专利名称：对具有至少一台磨机尤其矿磨机或者水泥磨机的磨机系统进行控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于磨机系统进行控制的方法以及一种相应的控制装置和一种相应的磨机系统。
背景技术：
本发明涉及磨机尤其管磨机比如球磨机或者SAG磨机(SAG=Sem1-AutogenousGrinding Mills (半自磨机))的控制。这些磨机用于磨碎粗粒状的材料比如矿石或者水泥。为此向磨机体输送有待磨碎的物料并且通过磨机体的旋转通过颗粒的碰撞并且通过循环的物料内部的摩擦来粉碎所述物料。通常在自磨机中仅仅将磨料输送给所述磨机体。在SAG磨机中还额外地将钢珠添加到所述磨料中，用于支持磨碎过程。球磨机包含非常大的份额的钢珠，因而磨碎过程主要通过所述钢珠来引起。为了使上面所描述的磨机的磨机体旋转而需要电能，用所述电能来驱动相应的电动机。这种电能从电网中取用。能量需求在此奇高无比并且对于SAG磨机来说处于高达30MW的范围内。矿磨机一般消耗世界范围内的电能生产的大约3%。由于在发电方面可更新的能量的增加，在电网中提供的电功率或者能量方面经常出现波动。因而存在着使较大的电流消耗设备比如上面所描述的磨机的能耗与波动的在电网中提供的能量相匹配的需求。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种用于对磨机系统进行控制的方法，使得所述磨机系统的能耗与电网相匹配，所述磨机系统从所述电网中获得电功率。该任务通过一种按权利要求1的方法或者按权利要求12的装置或者按权利要求
14的磨机系统得到解决。本发明的改进方案在从属权利要求中得到了定义。所述按本发明的方法用于对具有至少一台磨机尤其矿磨机或者水泥磨机的磨机系统进行控制，其中对于所述磨机系统的运行来说从电网中取用电功率，在此用该电功率来引起至少一个磨机体的旋转，由此将输送给所述至少一个磨机体的物料粉碎。在所述按本发明的方法的范围内，为所述磨机系统预先给定待从所述电网中获得的额定功率消耗，并且如此调节所述磨机系统的一个或者多个调整参量，使得从所述电网中取用的(电)功率相当于所述额定功率消耗。所述额定功率消耗的定义在此应该广义地来理解并且除了预先给定的功率范围或者预先给定的功率之外也可以包括相应的用于预先给定的时间段的功率并且由此也可以包括能量值或者能量间隔。同样，所取用的功率的概念可以涉及用于预先确定的时间段的功率并且由此涉及能量。所述额定功率消耗或者所取用的功率的概念可以纯粹地涉及通过所述磨机系统引起的功率消耗，必要时所述额定功率消耗或者所取用的功率也可以涉及一个更大的包括所述磨机系统的系统的功率消耗。本发明基于这样的构思，即磨机的运行不仅可以在内部得到优化，而且可以以合适地确定的额定功率消耗的形式对外部的参量加以考虑。由此比如可以保证，所述磨机系统的功率消耗不超过预先给定的参量或者处于预先给定的范围之内，因而在电网中不会出现过度的负荷。同样可以如此设计所述磨机系统的运行，从而如下面还要详细描述的一样通过所述磨机系统来向电网提供相应的调节功率或者调节能量。所述按本发明的方法对于具有较高的电流消耗的磨机系统来说具有特殊的优点。因此，本发明优选用在相应的磨机系统中，该磨机系统包括管磨机和/或SAG磨机和/或球磨机，所述管磨机和/或SAG磨机和/或球磨机具有很高的处于数兆瓦的范围内的电能的需求。为了在所述按本发明的方法的范围内使所述调节不是纯粹地取决于额定功率消耗，在一种优选的变型方案中如此对所述调整参量进行调节，从而达到所磨碎的物料的最低产量和/或所磨碎的物料的最低质量。所述最低产量在此相当于每时间单位所生产的所磨碎的物料的量。所述最低质量可以以不同的方式来确定，比如所述最低质量可以通过所磨碎的物料的相应的粒度或者所磨碎的物料的其它特性来规定。在所述按本发明的方法在一种特别优选的实施方式中，所述磨机系统用于将调节功率提供给电网。目前通过相应的发电站短期地将调节功率输送给电网，其中现在将磨机系统的形式的能量负载用于提供这种调节功率。调节功率的概念在此应该广义地来理解并且不仅包括每时间的能量的形式的纯粹的功率，而且必要时也包括预先给定的时间间隔中的功率并且由此包括调节能量。为了将所述磨机系统用于提供调节功率，在所述按本发明的方法的范围内所述预先给定的额定功率消耗通过电网中的预先给定的调节功率需求来规定，其中这种调节功率需求也可以代表着用于预先确定的时间单位的功率需求并且由此可以代表着调节能量需求。在此如此对所述磨机系统的调整参量进行调节，从而以预先给定的调节功率需求为幅度来降低从电网中取用的功率，从而通过所述磨机的能耗的降低来提供所需要的调节功率。所述一般随时间波动的调节功率需求可以以合适的方式来信号通知所述磨机系统，方法比如是电网的运营商将刚好需要的调节功率需求通知给所述磨机系统。必要时也存在着这样的可能性，即所述磨机系统本身探测到电网中的调节功率需求，其中相应的探测方法本身为人所知。比如可以通过电网频率的减小来确定调节功率需求。在所述按本发明的方法的另一种实施方式中，所述额定功率消耗也可以通过预先给定的功率范围来规定，其中如此调节所述磨机系统的调整参量，使得至少由所述磨机系统以及尤其也由包括所述磨机系统的总设备的其它组件所取用的功率处于预先给定的功率范围之内。所述功率范围在此可以通过电网运营商来预先给定并且如此加以选择，从而在所述磨机系统的电流消耗的范围内不出现太太的波动。同样，所述预先给定的额定功率范围可以通过所述磨机系统或者总设备的运营商来确定。比如所述磨机系统或者总设备的运营商在所述功率范围的规定内可以考虑到与电网运营商签订的合同，所述合同通常在超过或者低于相应的用于从电网中取用的功率的阈值时规定较高的罚款。根据所述阈值，而后可以定义所述预先给定的功率范围，用于由此避免罚款。作为在所述按本发明的方法中调节的调整参量，尤其考虑这样的对所述磨机系统的功率消耗具有显著影响的调整参量。优选所述调整参量在此包括所述至少一个磨机体的转速，因为这种转速引起为所述磨机系统的驱动装置所需要的电功率并且由此极大地取决于从所述电网中取用的功率。但是在按本发明的调节的范围内也可以考虑到其它任意的调整参量，所述调整参量对能耗有影响或者用所述调整参量可以对所述磨机的能耗并且由此对生产过程进行优化。尤其所述调整参量可以包括在至少一个磨机体旋转时向其输送的物料的量。同样在至少一个磨机体旋转时向其输送的水的量在控制所述磨机系统时也可以得到考虑。在管磨机中，一般总是在添加水的情况下进行磨碎过程。除此以外，作为调整参量可以考虑到一个或者多个在所述磨机系统中使用的水力旋转分离器单元的设定。水力旋转分离器单元在此用于根据粒度来分离所磨碎的物料，从而将这样的还没有达到所期望的粒度的物料再次输送给所述磨机。通过所述水力旋转分离器单元的相应的匹配，可以调整所述磨机的能量需求并且由此匹配来自的电网的功率消耗。比如可以如此改变通过所述水力旋转分离器单元实施的分离过程，从而提高最小粒度，自所述最小粒度起不再将所磨碎的物料输送给所述磨机。由此可以节省能量，因为更少的物料被回输给所述磨机体。在所述按本发明的方法的一种特别优选的实施方式中，在所述磨机系统的以所磨碎的物料的每质量单位的尽可能少的能耗和/或所磨碎的物料的尽可能大的生产量(也就是每时间单位生产的磨碎的物料的尽可能大的量)和/或所磨碎的物料的尽可能高的产品质量和/或所述磨机系统的尽可能小的磨损的优化目标进行的优化的基础上对所述调整参量进行优化。在此所述优化的辅助条件在于，从电网中取用的功率相当于所述额定功率消耗。由此可以以简单的方式在考虑到预先给定的额定功率消耗的情况下在上面提到的优化目标中的一个或者多个优化目标的基础上实现所述磨机系统的尽可能最佳的运行。在考虑到多个优化目标的时，可以以合适的方式通过相应的加权因数对单个优化目标进行加权。优选除了上面提到的与所述额定功率消耗有关的辅助条件之外，在优化时也还将一个或者多个另外的辅助条件考虑在内。在一种优选的实施方式中，在此作为另外的辅助条件考虑到所磨碎的物料的上面已经提到的最低产量或者所磨碎的物料的上面已经提到的最低质量。所述另外的辅助条件在此在于，达到最低产量和/或最低质量。在所述按本发明的方法的一种特别优选的实施方式中，所述调整参量的调节用一种本身已知的模型预测的调节器来进行，该模型预测的调节器基于所述磨机的总模型，所述总模型根据所述调整参量的变化来预测所述磨机的一个或者多个工作参量。所述模型预测的调节在此本身从现有技术中为人所知并且不再进行详细描述。在一种优选的变型方案中，作为用于所述模型预测的调节器的总模型来使用动态的状态空间模型，该动态的状态空间模型以较为精细的等级描绘当前的磨机内容、所述磨机的能耗以及较粗的颗粒的当前的破碎率。比如这样的模型比如在Rajamani, R. K.；Herbst, J. 1991 年的 Chemical Engineering Science, 46 (3)，861-870 页“OptimalControl of a Ball Mill Grinding Circuit. Pt.1 Grinding Circuit Modelling andDynamic Simulation”中找到。动态的模型允许预测，转速或者有待磨碎的材料的输送到所述磨机中的输送速度方面的变化如何影响总系统(尤其破碎率、能耗以及磨机的卸料性能)。因此这些模型理想地适合用于定量地对时间间隔和速度进行优化。此外由此可以取代每个时间间隔的固定的额定值来计算转速轨迹。在另一种特别优选的实施方式中，在所述磨机系统的运行中在连续地考虑到所述磨机的工作参量的情况下对在进行模型预测的调节时考虑到的总模型进行适配处理。
也可以取代模型预测的调节器或者作为该模型预测的调节器的补充来使用其它类型的调节器。尤其必要时也可以使用简单的PID (比例积分微分)调节器，该PID调节器以一个或者多个调整参量的变化与来自电网的功率消耗的由此引起的变化之间的线性的关联为出发点。除了上面所描述的方法之外，此外，本发明涉及一种用于对具有至少一台磨机的磨机系统进行控制的装置，其中对于所述磨机系统的运行来说从电网中取用电功率，用该电功率引起至少一个磨机体的旋转，由此将输送给所述至少一个磨机体的物料粉碎，其中所述装置如此构成，使得其在为所述磨机系统预先给定的待从电网中取用的额定功率消耗的基础上如此对所述磨机系统的一个或者多个调整参量进行调节，使得从电网中取用的功率相当于所述额定功率消耗。所述控制装置在此优选如此构成，从而能够用所述控制装置来实施所述按本发明的方法的上面所描述的优选的变型方案中的一种或者多种变型方案。除此以外，本发明一种具有至少一台磨机尤其矿磨机或者水泥磨机的磨机系统，其中对于所述磨机系统的运行来说从电网中取用电功率，用该电功率来引起至少一个磨机体的旋转，由此将输送给所述至少一个磨机体的物料粉碎。所述磨机系统在此包括上面所描述的按本发明的控制装置。
下面借助于附图对本发明的实施例进行详细描述。附图示出如下
图1是具有按本发明的控制单元的一种实施方式的磨机系统的示意图；并且 图2是按图1的控制单元的方框图。
具体实施例方式图1示出了磨机系统I。该磨机系统I包括矿磨机，该矿磨机构造为球磨机或者构造为SAG磨机。矿磨机连接适配性的模型预测的控制单元2，该适配性的模型预测的控制单元对所述磨机系统I的运行进行控制。作为主要组件，所述磨机系统I包括一台中心的磨机3，该中心的磨机则具有构造为滚筒3a的形式的用于将所输送的矿石材料磨碎的磨机体并且具有驱动着所述滚筒3a的并且尤其无传动机构的电气的驱动装置3b。所述电气的驱动装置以及所有其它的在所述磨机系统中运行的组件也通过电网来供给电功率或者能量，其中该电网在图1中示意性地勾画出来并且用附图标记PG来表示。所述磨机3是本身已知的磨机，该磨机通过所述滚筒3a的旋转来将处于其中的矿石材料粉碎。在所述滚筒的转速较低时，所述矿石材料在此形成结合的质量(“聚集”)，也就是说矿石材料的大部分通过所述旋转来搅动，其中矿石颗粒通过碎裂和重力来粉碎。在转速较高时，所述滚筒中的矿石材料就像在瀑布中一样坠落(“坠落”)，也就是说矿石颗粒自由地通过所述滚筒来飞动并且而后冲击到其壁体上或者冲击到留在其前面的矿石颗粒上，其中矿石颗粒通过碰撞来破碎。在使用中等的转速时，会同时出现这两种效应。对于特别高的转速来说，使所述矿石材料离心，也就是将其挤压到滚筒壁体上，由此单个矿石颗粒不再破碎。所述矿石材料的聚集和坠落的运动特性在粉碎方面都具有特殊的优点，其中这些优点取决于有待磨碎的矿石的类型。此外，在磨机体中在粉碎矿石材料的范围内向所述材料输送水，由此破裂的矿石颗粒和水形成悬浮物(Aufschlemmung)或者矿衆,所述悬浮物或者矿衆随后通过所述磨机体内部的滤筛流到输出室中，在所述输出室中布置了径向延伸的板条或者提升机构(Heber)，所述板条或者提升机构由于所述磨机体的旋转而围绕着水平的轴线旋转。在所述输出室中的垂直的最高的点上，所述矿浆落到布置在中心处的孔中，通过这个孔所述矿浆从所述滚筒3a中出来并且输送给池槽单元4。这个池槽单元借助于水力旋转分离器输入管路6与本身已知的水力旋转分离器单元5相连接。所述磨机体的直径一般处于几米(比如10米)的范围内，由于所述磨机的大小，会消耗非常多的来自电网的电能。主要的对能耗的影响在此是所述磨机体的旋转速度以及所述磨机体内部的装填程度。一般为了运行球磨机或者SAG磨机需要高达30MW的功率。因此所述磨机系统可以通过其能耗的相应的降低比如通过其旋转速度的减小或者所述滚筒的装填状态的变化，在需要时以很大的量将调节功率提供给电网。因此，在本发明的这里所描述的实施方式中，所述磨机系统也作为一个向电网提供调节功率的单元而起作用。为了实现这一点，通过电网向所述磨机系统通知当前的调节功率需求，所述调节功率需求在图1中用RE来表示并且作为输入参量输送给所述控制单元2。而后在所述调节功率RE的基础上，如此调节所述磨机系统的相应的调整参量，从而相应地降低所述磨机的能耗，以便根据电网中的调节功率需求来提供所述功率。虽然能耗中的这种降低暂时导致所述磨机的较小的生产率，但是磨机运营商由于调节功率的提供而通过电网运营商得到经济上的补偿，这种经济上的补偿甚至可能大于生产损失。在所述水力旋转分离器单元5中，将输出的物料分离为足够细地磨碎的材料和仍然太粗的粒状的材料。所述较细地磨碎的材料到达出口侧的排出管路7中，该排出管路连接到未详细示出的布置在所述磨机系统I后面的组件上。而粗粒状的材料则通过回流管路8又输送给所述中心的磨机3的输入井筒9。此外，所述输入井筒9连接到输送带10上，借助于所述输送带来输送来自矿石储仓11的未磨碎的矿石材料。也可以取代所述输送带10而设置其它的输入设备。此外，所述输入井筒9连接到进水口 12上。在所述池槽单元4上设置了另一个进水口 13。此外，所述磨机系统I包括多个测量值传感器，所述测量值传感器检测用于不同的工作参量B的测量值并且借助于测量线路14将其输送给所述控制单元2。在此比如在输送带10上设置了重量测量计15，在进水口 12上设置了流量计16，在驱动装置3b上设置了功率及转矩测量计17，设置了用于检测所述滚筒3a的载荷的重量测量计18，在进水口 13上设置了流量计19，在池槽单元4上的料位计20，分别在水力旋转分离器输入管路6上设置了粒度计21、流量计22和压力计23，在回流管路8上设置了密度计24，并且在排出管路7上设置了粒度计25。这种列举应该理解为具有示范性的作用。原则上还可以设置其它的测量值传感器。相应的测量始终在线地并且实时地进行，从而在所述控制单元2中总是当前的测量值可供使用。除了所述测量值传感器之外，所述磨机系统I也具有多个本地的借助于控制线路26连接到所述控制单元2上的调节器。具体来讲，在所述输送带10上设置了重量调节器27，在所述进水口 12上设置了流量调节器28，在所述驱动装置3b上设置了转速调节器29，在所述进水口 13上并且在所述水力旋转分离器输入管路6上设置了流量调节器30，在所述池槽单元4上设置了水平调节器31，并且在所述回流管路8上设置了密度调节器32。
所提到的测量值传感器和本地的调节器仅仅应该理解为具有示范性的作用。在个 别情况中，也可以设置其它这样的组件。比如可以在所述输送带10上比如借助于激光测量 或者借助于视频检测来获取额外的关于所输送的未磨碎的矿石材料特性的信息。但是，同 样也可以仅仅局限于在图1中示出的测量值传感器和本地的调节器的一部分。
此外，可以借助于所谓的软传感器来确定其它的通过直接的测量不能得到的工作 参量。在此动用能够检测到的初级的工作参量，从所述工作参量的测量值中借助于分析算 法来确定真正有意义的次级的工作参量的当前的数值。为此所使用的分析软件也可以包括 神经网络。
在下面还要借助于图2详细描述的控制单元2中如此设定所述磨机系统的相应的 调整参量A，从而在电网PG中提供所需要的调节功率RE并且此外继续保证所述磨机系统的 尽可能最佳的运行。由所述控制单元2调节的调整参量A对所述磨机的不同的与能耗有关 联的状态参量有影响。在这里所描述的实施方式中，所述调整参量通过相应的转速调节器 来影响所述磨机体的转速并且通过所述输送带(未在图1中示出)的速度的相应的调节器来 影响有待磨碎的矿石的所输送的量。必要时也还可以加进来其它的对所述功率有影响的调 整参量。比如可以如此控制所述水力旋转分离器单元5，从而将材料磨碎得不太细。由此虽 然降低了产品质量，但是也降低了所消耗的功率，从而为电网提供调节功率。因为-如下面 描述的一样-在调节的范围内可以将最低产品质量作为辅助条件考虑在内，所以由此可以 在改变所述水力旋转分离器单元的设定情况时还总是保证所磨碎的物料的最低质量。
在所述控制单元2中，对代表着所述磨机的运行的输入参量E进行处理，从所述输 入参量E中通过本身已知的模型预测的调节来确定合适的调整参量。在这里所描述的实施 方式中，所述调节在此基于用所述磨机系统的尽可能小的单位能耗也就是说所磨碎的物料 的每质量单位尽可能少的能耗的优化目标进行的优化。这种单位的能耗可以以合适的方式 在所述磨机系统中通过所检测到的测量值来求得。
必要时作为其它的优化目标可以将所述磨机系统的尽可能小的磨损考虑在内，其 中为了求得所述磨损同样考虑到相应的测量参数。尤其所述磨损取决于所述磨机体的装填 状态和旋转速度。对于特定的旋转速度和装填状态来说，所述矿石材料的坠落的运动特性 较高，这导致较高的磨损。旋转速度或者装填状态与所述矿石颗粒的碰撞之间的相应的关 联在此是已知的，从而可以确定相应的用于磨损的尺度。所述磨损在此必要时对于所述磨 机系统的其它组件来说也可以以合适的方式通过所检测到的状态参量来确定。
在通过所述控制单元2进行调节的范围内，重要的是，在进行优化时将相应的调 节功率需求或者调节能量需求RE作为有待遵守的辅助条件考虑在内，也就是说如此进行 所述调节，从而如此对所述磨机系统的功率进行匹配，以便在电网中提供相应的调节能量 或者调节功率。在一种优选的变型方案中，在此作为其它的辅助条件考虑到，达到所磨碎的 物料的预先确定的最低产品质量或者预先确定的最低产量，从而还总是有效地运行所述磨 机。所述生产量也就是每时间单位所生产的已磨碎的物料的量或者所述产品质量又可以测 量或者通过相应的测量值比如所磨碎的物料的粒度来确定。
图2示出了所述控制单元2连同其重要的组件的方框图。所述控制单元包括所述 磨机系统I的适配性的总模型33、预测单元34、比较单元35、参数识别及适配处理单元36 以及优化单元37。这些组件尤其作为软件模块来实现。
在按图2的方框图中，对于大量在图中示出的测量值传感器来说有代表性地包括 了测量单元38。在构造为软传感器的情况下，所述测量单元38可以作为软件模块并且由此 作为所述控制单元2的集成的组成部分来实现。但是否则同样可能的是，所述测量单元38 是在物理上与所述控制单元2分开的结构组件。
下面对所述控制单元2的作用方式进行详细描述。
如已经提到的一样，在输入端侧向所述控制单元2输送不同的输入参量E。在此 可能涉及测量值，但是也可能涉及其它的运行数据。可能的输入数据E是矿石重量、有待磨 碎的矿石材料的硬度、进水口 12和13上的水流入量、从水力旋转分离器单元5到所述中心 的磨机3的入口 9的材料回流、在所述磨机系统I的内部尤其在池槽单元4中或者在出口 侧的排出管路7中在不同的位置上的粒度分布、中心的磨机3的几何形状数据、所述输送带 10将有待磨碎的材料输送给入口 9所使用的速度以及将最终产品也就是所磨碎的材料输 送给接下来的组件所使用的速度。所述输入参量E因而可能涉及过程参数、涉及所述磨机 系统I尤其所述中心的磨机3的设计或者涉及所述材料。此外，所述控制单元2作为输入 参量得到通过电网信号通知的调节功率需求RE。必要时所述磨机系统本身也可以比如根据 电网频率的变化探测到调节功率需求。
如上面所描述的一样，所述控制单元2求得输出参量A，所述输出参量A是用于对 工艺流程进行控制的调整参量。这些调整参量可以直接也就是在没有中间布置本地的调节 器的情况下代表着作用于执行机构的参量。同样所述调整参量可以代表着相应的用于按图1的不同的本地的调节器的目标参量。
所述控制单元2的适配性的总模型33在整体上描绘了所述磨机系统I。该适配 性的总模型由多个子模型的耦合所组成。所述子模型描绘所述中心的磨机3、池槽单元4 以及所述水力旋转分离器单元5。在需要时可以补充其它的用于所述磨机系统I的其它组 件的子模型。所述适配性的总模型33可以借助于模型参数P与当前存在的过程条件相匹 配，其中在所述参数识别及适配处理单元36中也确定，这种匹配处理是借助于全部的模型 参数P还是仅仅借助于所述模型参数P的一部分来进行。因而必要时对所述模型参数P的 重要的部分数据组进行识别。如此选出的模型参数P而后特别好地适合于进行模型适配处 理。所述适配性的总模型33基于物理的预值，所述物理的预值至少也可以部分地通过源自 实践的经验值来得到补充。所述适配性的总模型33以及尤其借助于模型参数P对其进行 的匹配处理实时地计算出来。这有助于不会产生值得一提的调节死时。
在使用总模型33的情况下，借助于优化单元37和预测单元34来实现本身已知 的模型预测的调节。通过所述总模型，在此可以根据所述输入参量以及调整参量的变化来 预测工作参量B，其中在相应的优化算法的基础上在使用所预测的工作参量的情况下如此 设定所述调整参量，从而实现优化目标。所述优化目标在此在于，保证尽可能少的单位的能 耗。必要时可以考虑到其它的优化目标，比如所述磨机系统的尽可能小的磨损。作为辅助 条件，将相应的调节功率需求或者调节能量需求RE考虑在内。也就是说，如此设计所述优 化，从而无论如何通过所述调整参量的相应的变化来向电网提供调节功率或者调节能量的 必需的需求。优选所述优化目标通过合适的有待最小化的成本函数来代表。
其它可以设想的辅助条件从物理的、工艺的或者由过程引起的边界中产生。所述 辅助条件可以有利地直接一同馈入到所述优化算法中，从而从一开始就排除会导致不稳定的工艺流程的调整参量或者目标参量数据组。按照一种根据工艺经济学的辅助条件，比如可以要求所述回流管路8中的密度不超过百分之八十，因为水力旋转分离器单元5中的分离效率否则由于变化的流变学而明显降低。此外，所述滚筒3a的转速可以受到限制，用于避免过于猛烈的离心力。在输送新鲜水时并且也在输送未磨碎的矿石材料时对于泵功率来说同样有最大的和最小的数值。此外，应该注意用于所述滚筒3a的最大的载荷状态的边界。
对辅助条件的考虑也一同有助于使所述磨机系统I的所设定的运行模式同样符合多个要求。比如通过这种方式磨机速度、输送到中心的磨机3和所述池槽单元4中的新鲜水输送量以及能耗可以得到优化，其中同时将生产量和获得的产品质量保持在预先给定的水平上。
通过所述预测单元34来预测的工作参量一方面通过所述优化单元37来处理。此外，所预测的工作参量也用于对所述总模型33进行适配处理。为此，将所述工作参量的相应的预测值Bv输送给所述比较单元35，该比较单元35将所述预测值与相应的工作参量的测量值Bm进行比较。将所确定的偏差F提供给参数识别及适配处理单元36，用于求得得到改进的用于模型参数P的数据组。如此以改进的方式设定的模型参数P而后考虑用于对所述适配性的总模型33进行适配处理。所述经过适配处理的总模型33随后用于确定输出参量A并且也用于确定用于将来运行阶段的预测值Bv。因为所述控制单元2由此基于所述工作参量B将来会采取的数值的预测，所以在很大程度上取消调节死时。所述控制及调节单元2由此一方面非常稳定并且另一方面很快地对变化的过程条件作出反应。
作为工作参量B,能够设想所述磨机系统I的不同的参量，比如流量、密度、重量、 压力、功率、转矩、速度、颗粒度或者粒 度分布。在此尤其涉及所述输入参量E的一部分。首先所述粒度分布尤其很好地适合于确定得到改进的用于模型参数P的参数数据组。
在所述参数识别及适配处理单元36中，使用数学的优化方法，比如序列二次规划 (SQP)，对于所述序列二次规划来说在遵守辅助条件的情况下使能够预先给定的目标函数最小化并且将其用于确定得到改进的用于模型参数P的参数(部分)数据组。在所述参数识别及适配处理单元36中如此进行目标函数最小化并且由此进行参数适配处理，使得所述经过适配处理的总模型33尽可能好地模仿所述磨机系统I的过去的性能。所述工作参量B 的用如此经过适配处理的总模型33为过去的运行阶段(=为至少一个过去的周期)算出的数值Bk会在最小的程度上有别于所检测的测量值Βμ。所述经过适配处理的总模型33用这种经过适配处理的参数数据组来最佳地描绘过去的真实性。
作为目标函数，比如考虑所测量的与所计算的粒度分布之间的偏差。可能的辅助条件而后尤其从转换矩阵中获得，所述转换矩阵的系数表明，在当前的周期中落到粒度分布的特定的部分范围中的材料颗粒以多大的可能性在下一个周期之后落到所述粒度分布的特定的(其它的)部分范围中。这个转换矩阵的系数可能具有相应的数值，所述数值受到一定的在数学或者物理上的限制。可以规定用于单个系数的边界，但是也可以规定用于多个系数的组合比如多个系数的总和的边界。
不过，同样也可以将回流管路8中的所测量的与所计算的密度之间的偏差定义为目标函数。当然为了在所述参数识别及适配处理单元36中进行优化，也可以考虑使用多种目标函数的组合。
在所述矿磨机的实施例上进行了前面的解释。但是，所描述的原理和有利的作用方式也可以容易地套用到其它磨机类型比如水泥磨机或者在制药工业中使用的磨机的运行上。
权利要求
1.用于对具有至少一台磨机(3)尤其矿磨机或者水泥磨机的磨机系统(I)进行控制的方法，其中对于所述磨机系统(I)的运行来说从电网(PG)中取用电功率，用所述电功率来引起至少一个磨机体(3a)的旋转，由此将输送给所述至少一个磨机体(3a)的物料粉碎,其中 -为所述磨机系统(I)预先给定待从所述电网(PG)中取用的额定功率消耗； -如此调节所述磨机系统(I)的一个或者多个调整参量(A)，使得从所述电网(PG)中取用的功率相当于所述额定功率消耗。
2.按权利要求1所述的方法，其中所述至少一台磨机(3)是管磨机和/或SAG磨机和/或球磨机。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中如此进行所述调整参量(A)的调节，从而实现所磨碎的物料的最低产量和/或所磨碎的物料的最低质量。
4.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述磨机系统(I)设置用于将调节功率提供给所述电网(PG)，其中所述预先给定的额定功率消耗通过所述电网(PG)中的预先给定的调节功率需求来规定，其中如此调节所述磨机系统(I)的调整参量(A)，从而以预先给定的调节功率需求为幅度来降低从所述电网(PG)中取用的功率。
5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过所述磨机系统(I)来探测所述预先给定的调节功率需求(RE)并且/或者将其信号通知所述磨机系统(I)。
6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述额定功率消耗通过预先给定的功率范围来规定，其中如此调节所述磨机系统(I)的调整参量(A)，使得从所述电网(PG)中取用的功率处于预先给定的功率范围之内。
7.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中作为调整参量(A)对以下参量中的一个或者多个参量进行调节 -所述至少一个磨机体(3a)的转速； -在所述至少一个磨机体(3a)旋转时向其输送的物料的量； -在所述至少一个磨机体(3a)旋转时向其输送的水的量； -一个或者多个在所述磨机系统中使用的水力旋转分离器单元(5)的设定。
8.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述磨机系统(I)的以所磨碎的物料的每质量单位的尽可能少的能耗和/或所磨碎的物料的尽可能大的生产量和/或所磨碎的物料的尽可能高的质量和/或所述磨机系统的尽可能小的磨损的优化目标进行的优化的基础上，对所述调整参量(A)进行优化，其中优化的辅助条件在于，从所述电网中取用的功率相当于所述额定功率消耗。
9.按权利要求8所述的方法，其中在优化时对至少一个或者多个另外的辅助条件加以考虑，其中另外的辅助条件尤其在于，达到所磨碎的物料的最低产量和/或所磨碎的物料的最低质量。
10.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述调整参量(A)的调节用模型预测的调节器来实施，该模型预测的调节器基于所述磨机的总模型，所述总模型根据所述调整参量(A)的变化来预测所述磨机系统(I)的一个或者多个工作参量(B)。
11.按权利要求10所述的方法，其中在所述磨机系统(I)的运行中在连续地考虑到所述磨机(3)的工作参量(B)的情况下对所述总模型进行适配处理。
12.用于对具有至少一台磨机(3)尤其矿磨机或者水泥磨机的磨机系统(3)进行控制的装置，其中对于所述磨机系统(I)的运行来说从电网(PG)中取用电功率，用该电功率引起至少一个磨机体(3a)的旋转，由此将输送给所述至少一个磨机体(3a)的物料粉碎,其中所述装置如此构成，使得其在为所述磨机系统(I)预先给定的待从电网(PG)中取用的额定功率消耗的基础上如此对所述磨机系统(I)的一个或者多个调整参量(A)进行调节，使得从所述电网(PG)中取用的功率(PG)相当于所述额定功率消耗。
13.按权利要求12所述的装置，该装置构造用于实施按权利要求2到11中任一项所述的方法。
14.具有至少一台磨机(3)尤其矿磨机或者水泥磨机的磨机系统，其中对于所述磨机系统(I)的运行来说从电网(PG)中取用电功率，用该电功率来引起至少一个磨机体(3a)的旋转，由此将输送给所述至少一个磨机体(3a)的物料粉碎，其中所述磨机系统(I)包括按权利要求12或者13所述的装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于对具有至少一台磨机(3)尤其矿磨机或者水泥磨机的磨机系统(1)进行控制的方法，其中对于所述磨机系统(1)的运行来说从电网(PG)中取用电功率，用所述电功率来引起至少一个磨机体(3a)的旋转，由此将输送给所述至少一个磨机体(3a)的物料粉碎。在所述按本发明的方法的范围内，为所述磨机系统(1)预先给定待从所述电网(PG)中取用的额定功率消耗。在这种额定功率消耗的基础上来如此调节所述磨机系统(1)的一个或者多个调整参量(A)，使得从所述电网(PG)中取用的功率相当于所述额定功率消耗。所述按本发明的方法在一种优选的变型方案中用于通过所述磨机系统(1)来提供在所述电网中所需要的调节功率，由此可以对能量生产中的由于再生能量的增加使用而出现的波动进行补偿。在一种优选的变型方案中，用所述方法对包括管磨机或者SAG磨机或者球磨机的磨机系统进行调节。这些大多数用于对矿石进行粉碎的磨机具有很高的能耗，因而也可以通过相应的对其能耗进行的调节在所述电网中提供较大量的电功率作为调节功率。
文档编号B02C17/18GK103068489SQ201180042424
公开日2013年4月24日 申请日期2011年7月22日 优先权日2010年9月2日
发明者H.黑尔德, M.梅齐格, F.施泰因克 申请人:西门子公司