專利名稱：控制球磨機(jī)中煤的充填量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制供給待粉碎的煤的球磨機(jī)中充填量方法，在該方法中，球磨機(jī)包括一個旋轉(zhuǎn)安裝在兩個分開的軸承上的圓筒。這種雙錐形或其它的圓柱形外殼的圓筒式球磨機(jī)特別用于例如給粉煤爐的燃燒嘴供應(yīng)粉煤。
一方面為了避免球磨損太快，而另一方面為了獲得向燃燒嘴最佳輸送粉煤，必須持久地保證球磨機(jī)中煤的充填水平基本恒定。
用于控制球磨機(jī)充填水平的方法已有很多。第一種已知方法是以測量帶動球磨機(jī)圓筒旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)消耗的功率變化為基礎(chǔ)的。第二種已知方法立足于測量球磨機(jī)運轉(zhuǎn)時發(fā)出的聲音。第三種已知方法立足于在球磨機(jī)圓筒內(nèi)引入氣動探測器。最后，其它已知方法立足于在球磨機(jī)的圓筒內(nèi)使用γ射線探測儀，用于探測圓筒內(nèi)煤層的高、低水平。
一般而言，在上述已知方法中實施的測量取決于待粉碎煤的質(zhì)量，并且特別取決于其濕度和粒度。它們還取決于球的磨損。因此它們并不總是可靠的。
本發(fā)明的目的在于提出一種用于控制球磨機(jī)充填水平的方法，它借助于直接可靠的物理測量，不取決于待粉碎煤的質(zhì)量，并且特別是其濕度和粒度。本發(fā)明另外一個目的在于提出這樣一種控制方法，它可自動考慮球磨機(jī)運行時球的磨損和球磨機(jī)中球的更新。
因此，本發(fā)明的主題是一種用于控制球磨機(jī)充填水平的方法，球磨機(jī)中供給待粉碎材料、例如煤，在該方法中，球磨機(jī)包括一個旋轉(zhuǎn)安裝在兩個分開的軸承上的圓筒，其特征在于，通過放在支撐圓筒的軸承下的應(yīng)力計式稱重傳感器來測量圓筒的重量，將測得的重量與預(yù)先設(shè)定的值進(jìn)行比較，以調(diào)整球磨機(jī)待粉碎材料的供應(yīng)。
稱重是對球磨機(jī)煤的充填水平的直接物理測量，它不受由煤和球混合形成的粉碎團(tuán)塊的濕度和粒度的影響。因此，根據(jù)本發(fā)明的控制方法非常可靠。此外，這樣測得的重量可通過計算機(jī)程序方便地修正，以便考慮圓筒旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩的垂直分力、球隨時間的磨損以及球磨機(jī)內(nèi)球的更新。由此，根據(jù)本發(fā)明的方法可很精確地控制球磨機(jī)煤的充填水平。
根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例在下面進(jìn)行詳細(xì)描述并示于圖中。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的原理。
圖2是流程圖，示出了實施本發(fā)明的方法的計算機(jī)程序的處理步驟。
圖3示出了與球磨機(jī)運行相關(guān)的某些物理參數(shù)隨時間的變化。
圖4是球磨機(jī)的簡要正視圖，球磨機(jī)帶有稱重傳感器，用于實施本發(fā)明的方法。
圖5簡要示出了用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的稱重傳感器。
圖6簡要示出了在兩個支撐座之間稱重傳感器的布置。
圖7簡要示出了按三角形配置的兩個支撐座之間傳感器的布置。
圖1中，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，用于控制球磨機(jī)中煤的充填水平的測量系統(tǒng)10，包括一套應(yīng)力計式稱重傳感器11至16。這些傳感器放在支撐球磨機(jī)圓筒的兩個軸承的下面，圓筒旋轉(zhuǎn)安裝在一般為水平的軸上，傳感器用于提供代表圓筒及其負(fù)荷的重量測量的連續(xù)電信號。每一個稱重傳感器都被補(bǔ)償從而僅測量它所承受的壓力的垂直分力。
如
圖1所示，采用兩組稱重傳感器，每組三個，11至13和14至16。每組稱重傳感器放在支撐球磨機(jī)圓筒兩個端頭(軸頸)的兩個軸承的其中一個的下面。
傳感器11至16提供的信號被送入與之匹配的電子計算裝置19進(jìn)行校準(zhǔn)并發(fā)出一個例如符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4-20mA的連續(xù)電信號P，它僅代表圓筒內(nèi)的負(fù)荷重量(煤和球)?？梢灾?，信號P由傳感器11至16提供的不同信號匯總得出。
電子裝置19輸出的信號P被數(shù)字化，用于與比較器21內(nèi)預(yù)先確定的基礎(chǔ)設(shè)定值20對比，比較器的輸出施加于操縱球磨機(jī)原煤24供給裝置23的常規(guī)調(diào)節(jié)器22。特別是，比較器21的輸出用于調(diào)節(jié)供給裝置的運行速度，并且因此調(diào)節(jié)球磨機(jī)的原煤供給流量。
基礎(chǔ)設(shè)定值20對應(yīng)于球磨機(jī)煤的某一充填水平，從而根據(jù)球磨機(jī)內(nèi)裝的球的一定量，獲得煤的最佳粉碎。本領(lǐng)域技術(shù)人員都知道所述的最佳充填水平。
若球磨機(jī)的圓筒由齒輪系統(tǒng)傳動，齒輪系統(tǒng)包括一個環(huán)繞圓筒外殼的大齒輪，與球磨機(jī)圓筒轉(zhuǎn)軸同軸，并且有一個電動小齒輪與大齒輪嚙合，則圓筒旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩的垂直分力作用于稱重傳感器11至16測得的重量。這樣，根據(jù)垂直分力向上或向下，可在球磨機(jī)圓筒的重量上加上垂直分力，或者相反，從球磨機(jī)圓筒重量中減去垂直分力。由此得出，測得重量P不確切地反映球磨機(jī)圓筒內(nèi)的負(fù)荷。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，由電子計算裝置19提供的測得重量P，在進(jìn)入比較器21進(jìn)行比較前，被對應(yīng)于球磨機(jī)圓筒旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩垂直分力的重量值修正，而不是修正設(shè)定值20?？梢员３衷O(shè)定值20不變，以簡化操作者對粉碎過程的跟蹤。
球磨機(jī)圓筒旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩測量的實施較復(fù)雜。然而，通過以下關(guān)系，球磨機(jī)圓筒旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電動機(jī)所消耗的功率測量與驅(qū)動力矩值直接相關(guān)Pabs＝k·F·a·w其中-Pabs為電動機(jī)消耗的功率(瓦)-k為傳動系數(shù)-F為傳動力矩(牛頓)-a為傳動力矩杠桿力臂的長度(米)-w為圓筒轉(zhuǎn)速(弧度/秒)將傳動力矩施加在大齒輪上的軸與垂直線之間的角α恒定不變，并且k、a、w的大小也可視為恒定不變，因此，傳動力矩的垂直分力Fv和電動機(jī)消耗的功率Pabs隨線性規(guī)律變化，線性規(guī)律確定如下Fv＝Pabs/k1，其中k1為常數(shù)，等于k·a·w/cos(α)
在
圖1中可以看到，加法器30置于電子計算裝置19的輸出和比較器21之間，用代表傳動力矩垂直分力Fv的重量值，對測得重量P進(jìn)行修正。垂直分力Fv由模塊31提供，模塊的輸入端接收預(yù)先確定的常數(shù)k1和球磨機(jī)的電動機(jī)所消耗的功率Pabs的測量。
由球的磨損造成的球磨機(jī)圓筒內(nèi)負(fù)荷的重量損失也必須考慮，從而能精確控制球磨機(jī)煤的充填水平，因為與球相比煤的比重非常小。球的磨損率μ可通過實驗估算并作為基礎(chǔ)，在比較器21內(nèi)與設(shè)定值20作比較前，用于對測得重量P進(jìn)行修正。特別是，在
圖1中，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，例如用球磨機(jī)運行的公斤/時表示的磨損率μ是一個預(yù)先確定的常數(shù)，該常數(shù)乘以積分器50發(fā)出的球磨機(jī)運行總時數(shù)(用小時表示)，以提供獲得的重量值Pb，該值在加法器30中從測得重量P中減除，從而不在調(diào)節(jié)環(huán)路中通過加煤補(bǔ)償球的重量損失?？梢悦靼?，積分器50的運行如同一只由球磨機(jī)啟動和停止進(jìn)行控制的時鐘。
在
圖1中，用51示出了計算機(jī)程序，它匯總了模塊30、模塊31、比較器21、調(diào)節(jié)器22和積分器50的功能性。另外，它對手動操作52作出反應(yīng)，手動操作可迫使程序進(jìn)入特殊運行方式。程序51還控制與程序的特殊運行方式相關(guān)的信號燈53的工作或熄滅。
圖2示出了計算機(jī)程序51的運作流程。
在步驟100處，程序從數(shù)值20、33、34和積分器50的初始化開始。正如下面出現(xiàn)的，程序的特殊運行方式對應(yīng)于數(shù)據(jù)校準(zhǔn)步驟，這些數(shù)據(jù)與考慮球的更新相關(guān)。在程序中，所述校準(zhǔn)步驟定期啟動，例如每100或200小時。該校準(zhǔn)步驟的自動啟動通過一個特殊的計數(shù)器監(jiān)控，該計數(shù)器在下面被稱為校準(zhǔn)計數(shù)器。然后在步驟101處，程序采集電子計算裝置19輸出端提供的測得重量P的瞬時值。如上所述，該值對應(yīng)于電子計算裝置19提供的達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)4-20mA的連續(xù)信號采樣。
接下來是步驟104，程序?qū)y得重量P實施與球的磨損相關(guān)的校正Pb，而在步驟105處，進(jìn)行與傳動力矩效應(yīng)相關(guān)的校正Fv。
在步驟106后，經(jīng)過校正的測得重量由積分和導(dǎo)數(shù)比例(PID)式調(diào)節(jié)算法處理，而調(diào)節(jié)值在步驟107中用于控制供給裝置，以調(diào)節(jié)球磨機(jī)輸入處的煤流量。
接下來，程序在處理步驟101上形成回路，該處理回路可自動控制球磨機(jī)的充填水平，從而保證球磨機(jī)圓筒內(nèi)煤的水平恒定不變。
現(xiàn)在，將描述程序的特殊運行方式，它對應(yīng)于與球磨機(jī)球的更新相關(guān)的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)步驟。
在步驟101和104之間，考慮了檢測步驟102，用于探測操作者手動控制52的動作。如果探測到該控制動作，程序進(jìn)入下一個步驟108。在否定狀態(tài)時，則進(jìn)入下個步驟103。
在步驟108處，程序控制信號燈53的啟動。信號燈可以例如是一個發(fā)光指示燈，用于告訴操作者校準(zhǔn)步驟正在執(zhí)行。
然后由步驟109繼續(xù)處理，在該步驟，校準(zhǔn)計數(shù)器進(jìn)行初始化。
接下來是步驟111，程序控制球磨機(jī)供給裝置的減速，以清空圓筒內(nèi)滯留的儲藏煤，而在步驟112，電動機(jī)消耗的功率范圍的時間變化被記錄下來，以便確定最大范圍。特別是，通過參見圖3，曲線P表示供給裝置以及球磨機(jī)正常運行時、接著在供給裝置減速時以及在供給裝置及球磨機(jī)恢復(fù)正常運行后，電動機(jī)消耗的功率及功率范圍的時間變化。曲線A示出了供給裝置的速度變化，而曲線0示出了在所述供給裝置不同運行階段中，球磨機(jī)發(fā)出的噪聲是如何變化的。在圖3中可以看到，電動機(jī)消耗的功率在圖3中作為校準(zhǔn)步驟示出的供給裝置減速階段沿圓頂形曲線走。用Ppic示出的最大曲線P對應(yīng)的時間為球磨機(jī)圓筒內(nèi)滯留的煤儲量完全被消耗。
接著是步驟113，程序確定Ppic值，它對應(yīng)于校準(zhǔn)步驟電動機(jī)消耗功率的極值。
步驟114，在步驟113獲得的Ppic值和上一個校正步驟確定和記錄的Ppic值之間的差的基礎(chǔ)上，程序確定自上個校正步驟以來球的重量損失。
在步驟115，程序根據(jù)步驟114確定的球的重量損失，校準(zhǔn)磨損率。
在步驟116，在寄存器中記錄步驟113確定的Ppic值，用于與下一個步驟113確定的新的Ppic值進(jìn)行對比。
在步驟117，程序?qū)┙o裝置進(jìn)行加速，使其恢復(fù)正常運行，而接下來是步驟118，程序控制信號裝置53的熄滅。在圖3的曲線A上，可以看到供給裝置的速度是如何隨著所述步驟111和117的鏈接而變化的。
應(yīng)該明白，在根據(jù)本發(fā)明的方法的該實施方式中，更新球磨機(jī)內(nèi)的球時不停止粉碎。例如，球通過供給裝置進(jìn)入球磨機(jī)。在給球磨機(jī)裝球時，重要的是操作者要啟動校準(zhǔn)步驟，以免在校正測得重量中考慮的球磨損出現(xiàn)偏差。
在步驟102和步驟104之間，考慮了步驟103，在該步驟中，程序系統(tǒng)地檢測校準(zhǔn)計數(shù)器，以自動啟動校準(zhǔn)步驟。在探測校準(zhǔn)步驟的情況下，如上述已經(jīng)描述的，程序在步驟108繼續(xù)處理。校準(zhǔn)步驟自動啟動，即使操作者沒有通過手動控制它們的啟動。因此，所述自動啟動的校準(zhǔn)步驟考慮了球磨機(jī)中球的正常磨損，從而使正常磨損造成的球的重量損失的校正最佳化。
圖4簡要地示出一種煤的球磨機(jī)，在此，它有一個圍繞水平軸A旋轉(zhuǎn)的圓柱形外殼的圓筒200，并且它的兩端有圓錐部分201和202收尾，分別支撐在兩個軸承203和204上，兩個軸承沿軸A彼此分開。該球磨機(jī)用于準(zhǔn)備粉煤，保證爐子燃燒嘴的供料。圖4中未示出待粉碎煤的供給機(jī)構(gòu)。應(yīng)該明白，待粉碎煤和干燥氣體分別通過將圓筒的各圓錐端頭延長的環(huán)形部分或軸頸201或202引入，而干燥氣體中的粉煤則通過與原煤反方向的所述軸頸排出。圓筒200裝有金屬球或其它通過壓碎或搗碎對待粉碎煤進(jìn)行粉碎的硬質(zhì)材料的粉碎件。
當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的方法適用于其外殼不是圓柱形圓筒的球磨機(jī)，例如雙圓錐形，截錐形等等。
如圖4中看到的，稱重傳感器11至13和14至16放在軸承203、204的下面，用于承受球磨機(jī)圓筒的全部重量。特別是在圖6中，三個傳感器11至13放在兩個平行的托210、211之間，托本身水平放在軸承203和放在地面上的底座205之間。放在軸承202和底座206之間的傳感器14至16的安裝完全一樣。
圖5簡要地示出了諸如11的稱重傳感器。這是一個金屬圓柱體300，中間部分被削去以形成大梁，由施加在支撐吊塊301上的壓力效應(yīng)作剪切工作。如上面明確的，采用的傳感器為補(bǔ)償形，用以考慮吊塊301承受的壓力的垂直分力。
在圖7中，可以看到傳感器11至13按三角形配置在托架211的平面上。傳感器14至16以相似的方式布置成三角形。三個稱重傳感器布置成三角形可獲得一個相對于圓筒轉(zhuǎn)軸A對稱的配置和匯合在該軸上的重力中心。為實施本方法所采用的稱重傳感器可以例如是NobelElectronik公司銷售的傳感器。
權(quán)利要求
1.用于控制球磨機(jī)的充填水平的方法，球磨機(jī)中供給待粉碎材料，并有一個圓筒(200)，旋轉(zhuǎn)安裝在兩個分開的軸承(201，201)上，所述方法在于，通過放在支撐球磨機(jī)圓筒軸承下的應(yīng)力計式稱重傳感器(11-16)測量圓筒的重量，將測得重量與預(yù)先確定的設(shè)定值進(jìn)行比較，以調(diào)節(jié)球磨機(jī)待粉碎材料的供應(yīng)，其特征在于，在對比步驟之前，用第一重量值(Fv)對測得重量進(jìn)行修正，第一重量值代表圓筒旋轉(zhuǎn)傳動力矩形成的力的垂直分力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，第一重量值通過測量圓筒旋轉(zhuǎn)傳動電機(jī)的功率(Pabs)獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在對比步驟前，用第二重量值(Pb)對測得重量進(jìn)行修正，第二重量值代表球隨時間磨損造成的球的重量損失，并考慮球磨機(jī)內(nèi)球的更新階段。
4.用于實施權(quán)利要求1至3之一的球磨機(jī)充填水平的控制方法的裝置，所述球磨機(jī)供給待粉碎材料，在支撐球磨機(jī)圓筒的每一個軸承(203，204)的下面，有三個應(yīng)力計式稱重傳感器(11，12，13，14，15，16)，按三角形配置在一個平面上。
全文摘要
控制球磨機(jī)的充填水平的方法,球磨機(jī)中供給待粉碎材料,并有一個圓筒(200),旋轉(zhuǎn)安裝在兩個分開的軸承上,所述方法在于,通過放在支撐球磨機(jī)圓筒軸承下的應(yīng)力計式稱重傳感器(11－16)測量圓筒的重量,將測得重量與預(yù)先確定的設(shè)定值進(jìn)行比較,以調(diào)節(jié)球磨機(jī)待粉碎材料的供應(yīng),在對比步驟之前,用第一重量值(Fv)對測得重量進(jìn)行修正,第一重量值代表圓筒旋轉(zhuǎn)傳動力矩形成的力的垂直分力。
文檔編號B02C17/00GK1348398SQ0080623
公開日2002年5月8日 申請日期2000年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月15日
發(fā)明者丹尼爾·豐塔尼耶, 雅克·巴爾博 申請人:阿爾斯托姆公司