专利名称：控制球磨机中煤的充填量的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制供给待粉碎的煤的球磨机中充填量方法，在该方法中，球磨机包括一个旋转安装在两个分开的轴承上的圆筒。这种双锥形或其它的圆柱形外壳的圆筒式球磨机特别用于例如给粉煤炉的燃烧嘴供应粉煤。
一方面为了避免球磨损太快，而另一方面为了获得向燃烧嘴最佳输送粉煤，必须持久地保证球磨机中煤的充填水平基本恒定。
用于控制球磨机充填水平的方法已有很多。第一种已知方法是以测量带动球磨机圆筒旋转的电动机消耗的功率变化为基础的。第二种已知方法立足于测量球磨机运转时发出的声音。第三种已知方法立足于在球磨机圆筒内引入气动探测器。最后，其它已知方法立足于在球磨机的圆筒内使用γ射线探测仪，用于探测圆筒内煤层的高、低水平。
一般而言，在上述已知方法中实施的测量取决于待粉碎煤的质量，并且特别取决于其湿度和粒度。它们还取决于球的磨损。因此它们并不总是可靠的。
本发明的目的在于提出一种用于控制球磨机充填水平的方法，它借助于直接可靠的物理测量，不取决于待粉碎煤的质量，并且特别是其湿度和粒度。本发明另外一个目的在于提出这样一种控制方法，它可自动考虑球磨机运行时球的磨损和球磨机中球的更新。
因此，本发明的主题是一种用于控制球磨机充填水平的方法，球磨机中供给待粉碎材料、例如煤，在该方法中，球磨机包括一个旋转安装在两个分开的轴承上的圆筒，其特征在于，通过放在支撑圆筒的轴承下的应力计式称重传感器来测量圆筒的重量，将测得的重量与预先设定的值进行比较，以调整球磨机待粉碎材料的供应。
称重是对球磨机煤的充填水平的直接物理测量，它不受由煤和球混合形成的粉碎团块的湿度和粒度的影响。因此，根据本发明的控制方法非常可靠。此外，这样测得的重量可通过计算机程序方便地修正，以便考虑圆筒旋转驱动力矩的垂直分力、球随时间的磨损以及球磨机内球的更新。由此，根据本发明的方法可很精确地控制球磨机煤的充填水平。
根据本发明的方法的实施例在下面进行详细描述并示于图中。
图1示出了根据本发明的方法的原理。
图2是流程图，示出了实施本发明的方法的计算机程序的处理步骤。
图3示出了与球磨机运行相关的某些物理参数随时间的变化。
图4是球磨机的简要正视图，球磨机带有称重传感器，用于实施本发明的方法。
图5简要示出了用于实施根据本发明的方法的称重传感器。
图6简要示出了在两个支撑座之间称重传感器的布置。
图7简要示出了按三角形配置的两个支撑座之间传感器的布置。
图1中，在根据本发明的方法中，用于控制球磨机中煤的充填水平的测量系统10，包括一套应力计式称重传感器11至16。这些传感器放在支撑球磨机圆筒的两个轴承的下面，圆筒旋转安装在一般为水平的轴上，传感器用于提供代表圆筒及其负荷的重量测量的连续电信号。每一个称重传感器都被补偿从而仅测量它所承受的压力的垂直分力。
如
图1所示，采用两组称重传感器，每组三个，11至13和14至16。每组称重传感器放在支撑球磨机圆筒两个端头(轴颈)的两个轴承的其中一个的下面。
传感器11至16提供的信号被送入与之匹配的电子计算装置19进行校准并发出一个例如符合工业标准4-20mA的连续电信号P，它仅代表圆筒内的负荷重量(煤和球)。可以知道，信号P由传感器11至16提供的不同信号汇总得出。
电子装置19输出的信号P被数字化，用于与比较器21内预先确定的基础设定值20对比，比较器的输出施加于操纵球磨机原煤24供给装置23的常规调节器22。特别是，比较器21的输出用于调节供给装置的运行速度，并且因此调节球磨机的原煤供给流量。
基础设定值20对应于球磨机煤的某一充填水平，从而根据球磨机内装的球的一定量，获得煤的最佳粉碎。本领域技术人员都知道所述的最佳充填水平。
若球磨机的圆筒由齿轮系统传动，齿轮系统包括一个环绕圆筒外壳的大齿轮，与球磨机圆筒转轴同轴，并且有一个电动小齿轮与大齿轮啮合，则圆筒旋转驱动力矩的垂直分力作用于称重传感器11至16测得的重量。这样，根据垂直分力向上或向下，可在球磨机圆筒的重量上加上垂直分力，或者相反，从球磨机圆筒重量中减去垂直分力。由此得出，测得重量P不确切地反映球磨机圆筒内的负荷。
在根据本发明的方法中，由电子计算装置19提供的测得重量P，在进入比较器21进行比较前，被对应于球磨机圆筒旋转驱动力矩垂直分力的重量值修正，而不是修正设定值20。可以保持设定值20不变，以简化操作者对粉碎过程的跟踪。
球磨机圆筒旋转驱动力矩测量的实施较复杂。然而，通过以下关系，球磨机圆筒旋转驱动电动机所消耗的功率测量与驱动力矩值直接相关Pabs＝k·F·a·w其中-Pabs为电动机消耗的功率(瓦)-k为传动系数-F为传动力矩(牛顿)-a为传动力矩杠杆力臂的长度(米)-w为圆筒转速(弧度/秒)将传动力矩施加在大齿轮上的轴与垂直线之间的角α恒定不变，并且k、a、w的大小也可视为恒定不变，因此，传动力矩的垂直分力Fv和电动机消耗的功率Pabs随线性规律变化，线性规律确定如下Fv＝Pabs/k1，其中k1为常数，等于k·a·w/cos(α)
在
图1中可以看到，加法器30置于电子计算装置19的输出和比较器21之间，用代表传动力矩垂直分力Fv的重量值，对测得重量P进行修正。垂直分力Fv由模块31提供，模块的输入端接收预先确定的常数k1和球磨机的电动机所消耗的功率Pabs的测量。
由球的磨损造成的球磨机圆筒内负荷的重量损失也必须考虑，从而能精确控制球磨机煤的充填水平，因为与球相比煤的比重非常小。球的磨损率μ可通过实验估算并作为基础，在比较器21内与设定值20作比较前，用于对测得重量P进行修正。特别是，在
图1中，在根据本发明的方法中，例如用球磨机运行的公斤/时表示的磨损率μ是一个预先确定的常数，该常数乘以积分器50发出的球磨机运行总时数(用小时表示)，以提供获得的重量值Pb，该值在加法器30中从测得重量P中减除，从而不在调节环路中通过加煤补偿球的重量损失。可以明白，积分器50的运行如同一只由球磨机启动和停止进行控制的时钟。
在
图1中，用51示出了计算机程序，它汇总了模块30、模块31、比较器21、调节器22和积分器50的功能性。另外，它对手动操作52作出反应，手动操作可迫使程序进入特殊运行方式。程序51还控制与程序的特殊运行方式相关的信号灯53的工作或熄灭。
图2示出了计算机程序51的运作流程。
在步骤100处，程序从数值20、33、34和积分器50的初始化开始。正如下面出现的，程序的特殊运行方式对应于数据校准步骤，这些数据与考虑球的更新相关。在程序中，所述校准步骤定期启动，例如每100或200小时。该校准步骤的自动启动通过一个特殊的计数器监控，该计数器在下面被称为校准计数器。然后在步骤101处，程序采集电子计算装置19输出端提供的测得重量P的瞬时值。如上所述，该值对应于电子计算装置19提供的达到标准4-20mA的连续信号采样。
接下来是步骤104，程序对测得重量P实施与球的磨损相关的校正Pb，而在步骤105处，进行与传动力矩效应相关的校正Fv。
在步骤106后，经过校正的测得重量由积分和导数比例(PID)式调节算法处理，而调节值在步骤107中用于控制供给装置，以调节球磨机输入处的煤流量。
接下来，程序在处理步骤101上形成回路，该处理回路可自动控制球磨机的充填水平，从而保证球磨机圆筒内煤的水平恒定不变。
现在，将描述程序的特殊运行方式，它对应于与球磨机球的更新相关的数据校准步骤。
在步骤101和104之间，考虑了检测步骤102，用于探测操作者手动控制52的动作。如果探测到该控制动作，程序进入下一个步骤108。在否定状态时，则进入下个步骤103。
在步骤108处，程序控制信号灯53的启动。信号灯可以例如是一个发光指示灯，用于告诉操作者校准步骤正在执行。
然后由步骤109继续处理，在该步骤，校准计数器进行初始化。
接下来是步骤111，程序控制球磨机供给装置的减速，以清空圆筒内滞留的储藏煤，而在步骤112，电动机消耗的功率范围的时间变化被记录下来，以便确定最大范围。特别是，通过参见图3，曲线P表示供给装置以及球磨机正常运行时、接着在供给装置减速时以及在供给装置及球磨机恢复正常运行后，电动机消耗的功率及功率范围的时间变化。曲线A示出了供给装置的速度变化，而曲线0示出了在所述供给装置不同运行阶段中，球磨机发出的噪声是如何变化的。在图3中可以看到，电动机消耗的功率在图3中作为校准步骤示出的供给装置减速阶段沿圆顶形曲线走。用Ppic示出的最大曲线P对应的时间为球磨机圆筒内滞留的煤储量完全被消耗。
接着是步骤113，程序确定Ppic值，它对应于校准步骤电动机消耗功率的极值。
步骤114，在步骤113获得的Ppic值和上一个校正步骤确定和记录的Ppic值之间的差的基础上，程序确定自上个校正步骤以来球的重量损失。
在步骤115，程序根据步骤114确定的球的重量损失，校准磨损率。
在步骤116，在寄存器中记录步骤113确定的Ppic值，用于与下一个步骤113确定的新的Ppic值进行对比。
在步骤117，程序对供给装置进行加速，使其恢复正常运行，而接下来是步骤118，程序控制信号装置53的熄灭。在图3的曲线A上，可以看到供给装置的速度是如何随着所述步骤111和117的链接而变化的。
应该明白，在根据本发明的方法的该实施方式中，更新球磨机内的球时不停止粉碎。例如，球通过供给装置进入球磨机。在给球磨机装球时，重要的是操作者要启动校准步骤，以免在校正测得重量中考虑的球磨损出现偏差。
在步骤102和步骤104之间，考虑了步骤103，在该步骤中，程序系统地检测校准计数器，以自动启动校准步骤。在探测校准步骤的情况下，如上述已经描述的，程序在步骤108继续处理。校准步骤自动启动，即使操作者没有通过手动控制它们的启动。因此，所述自动启动的校准步骤考虑了球磨机中球的正常磨损，从而使正常磨损造成的球的重量损失的校正最佳化。
图4简要地示出一种煤的球磨机，在此，它有一个围绕水平轴A旋转的圆柱形外壳的圆筒200，并且它的两端有圆锥部分201和202收尾，分别支撑在两个轴承203和204上，两个轴承沿轴A彼此分开。该球磨机用于准备粉煤，保证炉子燃烧嘴的供料。图4中未示出待粉碎煤的供给机构。应该明白，待粉碎煤和干燥气体分别通过将圆筒的各圆锥端头延长的环形部分或轴颈201或202引入，而干燥气体中的粉煤则通过与原煤反方向的所述轴颈排出。圆筒200装有金属球或其它通过压碎或捣碎对待粉碎煤进行粉碎的硬质材料的粉碎件。
当然，根据本发明的方法适用于其外壳不是圆柱形圆筒的球磨机，例如双圆锥形，截锥形等等。
如图4中看到的，称重传感器11至13和14至16放在轴承203、204的下面，用于承受球磨机圆筒的全部重量。特别是在图6中，三个传感器11至13放在两个平行的托210、211之间，托本身水平放在轴承203和放在地面上的底座205之间。放在轴承202和底座206之间的传感器14至16的安装完全一样。
图5简要地示出了诸如11的称重传感器。这是一个金属圆柱体300，中间部分被削去以形成大梁，由施加在支撑吊块301上的压力效应作剪切工作。如上面明确的，采用的传感器为补偿形，用以考虑吊块301承受的压力的垂直分力。
在图7中，可以看到传感器11至13按三角形配置在托架211的平面上。传感器14至16以相似的方式布置成三角形。三个称重传感器布置成三角形可获得一个相对于圆筒转轴A对称的配置和汇合在该轴上的重力中心。为实施本方法所采用的称重传感器可以例如是NobelElectronik公司销售的传感器。
权利要求
1.用于控制球磨机的充填水平的方法，球磨机中供给待粉碎材料，并有一个圆筒(200)，旋转安装在两个分开的轴承(201，201)上，所述方法在于，通过放在支撑球磨机圆筒轴承下的应力计式称重传感器(11-16)测量圆筒的重量，将测得重量与预先确定的设定值进行比较，以调节球磨机待粉碎材料的供应，其特征在于，在对比步骤之前，用第一重量值(Fv)对测得重量进行修正，第一重量值代表圆筒旋转传动力矩形成的力的垂直分力。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，第一重量值通过测量圆筒旋转传动电机的功率(Pabs)获得。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在对比步骤前，用第二重量值(Pb)对测得重量进行修正，第二重量值代表球随时间磨损造成的球的重量损失，并考虑球磨机内球的更新阶段。
4.用于实施权利要求1至3之一的球磨机充填水平的控制方法的装置，所述球磨机供给待粉碎材料，在支撑球磨机圆筒的每一个轴承(203，204)的下面，有三个应力计式称重传感器(11，12，13，14，15，16)，按三角形配置在一个平面上。
全文摘要
控制球磨机的充填水平的方法,球磨机中供给待粉碎材料,并有一个圆筒(200),旋转安装在两个分开的轴承上,所述方法在于,通过放在支撑球磨机圆筒轴承下的应力计式称重传感器(11－16)测量圆筒的重量,将测得重量与预先确定的设定值进行比较,以调节球磨机待粉碎材料的供应,在对比步骤之前,用第一重量值(Fv)对测得重量进行修正,第一重量值代表圆筒旋转传动力矩形成的力的垂直分力。
文档编号B02C17/00GK1348398SQ0080623
公开日2002年5月8日 申请日期2000年4月7日 优先权日1999年4月15日
发明者丹尼尔·丰塔尼耶, 雅克·巴尔博 申请人:阿尔斯托姆公司