重负荷应用的多路驱动器和运行这种多路驱动器的方法与流程

本发明涉及一种用于重负荷应用的多路驱动器，即例如用于生产水泥的立式碾磨机的多路驱动器以及类似的多路驱动器，以及涉及一种用于运行这种多路驱动器的方法。

背景技术：

从de102011079555a1中已知用于具有多个电动机的立式滚动碾磨机的驱动装置，在运行时总驱动负载均匀地分布到电动机上。从ep1770852a中已知用于启动做功机器的方法，其中借助于液压马达实现启动并且借助于电动机实现持续运行。从ep0680136a中已知用于转子纺纱机的驱动马达的软启动的方法。驱动马达分别自主地驱动机器的各个执行机构，例如主抽吸装置、端部框架侧的转子、驱动框架侧的转子以及分离辊。驱动马达在软启动控制装置的控制下在预设的加速时间期间被供应有基础电压，并且此后被供应电网电压，并且软启动控制装置预设各个马达的加速的顺序。

在用于没有变频器的立式碾磨机的驱动器中，对于启动过程使用启动辅助装置。在此例如能够将启动辅助装置理解为液体起动器、软启动器还有液力耦合器。这种启动辅助装置具有如下任务，将所产生的启动力矩以及出现的启动电流置于期望的程度。启动过程是驱动器的特别的负荷，其还表现为驱动部件的、例如起动器或液力耦合器的强烈变热。通常，当需要多次的启动尝试或者出于其他的原因使得相关的驱动器部件被加热时，必须承受不期望的冷却时间。

技术实现要素：

本发明的目的相应地在于：提供一种用于重负荷应用的、尤其是立式碾磨机形式的重负荷应用的多路驱动器，以及一种用于运行这种驱动器的方法，其中这种等待时间被避免或者至少被显著地降低。

所述目的根据本发明就驱动器而言借助于具有独立的产品权利要求的特征的多路驱动器来实现，并且就用于运行这种驱动器的相对应的方法而言借助于并行的独立的方法权利要求的特征来实现。

在这里提出的且用作为用于重负荷应用的驱动器的、包括多个驱动系的多路驱动器、尤其用于立式碾磨机的多路驱动器中，提出，在启动重负荷应用/立式碾磨机时，各个驱动系能够在预设的激活策略的范畴内自动地顺序地被激活、尤其能够被激活和被去激活。

相对应的方法用于运行用作为用于重负荷应用的、尤其是例如水泥工业中应用或考虑应用的立式碾磨机的驱动器的、且包括多个驱动系的多路驱动器，在这种方法中提出，在重负荷应用启动时，在预设的激活策略的范畴内自动地顺序地激活各个驱动系，特别是在启动时激活各个驱动系并且去激活另外的驱动系，和/或在运行中去激活各个驱动系并且对此激活另外的驱动系。

各个驱动系的顺序激活在此根据预设的或能预设的激活模式和在激活模式处限定的激活顺序或者根据各个驱动系的状态、例如温度来进行。在可能需要多次启动时，也自动地使用这种激活模式或者考虑状态，这例如由此实现，即在多次启动时分别使用不同的激活模式，例如如下地，在多次启动时分别首先激活具有最低温度的驱动系。在启动时，对各个驱动系的这种顺序激活引起了多路驱动器所包括的驱动系的均匀地且低磨损的应用。在可能需要多次启动重负荷应用时，根据驱动系的相应状态自动应用不同的激活模式或者自动选择相应的下一个待激活的驱动系，使得能够直接开始新的启动过程并且不需要例如用于冷却驱动系的等待时间。此外，所形成的对分别不同的首先被激活的驱动系的应用同样引起多路驱动器所包括的驱动系的均匀且低磨损的应用。

应用多路驱动器和顺序激活/可激活其所包括的驱动系的优点主要在于，在重负荷应用启动时由于顺序地激活驱动系所产生的启动电流显著保持低于一个启动电流，其例如是在使用单个的驱动器或同时激活多路驱动器的全部驱动系时所产生的启动电流。此外，与具有前置连接的变流器的“大型”单个驱动器或具有分别前置连接的变流器的多路驱动器不同，具有多个分别带有马达且没有前置连接的变流器的驱动系的多路驱动器在对于重负荷应用所必需的功率范围中明显成本更低廉。

上述目的也借助于用于控制重负荷应用的多路驱动器的控制装置来实现，该控制装置根据在此和在下文中描述的方法来工作并且对此包括用于执行该方法的部件。因此，控制装置包括相应的激活策略的执行部并且用作为用于应用激活策略的部件并且因而作为用于在相应的重负荷应用启动时自动地顺序激活各个驱动系或多个驱动系的部件。在此，本发明优选以软件执行。因此，一方面本发明也是一种计算机程序，确切地说借助于控制装置可执行/执行的控制程序，该控制程序具有可通过计算机执行的程序代码指令；并且另一方面，本发明是具有这种计算机/控制程序的存储介质，即具有程序代码件的计算机程序产品。因此，本发明也是一种控制装置或驱动系统，在其中或其存储器中加载或能加载这种计算机程序，其中该存储器作为用于执行方法和其设计方案的部件。

控制程序是具体方法的软件实现。代替具有各个程序代码指令的控制程序，在此和下文描述的方法的实现也能够以固件形式体现。本领域技术人员应该明确，代替方法的软件实现，始终能够以固件或者以固件和软件或者以固件与硬件来实现。因此，对于在此提出的说明书适用的是，术语“软件”或术语“控制程序”和“计算机程序”也包括其他的实现可能性，即尤其以固件或以固件和软件或以固件和硬件实现。

因此，最后，本发明也是重负荷应用，尤其是立式碾磨机形式的重负荷应用，该重负荷应用具有多路驱动器和由其所包括的且在重负荷应用启动时顺序地单独地或成组地可激活的驱动系以及上述类型的控制装置。

本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。在此应用的引用关系通过各从属权利要求的特征表明进一步构成独立权利要求的主题。其不可理解为放弃实现对于引用的从属权利要求的特征组合的自主的、具体的保护。此外，关于权利要求的设计，在并联权利要求中的特征的详细的具体说明中能够基于：分别在在先的权利要求不存在这种限制。最后需要指出的是：多路驱动器也能够根据从属的方法权利要求来改进，例如通过多路驱动器或为其控制所设的控制装置包括用于实施相应的方法步骤的机构，并且反之亦然。

在多路驱动器的一个实施方式中提出，驱动系虽然包括马达，但是不包括前置连接的且在多路驱动器运行中持续作用的变流器(运行变流器)。这种多路驱动器在不具有昂贵的变流器的情况下恰好也可行并且在同时激活全部驱动系时会导致供电网的显著负荷，在这种多路驱动器中在预设的激活策略的范畴内，顺序地自动地激活各个驱动系或驱动系的各个组是尤其重要的。

在多路驱动器的另一实施方式中提出，驱动系包括马达和耦合器，确切地说是液力耦合器形式的耦合器。液力耦合器提供如下优点，即相应的马达能够在短时间内加速到额定转速，而被驱动的重负荷应用没有同样一起加速，因为液力耦合器实现能够已知的转差率。

在具有带有液力耦合器的驱动系的多路驱动器的另一实施方式中提出，单个的驱动系能够通过在液力耦合器上的作用被激活。此时，例如如下激活策略是可行的，其中首先空载地自动启动驱动系的各个马达或马达组，并且随后各个驱动系或驱动系组通过在其相应的液力耦合器上的作用、即通过以改变相应的液力耦合器的填充度的形式进行的作用被激活。通过顺序地并且至少首先空载地或者尽可能空载地启动这个或每个在启动策略的范畴内首先启动的马达，与至此为止在重负荷应用启动时产生的电流需求相比，初始的电流需求以及驱动器部件的热负荷保持得很小。在同时填充多个液力耦合器时，施加大的启动力矩，由此简单地实现重负荷应用的启动并且没有部件过度负荷。借助有针对性地填充特定的液力耦合器，对于另外的液力耦合器而言能够避免由于启动过程产生的热负荷。

在该方法的一个实施方式中，在重负荷应用启动时，在顺序地激活各个驱动系的范畴内，首先仅激活驱动系中的一个或一组驱动系，并且借助于这一个被激活的驱动系或被激活的这组驱动系将重负荷应用置于预设或者可预设的转速上，例如空转转速。在达到相应的转速(初始转速)的情况下，全部驱动系或另外的驱动系被激活。对刚好一个驱动系或一组驱动系的初始激活限制了初始的启动电流。对于应当需要重新启动重负荷应用的情况，在下一启动过程中从多路驱动器所包括的驱动系中能够为初始激活选择另一个驱动系或另一组驱动系。这引起，在之前启动过程中应用的且在此变热的驱动系在随后的启动过程中不重新使用或至少由在之前的启动过程中未应用的驱动系来支持。

代替表述例如“一个驱动系或一组驱动系”，在此和在下文中，当然在不放弃广泛的普遍适用性的情况下，通常也仅指一个驱动系。这以基于以下进一步说明的理解为基础，即术语“一个驱动系”至少部分地也描述多路驱动器所包括的设备分组，其中关于在此描述的功能不重要的是，不论术语“驱动系”是否表示刚好一个在下游连接有或没有传动机构的马达或分别在下游连接有或没有传动机构的多个马达。

为了阐明在此提出的说明，原则上能够将对驱动系所包括的马达(电动机)的通电理解为驱动系的激活。附加地或可替换地也考虑，为了激活相应的驱动系，对在该驱动系所包括的马达与同样由该驱动系所包括的且通过马达驱动的传动机构之间的耦联产生作用。这种作用例如在具有可变填充度的液力耦合器中能够是，在马达的可变耦联方面改变填充度。

此外需要指出的是，在此和在下文中描述的多路驱动器作用为重负荷应用的主驱动器，其中一个尤其优选的实施方式在于，多路驱动器作用为重负荷应用的唯一的驱动器并且相应地未设有副驱动器或类似物，例如根据de102007033256a的副驱动器(在那里称作为附加驱动器)。

附图说明

下面，根据附图详细阐述本发明的一个实施例。在全部附图中，彼此相应的对象或元件设有相同的附图标记。

实施例不应理解为对本发明的限制。更确切地说，在当前公开的范围内，完全也可以进行补充和修改，尤其是如下补充和修改，其对于本领域技术人员而言在所述目的的解决方面例如能够通过组合或转换结合整篇说明书或特殊的说明书部分描述的以及在权利要求和/或附图中包含的各个特征或方法步骤来得出并且通过所组合的特征导出新的主题或新的方法步骤或方法步骤顺序。

附图示出：

图1示出用于重负荷应用的多路驱动器，具有各个由多路驱动器包括的驱动系，

图2示出驱动系，

图3和图4示出根据图1的多路驱动器的另外的配置，以及

图5示出用于控制多路驱动器和由其所包括的驱动系的控制装置。

具体实施方式

图1的视图示意地以极简化的形式示出用于重负荷应用的多路驱动器10，并且多路驱动器10包括多个驱动系12。重负荷应用示例地为立式碾磨机，其中在为视图所选择的观察方向中(俯视)示出该立式碾磨机的借助于多路驱动器10被置于旋转的磨盘14。

图2的视图-同样示意地以极简化的形式-示出，多路驱动器10的每个驱动系12包括马达16(确切地说是电动机)和传动机构18，或者包括马达16、耦合器20和传动机构18。可选地，例如在多路驱动器10的驱动系12的一个中、在各个驱动系12中或者所有驱动系12中，在马达的上游连接有基本上已知的、持续作用的变流器22(运行变流器)，借助该变流器例如能够为马达16预设启动状态。可选地，将至少一个传感机构24分配给驱动系12，至少一个传感机构具有一个或多个传感器形式。

在图1的视图中示出驱动系12的不对称的布置。图3和图4中的视图同样示出用于重负荷应用的多路驱动器10，确切地说示例地用于立式碾磨机形式的重负荷应用。在图3中示出的驱动系12的布置称为对称布置。图4中示出的布置称作为驱动系12的平行布置。

显然，每个驱动系12以适当的方式和方法耦联到重负荷应用处，在此耦联到磨盘14，这例如通过驱动系12的传动机构18的各一个输出侧的齿轮啮入到沿着磨盘14的外圆周线环绕的齿环(未示出)来实现。

例如是立式碾磨机的重负荷应用原则上能够借助于在上游连接有或没有变频器的单个电动机来驱动。变频器的使用以已知的方式和方法允许在起动时使用频率斜坡而不产生过强的过电流峰值且不产生高或低的不期望的转矩。相反，在上游没有连接变频器的电动机的应用已知地基于此时所需要的启动电流导致了输电网的明显负载或者甚至能够使得能源供应方完全不能提供所需要的启动电流。变频器或者其他限制电流的功能单元(例如软起动器、启动电阻等)的应用减小了启动电流、避免了输电网的其他所产生的负载并且保证了也能正常地提供相应所需的启动电流。当然，变频器、尤其是用于在重负荷应用中所需要的功率范围的变频器是极其昂贵的。为了能够弃用变频器，因此在用于重负荷应用的没有变频器的驱动器中，对于启动过程使用特殊的起动器(例如软启动器或液体起动器)。但是，这种起动器自身带来新的限制，例如其发热或仅能够产生很小的启动力矩。在发热的情况下，不能够多次地依次启动。因此，当在重负荷应用启动中需要多个启动过程时，必须分别等待直至起动器能够再次应用为止。由此产生不期望的且耗费成本的等待时间。在启动力矩小的情况下可能的是，启动过程完全不可行的。

因此，在此提出使用一种多路驱动器10，例如以图1、2和4中示出的配置的一个来实现，且作为重负荷应用的驱动器。为了避免在借助于多路驱动器10启动相应的重负荷应用时的高的启动电流而提出，在重负荷应用启动时能够顺序地激活各个驱动系12并且在重负荷应用启动时顺序地激活各个驱动系12。

为了顺序地激活单个或多个驱动系12，考虑原则上不同的、但是原则上也能够组合的激活策略。对此，设置有在图5中示意地简化示出的控制装置30，其确定且设置用于间接地或直接地控制多路驱动器10和用于激活由多路驱动器所包括的驱动系12。

控制装置30以已知的方式和方法包括例如以微处理器的形式或按照微处理器的类型的处理单元32以及存储器23，在其中能够加载控制程序36并且在控制装置30运行时加载。控制装置30和控制程序36是用于执行/应用下面描述的激活策略的手段。每个方法步骤自动地通过控制装置30且在控制程序36的控制下执行，即使对其在下文中没有相应指出。

用于顺序地激活各个驱动系12的第一激活策略在于，在控制程序36的控制下，在重负荷应用启动时首先仅激活驱动系12中的一个。分别要激活的驱动系12通过激活策略来预设或能够被预设。借助于这一个被激活的驱动系12，重负荷应用置于预设的或可预设的转速，例如空转转速，并且在达到相应的转速时(下面简称为初始转速)，根据第一激活策略激活全部驱动系12或另外的驱动系12。替选地或附加地，也能够考虑对于相应激活的驱动系12的电流通量。已知地，在实施为鼠笼式转子的马达16中，起动电流特别地在达到相应的额定转速之前短时间内已经强烈下降。根据对基于激活策略的启动电流的监控，首先激活通过激活策略预设或可预设的驱动系12，并且监控其启动电流。当所监控的启动电流低于预设的或可预设的阈值时，根据激活策略激活全部驱动系12或其他的驱动系12。

第二激活策略在于，根据预设的或可预设的激活模式38实现顺序地激活单个或多个驱动系12。对此，例如为每个驱动系12指派编号或另外的排序规则(在图1的视图中符号化地作为“a”、“b”和“c”示出)。激活模式38(在图5的视图中符号化地作为“a、b、c”示出)存储在控制装置30的存储器34中或者以其他适合的且对于控制装置30而言可到达的方式和方法存储。通过控制装置30且在控制程序36的控制下使用激活模式38引起，首先激活以下的驱动系12，为其分配在激活图38中首先提出的排序规则，在所示出的实例中即为具有排序规则“a”的驱动系12。随后，激活以下驱动系12(代替至今为止激活的驱动系12或除了至今为止激活的驱动系12之外)，为该驱动系分配在激活模式38中在第二位提出的排序规则，并且继续，直至最后激活多路驱动系10的全部驱动系12为止。

激活模式38能够例如(在具有三个驱动系的多路驱动器10中)也以如下形式限定：[“a--”，“-b-”，“a-c”，“abc”]。这应当代表以下激活模式38，其中首先激活驱动系12(“a”)中的一个，其中随后代替首先激活的驱动系12(“a”)激活另一驱动系12(“b”)，其中随后首先激活的驱动系12(“a”)连同至此尚未激活的驱动系12(“c”)一起又被激活，并且最后全部驱动系12(“a”，“b”，“c”)被激活。

从激活模式38的一个等级进一步切换到激活模式38的下一等级例如基于转速检测来实现。随着达到初始转速的预设的或可预设的部分实现了到激活模式38的下一等级的转换。因此在双级的激活模式38中，例如直到达到50％的初始转速为止，激活模式38的第一级是激活的，并且相应地直到达到100％的初始转速为止，激活模式38的第二级是激活的。这在具有多于两个等级的激活模式38中是相应适用的。初始转速部分的分配也能够非线性地增加，因为重负荷应用的初始加速度需要最大的能量投入，从而例如在两级的激活模式38中，直到达到30％的初始转速为止，激活模式38的第一级是激活的，并且相应地直到达到100％的初始转速为止激活模式38的第二级是激活的。附加地或可替选地，也考虑根据时间、温度和/或电流强度从激活模式38的一个等级进一步切换到下一等级。

在重负荷应用多次启动时，可选地也能够分别应用不同的激活模式38。对此，控制装置30在重负荷应用每次启动时存储了，分别应用何种激活模式38，从而在重负荷应用的下一次启动时应用另一激活模式38、例如在激活模式38的顺序中的下一个激活模式38，直至在使用了激活模式38的顺序中最后的激活模式38之后再次应用第一激活模式38。以该方式防止在重负荷应用启动时总是相同的驱动系12必须产生重负荷应用的初始的加速度。因此，通过使用不同的激活模式38分散了负荷。示例地并基于上面已经使用的实例，这种在一定程度上轮转应用的激活模式38能够如下地被说明：[[“a--”，“-b-”，“a-c”，“abc”]；[“-b-”，“--c”，“ab-”，“abc”]；[“--c”，“a--”，“-bc”，“abc”]]。

作为这种例如轮转应用多个激活模式38的替代，也考虑“随机地”激活驱动系12。对相应要激活的驱动系12的随机选取自动地通过控制装置30实现，例如利用所谓的随机生成器。当在随机选择的情况下选择了以下驱动系12时，其温度(或其与温度成比例的测量值；见下文)已经高于预设的或可预设的极限值，那么不激活所选择的驱动系12并且代替于此随机地选出新的驱动系12。

附加于或替选于一个或多个激活模式38的使用，也能够基于至少一个关于至少一个驱动系12被记录的测量值实现顺序地激活各个驱动系12。在阐述图2的视图时，提及在那里示出的传感机构24。传感机构24例如包括温度传感器并且传感机构24相应地提供温度测量值，例如在马达16处记录的温度测量值。驱动系12的相应温度或其所包括的马达16的相应温度是对于从一个驱动系12到另一个也由多路驱动器10包括的驱动系12的切换而言的适当标准。以该方式防止在重负荷应用启动时驱动系12中的一个过热。除了使用温度测量值或附加于使用温度测量值也考虑使用如下测量值，其说明了驱动器12的温度的程度。因此，例如也考虑，借助于传感机构24检测驱动系12的相应的转差率并且以其为基础得出所属的温度(液力耦合器的温度已知地与转差率相关)。这种或类似的测量值在下文中总结地表示用于相应的驱动系12的温度的度量或与温度成比例的测量值。

以其为基础的激活策略提出，对于由多路驱动器10所包括的驱动系12分别记录至少一个与温度成比例的测量值，并且例如通过首先激活具有最低的与温度成比例的测量值的驱动系12的方式，根据与温度成比例的测量值来选择在重负荷应用启动时顺序地激活的驱动系12。以该方式确保，分别仅激活之前未被激活的或少量负荷的一个驱动系12。因此，驱动系12的负载均匀地分散在多路驱动器中。

基于与温度成比例的测量值的激活策略也能够用于选择多个激活模式38中的一个，例如，根据在相应的激活模式38的第一等级中激活的驱动系12的与温度成比例的测量值来选择激活模式38。

作为后续的或补充的激活策略，借助于控制装置30并且在控制程序36控制下，基于与温度成比例的测量值能够自动地去激活一个驱动系12或各个驱动系12和/或自动地激活一个驱动系12或各个驱动系12。这种激活策略的结果例如是，在重负荷应用启动时，首先激活具有最低的与温度成比例的测量值的驱动系12，在启动时监控这个或每个已经激活的驱动系12的与温度成比例的测量值，当已经激活的驱动系的与温度成比例的测量值超过预设的或可预设的极限值时，将已经激活的驱动系12去激活，并且代替如此去激活的驱动系12，激活多路驱动系10的具有最低的与温度成比例的测量值的驱动系12。

各一个驱动系12的与相应记录的与温度成比例的测量值相关的关闭和开启也还能够在重负荷应用启动之后应用，也就是说在进行的运行中应用。完全一样地，在进行的运行中周期地根据预设的或可预设的模式能够将相应的一个驱动系12去激活，并且激活未激活的驱动系12来代替它。

尽管通过优选的实施例详细阐明和描述本发明，本发明不局限于所公开的实例并且本领域技术人员能够从中推导出其他的变体，而没有偏离本发明的保护范围。

因此，在此递交的说明书的各个重要方面简短地总结如下：提出一种用于重负荷应用的多路驱动器10以及一种用于运行这种多路驱动器10的方法，其中多路驱动器10包括多个驱动系12，并且其中在重负荷应用启动时，顺序地能激活或激活各个驱动系12。在重负荷应用启动时，在顺序地激活/可激活的范畴内，首先仅激活驱动系12中的一个或一组驱动系12，使得产生限定的启动顺序并且限定了初始的启动电流。在重负荷应用可能必要的多次启动的情况下，与之前的启动过程相比，初始地激活另一驱动系12或至少一个另外的驱动系12，使得同样产生限定的驱动顺序，并且能够直接或在没有明显的等待时间的情况下开始新的启动过程。