DE1070478B - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Füllungsgrades von Trommelmühlen im Sinne einer Aufrechterhaltung eines beliebigen vorbestimmten Füllungsgrades durch Ableitung der Stellgrößen von zwei vom Füllungsgrad der Mühle abhängigen Meßgrößen, von denen die eine von der Leistungsaufnahme des Mühlenmotors und die andere "von der Mahlgeräuschintensität abgeleitet ist. '

lieTden bisher bekannten Verfahren zum Regeln des Füllungsgrades von Mühlen wurde auf die Mahlgutzufuhr im Sinne einer Vergrößerung oder Verkleinerung nur eingewirkt, wenn die eine und/oder die andere der beiden Meßgrößen sich von dem ihr zugeordneten Sollwert entfernte. Der Nachteil dieser Ein-Aus-Regelung besteht in einer sehr großen Neigung zu Pendelungen und Überkorrekturen, die leicht zu einer Überfüllung der Mühle führen, welche erfahrungsgemäß auf Grund der verringerten Arbeitsfähigkeit — einer überfüllten Mühle nur sehr schwer zu beseitigen ist. Des weiteren ist auch noch von Nachteil, daß möglicherweise durch Störgrößen, die allein von der Beschaffenheit des Mahlgutes abhängen, eine Änderung der Mahlgutzufuhr eingeleitet wird, obwohl der Mühlenfüllungsgrad noch dem gewünschten Sollwert entspricht.

Um diese vorgenannten Nachteile auszuschalten, wurde bereits vom Anmelder vorgeschlagen, aus den beiden Meßgrößen, wie es an sich bereits für andere Regelungsprobleme (Kesselregelung, Kohlenstaubfeuerung) bekanntgeworden ist, einen Mischimpuls zu bilden, wobei dann aber die beiden Meßgrößen derart aufeinander abgestimmt sind, daß bei Zunahme der von der Mahlgeräuschintensität abgeleiteten Meßgröße und gleichzeitiger Abnahme der von der Leistungsaufnahme abgeleiteten Meßgröße, nämlich im Bereich kleiner Füllungsgrade, die zweitgenannte Meßgröße vorherrscht, während bei gleichzeitiger Abnahme bei der Meßgrößen, nämlich im Bereich großer Füllungsgrade, die erstgenannte Meßgröße vorherrscht.

Die vorliegende Erfindung bringt einen weiteren Vorschlag zur Lösung des gleichen Problems, welcher den Vorteil aufweist, daß in allen Bereichen des Mühlenfüllungsgrades die größtmögliche Empfindlichkeit erreicht wird, ohne daß hierzu eine Mischimpulsbildung erforderlich ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Regelung jeweils diejenige der beiden Meßgrößen verwendet, der.en Änderungskurve im Bereich des konstant zu haltenden Füllungsgrades den steileren Verlauf aufweist, wobei zur Überwachung gegebenenfalls die andere Meßgröße herangezogen wird, deren Änderungskurve den flacheren Verlauf zeigt.

Vorzugsweise werden kontinuierlich ein der augenblicklichen Leistungsaufnahme entsprechendes Lei-Verfahren zum Regeln des Füllungsgrades von Trommelmühlen

Anmelder: David Weston, Toronto, Ontario (Kanada)

Vertreter: Dr. rer. nat. F. Vollmer, Patentanwalt, Hamburg-Wandsbek, Schloßstr. 2-6

Beansprudite Priorität: V. St. v. Amerika vom 30. April 1954

David Weston, Toronto, Ontario (Kanada), ist als Erfinder genannt worden

stungs-Ist-Signal und ein der augenblicklichen Mahlgeräuschintensität entsprechendes Schall-Ist-Signal mit einem einstellbarenLeistungs-Bezugssignal bzw. einem einstellbaren Schall-Bezugssignal verglichen, um Leistungs- und Schall-Differenzsignale zu erzeugen, welche in solcher Weise auf eine gemeinsame Regelstrecke gegeben werden, daß bei ungestörtem Betrieb nur eines der Differenzsignale kontinuierlich auf die Mahlgutzufuhr im Sinne einer Beibehaltung des augenblicklichen Arbeitspunktes einwirkt und das andere Differenzsignal eine Überwachungsfunktion ausübt, um bei gestörtem Betrieb den Einfluß des erstgenannten Differenzsignales im Sinne einer Verminderung der Mahlgutzufuhr zu überflügeln. Es sei hier vermerkt, daß die Bildung von Differenzsignalen aus Soll- und Ist-Signalen an sich bereits von Kesselregelungen her bekannt ist. Die Differenzsignale der beiden Meßgrößen können auf die Gitter von zwei parallel geschalteten Elektronenröhren gegeben werden, und zwar so, daß die Bezugssignale der beiden Meßgrößen gegenüber ihren Ist-Signalen mit entgegengesetzter Polarität an den Gittern der Röhren eingespeist werden.

Um unerwünschte Störgeräusche von der Regelung fernzuhalten, werden für die Schallsignale nur die Frequenzen von mehr als 2000 Hz verwendet.

Nähere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 drei Mühlenbetriebskennlinien, die (A) den

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iiihlenaustrag, (B) die Leistungsaufnahme des Mühmmotors und (C) die inverse Mahlgeräuschintensität ti Abhängigkeit von dem Fülluiigsgrad der Mühle aneben,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen tegelanordnung,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer weiteren erfindungsemäßen Regelanordnung, bei der die eine Meßgröße ine Überwachungsfunktion übernimmt, und

Fig. 4 ein ausführlicheres elektrisches Schaltbild iner Regelanordnung gemäß Fig. 3.

Die in Fig. 1 dargestellte Kennlinie^ gibt den Müh- ;naustrag in t/h in Abhängigkeit vom Füllungsgrad er Mühle an. Da diese Kiirve bei einem bestimmten ^rüllungsgrad ein Maximum erreicht, ist man bei Lugelmühlen, Rohrmühlen, Schrotmühlen und derleichen, bei welchen die Körnung des ausgetragenen Mahlgutes von der Art der Mahlkörper und der Kornröße des Aufgabegutes abhängt, bestrebt, möglichst α der Nähe des Austragsmaximums zu arbeiten.

Bei Trommelmühlen ist die Körnung des ausgetragen Mahlgutes jedoch vom Füllungsgrad der Mühle bhängig, so daß sich der jeweils zu wählende Arbeitsunkt unabhängig vom maximalen Mühlenaustrag ach der gewünschten Körnung zu richten hat.

Die Kennlinie B, die die Leistungsaufnahme des /lühlenmotors in Abhängigkeit vom Füllungsgrad wiedergibt, zeigt einen ähnlichen Verlauf wie die Kenn- \nieA, da die Mahlarbeit, von Wirkungsgradschwanungen abgesehen, der zugeführten Energie proportioal ist. Die Maxima der Kurven- und B liegen dicht eieinander, brauchen jedoch nicht dem gleichen Füljngsgrad zu entsprechend Die Leistungsaufnahme ist η Fig. 1 als Signalspannung eines der Leistungsaufahme proportionalen Signals aufgetragen. Da die -iühle auch im leeren Zustand Energie aufnimmt, geht ie KurveS nicht durch den Koordinaten-Nullpunkt..

Die Kennlinie C entspricht dem Kehrwert der Mahleräuschintensität. Auch hier ist für den Kehrwert der lahlgeräuschintensität eine proportionale Signalspanung aufgetragen. Da das Mahlgeräusch bei schwach efüllter Mühle größer ist als bei stark gefüllter Mühle, at das inverse Schallsignal bei kleinen Füllungsgraden inen kleinen Wert und bei großen Füllungsgraden roße, steil anwachsende Werte. Das Schallsignal kann on hörbaren und nicht-hörbaren Mahlgeräuschen oder ■chwingungen hergeleitet werden. Vorzugsweise weren hierbei jedoch nur Frequenzen über 2000 Hz verwendet.

Der Vergleich der Kurven zeigt, daß der steilste Teil er Leistungskurve im Bereich kleiner Füllungsgrade nd der steilste Teil der Schallkurve im Bereich großer ullungsgrade liegt.

Das Neue und Erfinderische liegt nun darin, zur Regelung jeweils diejenige der beiden Meßgrößen zu erwenden, deren Änderungskurve im Bereich des onstant zu haltenden Füllungsgrades den steileren "erlauf aufweist, wobei zur Überwachung gegebenenills auch noch die andere Meßgröße herangezogen 'erden kann, deren Änderungskurve den flacheren Veriuf zeigt. Mit anderen Worten heißt dies, daß bei leinen Mühlenfüllungsgraden mit der von der Lei- :ungsaufnahme abhängigen Meßgröße (Leistungs- :euerung) und bei größeren Mühlenfüllungsgraden lit der von der Mahlgeräuschintensität abhängigen leßgröße (Schallsteuerung:) gesteuert wird.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verihrens wird zuerst der dem gewünschten Arbeitspunkt ltsprechende Füllungsgrad ermittelt. Dann wird für icsen Füllungsgräd die Steilheit der LeistungskurveB ·

mit der Steilheit der SchallkurveC verglichen und das dem steileren Verlauf entsprechende Signal als Steuersignal ausgewählt. Dann wird die Sollgröße des Steuersignals in dem gewünschten Arbeitspunkt entweder empirisch oder aus verfügbaren technischen Daten ermittelt und diese Größe als Bezugssignal verwendet, welches von einer Signalquelle kontinuierlich erzeugt wird. Dann kann das Steuersignal (Ist-Signal) fortlaufend mit dem Bezugssignal verglichen werden, um

ίο ein Differenzsignal zu erzeugen, mit dem die Aufgabe des Mahlgutes im Sinne einer Aufrechterhaltung des gewünschten Arbeitspunktes, d. h. des gewünschten Füllungsgrades, geregelt werden kann.

Wenn die Mühle, wie Fig. 1 zeigt, im Arbeitspunkt λ* der Austragkurve entsprechend dem Füllungsgrad W betrieben werden soll, überprüft man die Steigung der KurvenSundC in den Punkten Fund Z. Da die Kurve C die steilere ist, wird eine Schallsteuerung vorgenommen und als Schall-Bezugssignal eine Spannung entsprechend der Strecke YW verwendet.

Wenn die Mühle im PunktP der Austragkurve arbeiten soll, überprüft man die Steigung in den Punkten Q und R. Da die Steigung der Kurve B die größere ist, wird eine Leistungssteuerung vorgenommen und als Leistungs-Bezugssignal eine Spannung entsprechend der Strecke QS verwendet.

Wenn die Mühle in einem PunktT auf der Austragkurve betrieben werden soll, kann sowohl eine Schallals auch eine Leistungssteuerung vorgenommen werden, weil die Steigung der Leitungskurve B im Punkt U im wesentlichen gleich der Steigung der Schallkurve C im Punkt V ist.

AVenn es erwünscht ist, die Mahlgutaufgabe zusätzlich zu überwachen, um die Überlastung des Mühlenmotors oder das Uberschreiten sonstiger Betriebsbedingungen zu vermeiden, wird ein besonderes Überwachungssignal verwendet, welches bei Überschreiten der vorbestimmten Bedingungen das Steuersignal im Sinne einer Verminderung der Mahlgutaufgabe überflügel! Diese Überwachung ist besonders wichtig, wenn sich die physikalischen Eigenschaften des der Mühle zugeführten Gutes Veränderungen unterworfen sind, so daß sich die Leistungsaufnahme und/oder die Mahlgeräuschintensität auch unabhängig vom Füllungsgrad ändert. Als Überwachungssignal kann jeweils die nicht zum Steuern verwendete Meßgröße, deren Änderungskurve den flacheren Verlauf zeigt, verwendet werden.

Eine Steuerung ohne Überwachung zeigt das Schema der Fig. 2, in welcher das Kästchen 10 eine Quelle für ein Leistungs- oder Schall-Ist-Signal und das Kästchen 11 eine Bezugssignalquelle darstellt. Ist-Signal und Bezugssignal werden in einem durch das Kästchen 12 dargestellten Vergleichskreis verglichen. Das auf diese Weise erzeugte DifFerenzsignal wird in dem Verstärker 13 verstärkt und der die Mühle 15 speisenden Aufgabevorrichtung 14 zugeführt, um die Zufuhr im Sinne einer Konstanthaltung des gewählten Füllungsgrades zu beeinflussen.

Eine Steuerung mit Überwachung zeigt das Schema der Fig. 3. Das Kästchen 16 symbolisiert eine Überwachungssignalquelle, welchedie Steuerung des Systems übernimmt und die Mahlgutaufgabe zur Mühle herabsetzt, sobald ein Überwachungsbezugssignal überschritten wird.

Wenn z. B. eine Überlastung des Mühlenmotors verhindert werden soll, kann bei einer Schallsteuerung das Leistungssignal als Überwachungssignal verwendet werden, welches die Mahlgutzufuhr herabsetzt, sobald die vom Mühlenmotor aufgenommene Leistung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Claims (5)

Die Ist-Signale Die Schall-Signalquelle 10 kann aus einem elektrodynamischen Mikrophon, einem Verstärker und einem Gleichrichter bestehen. Gegebenenfalls wird dem Mikrophon auch ein Bandfilter nachgeschaltet, welches z.B. nur die Frequenzen über 2000 Hz durchläßt, da die Frequenzen unterhalb von 2000 Hz als Steuersignalquelle nicht besonders geeignet sind, weil ein erheblicher Teil des Schalles innerhalb dieser niedrigen Frequenzen vom Antrieb herrührt. Da die Mühle meistens bei relativ schwachen Mahlgeräuschen, d.h. bei größeren Füllungsgraden arbeitet, wird das Schallsignal vorzugsweise reversiert, d.h. als Kehrwert verwendet, wie es die Fig. 1 zeigt, um höhere Signalspannungen zu erhalten. Zur Erzeugung des von der Leistungsaufnahme des Mühlenmotors abhängigen Signals dienen Stromwandler im Motorspeisekreis oder ein Leistungsmesser, der dreiphasig oder auch in Aron-Schaltung angeschlossen sein kann. Die Bezugssignale Die in Fig. 2 und 3 durch das Kästchen 11 dargestellten Schaltungsteile bestehen im wesentlichen aus einer Einrichtung zur Erzeugung einer regelbaren Spannung, insbesondere einem Potentiometer, welches auf einen vorbestimmten gewünschten Wert eingestellt werden kann, und einem Gleichrichter. Der Vergleichskreis 30 Die durch das Kästchen 12 dargestellte Schaltung kann eine übliche Differenzschaltung, beispielsweise eine einfache Brückenschaltung sein, deren Ausgangssignal die gesuchte Differenz nach Größe und Richtung wiedergibt. Der Verstärker Die Funktion des beliebig aufgebauten Verstärkers besteht lediglich darin, das durch den Vergleichskreis erzeugte Signal so zu verstärken, daß es die Steuerung der Aufgabevorrichtung 14 übernehmen kann. Die Aufgabevorrichtung Al s Aufgabevorrichtung kann eine Anordnung dienen, bei der mit elektromagnetischen Impulsen eine Zubringerplatte in Schwingungen versetzt wird, um die Mahlgutaufgabe der Schwingungsamplituden proportional zu verändern. Eine weitere Möglichkeit bietet ein Förderband mit regelbarer Geschwindigkeit, welches unter dem Zufuhrbunker so angeordnet ist, daß es eine relativ konstant« Aufgabemenge je Längeneinheit aufnimmt. Hier ist die Aufgabe zur Mühle nahezu der Bandgeschwindigkeit proportional. Die Aufgabe kann gleichzeitig mit grobem und feinem Gut aus zwei oder mehr getrennten Speieberbunkern erfolgen. Die Überwachungssignale Wie bereits angegeben, kann das Überwachungssignal je nach der Art des Steuersignals entweder ein von der Leistung oder vom Schall abgeleitetes Signal sein. Das Überwachungssignal wird so zugeführt, daß es das System vor dem Überschreiten bestimmter Bedingungen schützt. Die Fig. 4 zeigt als Beispiel das Prinzipschaltbild einer Regelung durch das Schallsignal mit Überwachung durch das Leistungssignal. Das an der Klemme60 zugeführte Schall-Iet-Signal wird mit dem am Potentiometer 62 eingestellten Schall-Bezugssignal verglichen. Der Abgriff 62^4 des Potentiometers 62, welches aus der Klemme 61 gespeist wird, ist an das Gitter 63 der linken Hälfte der Duotriode64 angeschlossen. Das Potential dieses Gitters gegenüber der Kathode 65 bestimmt den Anodenstrom dieser Röhrenhälfte und damit das Potential des Punktes 66, weil an dem Anodenwiderstand 67 ein dem Anodenstrom proportionaler Spannungsfall auftritt. Unter normalen Betriebsbedingungen weist der Punkt 66 gegenüber der Klemme 68 ein negatives Potential von 50 Volt und gegenüber der Klemme 69 ein positives Potential von nahezu 50 Volt auf. Da die Spannung von 50 Volt dem Gitter 70 A einer weiteren Röhre 70 nicht zugeführt werden kann, wird diese Spannung an dem Widerstand 71 vermindert; der Spannungsfall an dem zwischen den Punkten 73 und 74 liegenden Widerstand 72 beträgt etwa 100 Volt. Unter diesen Bedingungen fließt ein Anodenstrom der Röhre 70 durch eine nicht dargestellte, an den Klemmen 75 und 68 angeschaltete Gleichstromsteuerwicklung der Aufgabevorrichtung. Das zur Überwachung dienende Leistungs-Ist-Sdgnal von einem Leistungsmesser wird an der Klemme77 zugeführt und an dem Potentiometer 78 mit einem am Abgriff 78^4 eingestellten Leistungs-Bezugs-Signal verglichen. Der Abgriff 78^4 des über die Klemme 77 ο gespeisten Potentiometers 78 ist mit dem Gitter 79 der rechten Hälfte der Röhre64 verbunden. Da die Kathode 80 der rechten Hälfte der Röhre 64 unter normalen Bedingungen mit der Klemme 69 verbunden ist, liegt das Gitter 79 gegenüber der Kathode 80 auf negativem Potential, so daß kein Strom fließt. Sobald aber die Spannung des Überwachungssignals ansteigt oder gegenüber der Klemme 69 und damit gegenüber der Kathode 80 der rechten Hälfte der Röhre 64 positiv wird, fließt ein Anodenstrom in der rechten Hälfte der Röhre. Dieser verstärkte Stromfluß vergrößert den Spannungsfall am Widerstand 67, wodurch das Potential am Punkt 66 und somit auch am Gitter 70^4 der Röhre 70 ebenfalls negativer wird. Hierdurch nimmt der Anodenstrom über die Klemmen 68 und 75 und somit über die Gleichstromsteuerwicklung der Aufgabevorrichtung ab. Die Klemmen 82 und 83 sind an eine 115-Volt-Wechselstromquelle angeschlossen und liefern über den Transformator 86 den Heizstrom für die Heizfäden 84 und 85 der Röhren 64 und 70. Die Klemmen 87 und 88 können mit Kondensatoren überbrückt werden, um die Stabilität des Systems zu erhöhen und erforderlichenfalls Pendelungen herabzusetzen. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regeln des Füllungsgrades von Trommelmühlen mittels zweier vom Füllungsgrad der Mühle abhängigen Meßgrößen, von denen die eine von der Leistungsaufnahme des Mühlenmotors und die andere von der Mahlgeräuschintensität abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung jeweils diejenige der beiden Meßgrößen verwendet wird, deren Änderungskurve im Bereich des konstant zu haltenden Füllungsgrades den steileren Verlauf aufweist, und daß zur Überwachung gegebenenfalls die andere Meßgröße herangezogen wird, deren Änderungskurve den flacheren Verlauf zeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich ein der augenblicklichen Leistungsaufnahme entsprechendes Leistungs-Ist-Signal und ein der augenblicklichen Mahlgeräuschintensität entsprechendes Schall-IstSignal mit einem einstellbaren Leistungs-Bezugs-

signal bzw. einem einstellbaren Schall-Bezugssignal verglichen werden, um Leistungs- und Schall-Differenzsignale zu erzeugen, welche in solcher Weise auf eine gemeinsame Regelstrecke gegeben werden, daß bei ungestörtem Betrieb nur eines der Differenzsignale kontinuierlich auf die Mahlgutzufuhr im Sinne einer Beibehaltung des augenblicklichen Arbeitspunktes einwirkt und das andere Differenzsignal eine Überwachungsfunktion ausübt, um bei gestörtem Betrieb den Einfluß des erstgenannten Differenzsignals im Sinne einer Verminderung der Mahlgutzufuhr zu überflügeln.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzsignale der beiden Meßgrößen auf die Gitter von zwei parallel geschalteten Elektronenröhren gegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugssignale der beiden Meßgrößen gegenüber ihren Ist-Signalen den Gittern der Elektronenröhren mit entgegengesetzter Polarität zugeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schallsignale nur die Frequenzen von mehr als 2000 Hz verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 240 822;
J. Förster: »Elektronische Regelschaltungen« in r ETZ 1952, Heft 7 (April 1952);
G. Schröder: Elektrische Kesselregelung, Sieens-Zeitschrift 1951, S. 193/194.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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