein
Absinken der Setzbettnöhe 0er Betrieosdruck im Arbeitsluftkessel zu hoch ist. In
besonders ungünstigen Fällen kann dabei die Arbeitsluft aus der Luftkammer durchschlagen.
Nach dem Stand der Technik hat man zur Behebung solcher Betriebszustände parallel
zur Regelluftleitung eine Luftschaltleitung vorgesehen, die gewöhnlich ein elektrisches
Verstellglied enthält. Wird ein bedrohlicher Betriebszustand der Setzmaschine signalisiert,
kann damit von Hand oder automatisch der Querschnitt aes Bypasses zum AbPlasKessel
schlagartig vergrozerl werden, und der Druck im ArbeitsluftKessel geht zurück. Um
die Luftechaltung etwas an die Störung anpassen zu können, ist in der Luftschaltleitung
meist noch ein Vordruckjustierschieber vorhanden.
-
Aufgabe der Erfindung ist eine wartungsarme, sichere, möglichst genaue
und scnnelle Druckregelung im Arbeitsluftkessel, die die unterschiedlichen Betriebszustände
der Setzmaschine berücksichtigt una
insbesondere bei Abweichungen
vom optimalen Betriebszustana den Druck im Arbeitsluftkessel so regelt, daß in jedem
Betriebszustand eine optimale Schichtung erfolgt und ein Luftdurchschlag sicher
vermieden wird.
-
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß der Sollwert des Reglers automatisch gewandert wird, wenn bei einer änderung
des Betriebszustandes der Setzmaschine eine Änderung des Drucks im Arbeitsluftkessel
erforderlich wird.
-
Mit der erfindungsgemäßen Luftregelung wird die bisher übliche kombinierte
Luftscnaltung una Luftregelung überflüssig, was den Installationsaufwano reduziert.
Ohne daß das Bedienungspersonal erst eingreifen muß, werden oei Abweichungen vom
normalen Betriebsverhalten rechtzeitig und maßvoll die Schritte eingeleitet, aurch
die sich eine Störung des Setzbettes vermeiden läßt.
-
Im ungestörten Betrieb bei Voll-Last ist der Druck im Arbeitsluftkessel
am höchsten, beispielsweise bei vier Meter Wassersäule. Minimal sollte ein Druck
anstehen, der unter oem Wert der Höhe der Luftkammer liegt, aas heißt etwa bei einem
Meter Wassersäule. Bei dem erfindungsgemäßen Regelverfahren soll der Luftstrom vom
Gebläse so aufgeteilt werden, daß zwar der Druck im Arbeitsluftbehälter unter einen
als gefährlich erkannten Wert absinkt, andererseits aber die Setzmaschine so nah
als möglich bei ausgeschaltetem Pulsator im Arbeitszustand verbleibt, das heißt
zum Beispiel Einlaßventile ständig geöffnet, Auslaßventile geschlossen, woourch
yanz erheblich die Einschaltphase einer Setzmascnine versesserl wira, aa aie Luftkammern
åer Setzmaschine sich teilweise gegen den statisch anstehenden Wasserdruck mit Luft
füllen. Für jede zu erwartende Betriebsänderung kann eine angemessene Veränderung
aes Sollwertes automatisch vorgegeben werden.
-
Gemäß einer vorteilnaften weiteroiloung oer Erfindung führen Anderungen
in der Gutaufgaoe zu einer gnaerung des Sollwertes. Es hat sich erwiesen, daß hier
ein verhältnismäßig grobes Sollwert-Raster ausreicht. Die Sollwerte liegen bei allen
Störungen zwischen den Extremwerten, dem Betriebsoruck bei optimaler Fahrweise una
dem Minimaldruck, bei dem es bei ständig offenem Einlaßventil in der Luftkammer
und laufendem Gebläse nicht zu einem Luftdurchschlag kommt, aas Wasser aber auch
nicht ganz die Luftkammer ausfüllt.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird während des Nachwaschens
des Bettes ein hinreichend niedriger Sollwert aufgegeben. Es versteht sich, daß
für Versuchszwecke alle Sollwerte auch extern vorgegeben werden können. Das Bettabwaschen,
das zur Wartung einer Setzmaschine immer wieder erforderlich ist, kann als besondere
Betriebsform der Setzmaschine angesehen werden Ein Signalgeber. erzeugt einen hlnreicheno
niedrigen Sollwert für den Druck im Arbeitsluftbehälter, aber, oem Regler aufyescnaltet,
Gewirkt, daß oas Felaspatbett nicht zu sehr aufgewiroelt wird und sich somit abwaschen
beziehungsweise der Feldspat verloren gehen kann.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann ein Sollwert erzeugt
werden, bei dem bei ständig geöffnetem Einlaßventil und geschlossenem Auslaßventil
0er Luftkammer und laufendem Gebläse die Luftkammern teilweise mit Luft gefüllt
Bleiben, aber nicht alles Wasser aus ihnen verdrängt wird. In diese Zustand ruht
die Setzmaschine völlig, es ist aber jederzeit ein sofortiges problemloses Wiederanfahren
möglich, aa die anderen Elemente während aieser Phase durchlaufen.
-
Vorrichtungsmäßig ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der
Sollwert des Reglers veränderbar ist, daß
Signalgeber vorhanden
sind, die abhängig vom Betriebszustand der Setzmaschine einen vorgebbaren Wert erzeugen,
der währena des Betriebs als neuer Sollwert auf den Regler aufschaltbar ist. Mit
dieser Vorrichtung wird die Pulsation der Setzmaschine immer optimal den Betriebszuständen
angepaßt. ÜDer eine Bandwaage ließe sich beispielsweise der Sollwert auch analog
aem Regler zuführen, um eine analoge Nacnregelung aes Luflurucks una damit der Pulsation
zu bekommen. Mit ihr ist aucn eine Luftschaltung im herkömmlichen Sinne möglich.
-
Der in der Vorrichtung eingebaute, stetig wirkende elektrische Regler
kann ein P, I, oder PI-Regler sein, weil das System genügend träge ist. Besonders
vorteilhaft ist er als PID-Regler ausgebildet. Die Schieberstellung kann als Rückführung
dem Regler aufgegeben werden.
-
In einer Weiterbilaung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Zeitverzögerungs-
und/oder Integrationsglieder zwischen Signalgeber und Regler vorhanden. Wenn die
Änderung eines Betriebsparameters der Setzmaschine erst später zu einer Änderung
der Setzbetthöhe führt, sollten bekannte Integrations- und Zeitverzögerungsglieder
vorgesehen werden. Beispielsweise vergeht eine bestimmte Zeit, bis eine verringerte
Gutaufgabe - erkennbar an einem Signal einer Bandwaage - zu einer Annahme aer Setzoetthöhe
führt, umgekehrt sollte ein verminderter Betrieosdruck oei einer reduzierten Setzbetthöhe
nicnt sofort wieder auf den maximalen Werten erhöht werden, wenn das Signal von
der Bandwaage einen für den optimalen Betrieb ausreichenden Materialantransport
anzeigt, sondern es sollte so lange gewartet werden, bis sich ein höheres Bett aufgebaut
hat.
-
Nach einer Weiterbildung aer Erfindung soll der Querschnitt der Bypassleitung
so groß sein, daß sei laufenaem Gebläse
ein Sollwert vorgebbar ist,
der Kleiner ist als der statische Gesamtwasserdruck in der Luftkammer. Dadurch kann
allen Betriebsstörungen begegnet werden, ohne das Gebläse abschalten zu müssen.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß Grenzwertgeber
vorhanden sind. Es kann damit abgesicnert werden, daß bei bestimmten Betriebszuständen
Sollwerte entstehen, die aus anderen Gründen unerwünscht sind und die weiter dafür
sorgen, daß der Betriebszustand der Setzmaschine in einem sicheren stabilen Bereich
verbleibt.
-
Gemäß einer Weiterbiloung aer Erfindung ist vorgesenen, aald bei Vorliegen
mehrerer Signale von verscnieuenen Signalgebern nur der kleinste Wert davon zur
Sollwertbildung herangezogen wird. Auch aiese Maßnahme dient zur Erhöhung der Stabilität.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung weiter erläutert. Die Figur zeigt
die Regelung des Drucks im Arbeitsluftbehälter einer luftgepulsten Setzmaschine
vom BATAC-Typ. In diesem Beispiel können vier Sollwerte während des Betriebs dem
Regler aufgeschaltet werden.
-
Kernstück der Regeleinrichtung ist ein PID-Regler l.
-
Geeignet ist beispielsweise ein unter der Bezeichnung Digitric - D
erhältlicher elektronischer Dreipunkt-Schrittregler mit digitaler Anzeige und digitaler
Sollwerteinstellung sowie analogem Sollwerteingang. Die Meßgröße wird als elektrisches
Signal von oer Druckmeßeinrichtung 2 erzeugt, ebenso aie Sollwerte von einer Auswertestation
3.
-
Über die Leitung 4 wird die Gutaufgabe überwacht, zweckmäßigerweise
durch ein Analogsignal der Bandwaage. Die
Befehle zur Ventilsteuerung
"einlag HuP" una "AuslalJ Aufs' erfolgen über die Leitungen 5 una 6. Die Sollwerte
für die verschiedenen Betrieoszustände weroen einzeln in den Sollwertgebern 7, 8,
9, 10, vorgegeben. Bei fehlender Aufgabe wird dem Regler 1 beispielsweise ourch
7 der Sollwert von 2,10 m Wassersäule, bei einer Aufgabe über 200 t/h ein Wert von
3,60, bei einer Aufgabe über 400 z/h ein Wert von 3,80 und schließlicn oeim Nachwaschen
der in 10 eingestellte Wert von 3,40 m als Sollwert aufgeschaltet. Es ist nicht
gesondert dargestellt, daß jeweils der kleinste Wert von den eingeschalteten Sollwertgebern
den Sollwert im Regler 1 bestimmen muß. Die Strichlierung soll andeuten, daß auch
andere Gefahrenzustände bei einer Setzmaschine überwacht und abgesichert werden
können.
-
Zweckmäßigerweise werden der augenblickliche Druck 11 im Arbeitsluftbehälter
ebenso wie die Aufteilung der Luftströme, beispielsweise aus der Schieberstellung
12, angezeigt.
-
Dem PID-Regler 1 wird die Schieberstellung mit Hilfe eines Drehwinkelgebers
13 signalisiert. Ein Grenzwertgeber 14 schränkt die Schieberstellung auf den kleinsten
Wert 15 -bei dem der größte Arbeitsdruck erreicht wird - und auf den größten Wert
16 - bei dem üDer den Bypass bei laufendem Gebläse so viel Luft umgeleitet wird,
daß die Maschine nicht mehr pulsiert - ein.
-
Ein weiterer Grenzwertgeber 17 ist für den Druck im Arbeitsluftbehälter
vorgesehen. Die Stellung 18 entspricht dem Höchstwert bei ordentlichem Betrieb,
19 dem minimal erforderlichen Wert, um bei offenen Einlaß- una geschlossenen Auslaßventilen
eine nahezu vollständige Füllung der Kammer mit Wasser zu erreichen.
-
Der Regler 1 erzeugt zwei Signale zum Öffnen 20 "weniger Druck im
Arbeitsluftbehälter" und Schließen 21 mehr Druck im Arbeitsluftbehälter" des Magnetventiles
22 in der 3ypass-Leitung; sie führen über zwei Und-Glieder 23 und 24 sowie zwei
Nor-Glieder 25 und 26 zu dem Antrieb des Magnetventiles. Mit Hilfe eines Handtasters
(Ein 27, Aus 28) kann das Ventil auch von aer Schaltwarte aus direkt geschaltet
werden.