Titel : Verfahren zum Betreiben einer Schlagradmühle und Steuergerät zur Steuerung einer Schlagradmühle

Beschreibung

Insbesondere bei der Aufbereitung von Braunkohle werden in Kraftwerken Schlagradmühlen mit Vorschläger eingesetzt. Der Vorschläger ist vor der Schlagradmühle angeordnet und zerkleinert die Braunkohle bevor sie in die Schlagradmühle gelangt. Der Vorschläger besteht aus mehreren radial zu einer Drehachse angeordneten Schlagarmen, an deren äußeren Enden Schlägerköpfe angeordnet sind. Diese massiv ausgeführten Schlägerköpfe sind in der Regel aus Stahl und sind durch die abrasiven Bestandteile der Braunkohle starkem Verschleiß ausgesetzt. Sie sind deshalb lösbar mit den Schlagarmen verbunden, so dass sie nach Erreichen des maximal zulässigen Verschleißes ausgetauscht werden können.

In der Regel werden die Schlägerköpfe nach Betriebsdauer von 1.500 - 3.000 Stunden ausgewechselt. Dabei wird der Zeitpunkt des Austausches der Schlägerköpfe nach Erfahrungswerten, beispielsweise einer Betriebsdauer von 1.800 Stunden, festgelegt.

Da bei zu großem Verschleiß der Schlägerköpfe die Schlagarme und andere Bauteil des Vorschlägers in Mitleidenschaft gezogen werden, werden in der betrieblichen Praxis die Intervalle, innerhalb derer die Schlägerköpfe ausgewechselt werden, relativ kurz gewählt und eine gewisse "Verschleißreserve" in Kauf genommen. Während des Betriebs der Schlagradmühle kann der Verschleiß der Schlägerköpfe nicht festgestellt werden. Dazu muss die Mühle stillgesetzt werden und die Schlägerköpfe visuell auf ihren Verschleiß überprüft werden.

Da jedoch der Verschleiß der Schlägerköpfe nicht ausschließlich von der Betriebsdauer abhängt, sondern beispielsweise auch von dem Anteil abrasiver Partikel in der Kohle, ist die zeitgesteuerte Auswechslung der Schlägerköpfe in der Regel nicht zufrieden stellend, da in aller Regel die maximale Betriebszeit der Schlägerköpfe nicht ausgenutzt wird oder es zu unnötig vielen Stillständen der Schlagradmühle kommt .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Schlagradmühle mit Vorschläger bereitzustellen, welches die optimale Ausnutzung der Lebensdauer der Schlägerköpfe ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Sicherheit gegen einen zu langen Betrieb der Schlägerköpfe bietet. Gleichzeitig soll das erfindungsgemäße Verfahren die Abhängigkeit der Standzeit der Schlägerköpfe von der eingesetzten Kohle und sonstigen äußeren Einflüssigen in angemessener Weise berücksichtigen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Betreiben eines Vorschlägers einer Schlagradmühle, wobei der Vorschläger mehrere Vorschlägerköpfe aufweist, dadurch gelöst, dass die Leistungsaufnahme des Antriebs des Vorschlägers erfasst wird und dass der Verschleiß der Vorschlägerköpfe in Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Antriebs ermittelt wird.

Es ist das Verdienst der Erfinder erkannt zu haben, dass ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Leistungsaufnahme des Antriebs für den Vorschläger und des Verschleißes der Schlägerköpfe besteht. Mit zunehmendem Verschleiß der Schlägerköpfe werden diese naturgemäß kleiner, so dass die erforderliche Antriebsleistung des Vorschlägers abnimmt.

Diesen Zusammenhang macht sich das erfindungsgemäße Verfahren zunutze und ermöglicht dadurch die optimale Ausnutzung der Standzeit der Schlägerköpfe. Dadurch können die bislang zur visuellen Kontrolle erforderlichen Stillstandszeiten vollständige vermeiden und die Betriebs- und Instandhaltungskosten deutlich reduziert werden. Außerdem kann durch das erfindungsgemäße Verfahren wirkungsvoll verhindert werden, dass, selbst wenn Kohle mit hohen Abrasivanteilen verfeuert wird, die Schlägerköpfe über die zulässige Verschleißgrenze hinaus betrieben werden. Infolgedessen können Folgeschäden durch überschreiten der zulässigen Verschleißgrenze sicher verhindert werden. Auch dadurch sinken die Betriebskosten einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Schlagradmühle.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist noch dazu sehr kostengünstig zu realisieren, da als Eingangsgrößen für das Verfahren lediglich die Leistungsaufnahme des Antriebs des Vorschlägers benötigt wird. Die Leistungsaufnahme ist, wenn sie nicht bereits ohnehin erfasst wird, einfach zu erfassen, so dass die hardwareseitigen Voraussetzungen in Form von Sensoren und Signalleitungen sehr niedrig sind.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein gleitender zeitlicher Mittelwert der Leistungsaufnahme gebildet wird, dass der gleitende zeitliche Mittelwert der Leistungsaufnahme mit einem ersten Schwellwert verglichen wird und dass eine erste Warnmeldung ausgegeben wird, wenn der gleitende zeitliche Mittelwert der Leistungsaufnahme den ersten Schwellwert I _W am unterscheitet .

Diese Mittelwertbildung wirkt wie ein Tiefpassfilter, so dass kurzfristige Schwankungen der Leistungsaufnahme nicht zur Ausgabe einer Warnmeldung führen. Dadurch können kurzfristige Schwankungen der Leistungsaufnahme, wie sie beispielsweise

durch kurzfristige Schwankungen in der Zusammensetzung der Kohle oder aufgrund anderer Störeinflüsse hervorgerufen werden, herausgefiltert werden.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der gleitende zeitliche Mittelwert der Leistungsaufnahme mit einem zweiten Schwellwert Imax. verschieiss verglichen wird und dass eine zweite Warnmeldung ausgegeben wird, wenn der gleitende zeitliche Mittelwert der Leistungsaufnahme den zweiten Schwellwert I _m ax. verschieiss unterschreitet.

Schließlich ist es möglich, beim Unterschreiten eines dritten Schwellwerts lAbschaitung den Vorschläger automatisch abzuschalten, wenn der gleitende zeitliche Mittelwert der Leistungsaufnahme den dritten Schwellwert lAbschaitung unterschreitet .

Durch die gestufte und zeitlich aufeinander folgende Ausgabe von verschiedenen Warnhinweisen kann einerseits rechtzeitig auf das bevorstehende Ende der Betriebsdauer der Standzeit der Schlägerköpfe hingewiesen werden. Dies kann durch den ersten Warnhinweis Iwarn erfolgen.

Sobald die zulässige Verschleißgrenze erreicht wurde, wird eine zweite Warnmeldung ausgegeben, die beispielsweise nicht nur ein optisches, sondern auch ein akustisches Signal umfasst. Dadurch wird der Betreiber des Kraftwerks unmissverständlich auf die erforderliche Auswechslung der Schlägerköpfe hingewiesen.

Wenn trotz der Ausgabe dieser Warnmeldungen keine Auswechselung der Schlägerköpfe erfolgt, kann die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch nach Unterschreiten eines weiteren dritten Schwellwerts lAbschaitung, die Schlagradmühle automatisch stillgesetzt werden. Dadurch werden Schäden an der Peripherie der Schlägerköpfe, insbesondere an den

Schlagarmen und sonstigen Bauteilen sicher verhindert. Es versteht sich von selbst, dass im Regelfall dieser dritte Schwellwert nicht erreicht werden sollte, sondern nach Ausgabe des ersten Warnhinweises die Auswechslung der Schlägerköpfe vorbereitet und geplant werden kann, so dass unmittelbar mit Auftreten des zweiten Warnhinweises oder kurz davor die Schlägerköpfe ausgewechselt werden können.

Vorteilhafterweise ist der Antrieb des Vorschlägers als elektrischer Antrieb mit einem Elektromotor ausgebildet.

Da diese Elektromotoren in der Regel mit konstanter Spannung betrieben werden, kann die Leistungsaufnahme durch eine Strommessung erfolgen. Selbstverständlich wäre es auch möglich, die Leistungserfassung über die Temperatur der Wicklungen des Motors vorzunehmen. Eine solche Temperaturüberwachung ist in Motoren dieser Leistungsklasse ohnehin vorhanden, um überlastungen des Motors zu verhindern.

Es hat sich in der betrieblichen Praxis als vorteilhaft herausgestellt, wenn zur Ermittlung des gleitenden zeitlichen Mittelwerts die Leistungsaufnahme des Antriebs innerhalb eines Zeitintervalls mit einer Dauer von einer Betriebsstunde bis 24 Betriebsstunden, bevorzugt mit einer Dauer von einer Betriebsstunde bis acht Betriebsstunden, herangezogen wird.

Dabei wird das Zeitintervall, beginnend in der Gegenwart, in die jüngste Vergangenheit hin ausgedehnt, so dass der auf diese Weise ermittelte gleitende zeitliche Mittelwert den Zustand der Schlägerköpfe möglichst zeitnah abbildet.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Computerprogramm und Steuer- und/oder Regeleinrichtung für einen Vorschläger gelöst, wobei das Computerprogramm und die Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen beschriebenen Vorteile können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine Schlagradmühle,

Figur 2 eine isometrische Darstellung einer Mühlentür und eines Vorschlägers,

Figur 3 der Zusammenhang zwischen Verschleiß der Schlägerköpfe und Leistungsaufnahme des Vorschlägers .

Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Figur 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Schlagradmühle mit Vorschläger geschnitten dargestellt. In einem Mühlengehäuse 1 ist ein Schlagrad 2 angeordnet. Lagerung und Antrieb des Schlagrads 2 sind in Figur 1 nicht dargestellt.

Der Weg der zu zerkleinernden Kohle durch die Schlagradmühle ist durch Pfeile (ohne Bezugszeichen) angedeutet.

Bevor die zu zerkleinernde Kohle axial in das Schlagrad 2 eintritt, muss sie den so genannten Vorschläger passieren. Dieser Vorschläger besteht im Wesentlichen aus einem Vorschlägerrotor 3. Der Vorschlägerrotor 3 wiederum besteht aus Schlagarmen 3.1, die sich radial nach außen erstrecken.

An den äußeren Enden der Schlagarme 3.1 sind Schlagarmköpfe 3.2 lösbar befestigt. Wie aus Figur 1 ersichtlich, können mehrere Schlagarme 3.1 in axialer Richtung hintereinander angeordnet sein. Der Vorschläger 3 ist ebenfalls fliegend gelagert. Die zugehörige Lagerung hat das Bezugszeichen 7.

Angetrieben wird der Vorschlägerrotor 3 durch einen elektrischen Motor 5. Die Leistungsübertragung zwischen Motor 5 und Vorschlägerrotor 3 erfolgt über einen Riemenantrieb 8. Die Lagerung des Vorschlägers und der Antriebsmotor 5 sind in einem Rahmen 6 angeordnet.

Wie durch die Pfeile angedeutet, tritt die zu zerkleinernde Kohle über eine Mühlentür 9 in den Vorschläger ein, wird dort von den Vorschlägerköpfen 3.2 zerkleinert und gelangt anschließend in das Schlagrad 2. Dort wird die Kohle weiter zerkleinert, so dass sie die gewünschte Größe haben. Gleichzeitig wird die Kohle zusammen mit der umgebenden Luft durch das Schlagrad 2 radial beschleunigt und über einen Austritt des Mühlengehäuses 1 aus der Schlagradmühle herausgefördert .

Zur Verdeutlichung des Gesagten ist in Figur 2 eine Mühlentür 9 mit dem Vorschlägerrotor 3 und der zugehörigen Welle 10, die Teil der Lagerung 7 ist, dargestellt. In dieser Isometrie ist die Form der Schlagarme 3.1 und der Vorschlägerköpfe 3.2 gut zu sehen.

Aus Gründen der übersichtlichkeit ist nur das am Wellenende befindliche Kreuz von Schlagarmen 3.1 mit den zugehörigen Vorschlägerköpfen 3.2 mit Bezugszeichen versehen. Das in Richtung der Lager dahinter angeordnete Kreuz von Schlagarmen ist nicht mit Bezugszeichen versehen.

Die Vorschlägerköpfe 3.2 bestehen aus einem verschleißfesten Werkstoff, insbesondere aus Stahl, und werden durch die

abrasiven Bestandteile der zu zerkleinernden Braunkohle mit fortlaufender Betriebsdauer immer kleiner. Außerdem werden naturgemäß alle Kanten, die eine besonders wirkungsvolle Zerkleinerung der Braunkohle bewirken, abgetragen und die Form der Vorschlägerköpfe wird immer "stromlinienförmiger". Infolgedessen nimmt die Wirksamkeit der Vorzerkleinerung durch den Vorschläger ab, so dass sich die Stromaufnahme des Motors 5 verringert. Dieser Zusammenhang ist in Figur 3 in Diagrammform dargestellt.

Auf der X-Achse ist der Verschleiß, entsprechend einer Gewichtsabnahme in Kilogramm der Vorschlägerköpfe aufgetragen. Auf der Y-Achse ist die Stromaufnahme des Motors 5 dargestellt. Wie sich aus Figur 3 ergibt, ist ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Stromaufnahme und der Gewichtsabnahme der Vorschlägerköpfe vorhanden. Diesen Effekt macht sich das erfindungsgemäße Verfahren zunutze, indem die Stromaufnahme des Motors 5 erfasst wird, bevorzugt über einen gleitenden zeitlichen Mittelwert, und mit einem oder mehreren Schwellwerten verglichen wird.

Sobald ein erster Schwellwert I _wa rn unterschritten wird, wird ein erstes Warnsignal ausgegeben, so dass die Betriebsmannschaft des Kraftwerks weiß, dass die Vorschlägerköpfe das Ende ihrer Standzeit nahezu erreicht haben.

Sobald ein zweiter Schwellwert I _ma χ. verschleiß erreicht wird, wird ein zweites Warnsignal ausgegeben und die Betriebsmannschaft weiß, dass nunmehr unverzüglich die Vorschlägerköpfe ausgewechselt werden müssen.

Wenn die Betriebsmannschaft darauf nicht reagiert und die Vorschlägerköpfe weiter betrieben werden, sinkt die Stromaufnahme des Motors 5 weiter ab, bis zum Erreichen eines dritten Schwellwerts lAbschaitung • Mit Erreichen dieses dritten

Schwellwertes wird die Schlagradmühle automatisch abgeschaltet, um Folgeschäden an den Schlagarmen und anderen Bauteilen zu verhindern.

In Figur 4 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Das Verfahren beginnt in einem Startblock. In einem ersten Schritt 15 wird die Leistungsaufnahme des Motors 5 erfasst und ein gleitender zeitlicher Mittelwert Imttei gebildet. In einem Block 17 wird dieser gleitende zeitliche Mittelwert iMittei mit einem ersten Schwellwert I„am verglichen. Falls der gleitende zeitliche Mittelwert I _M größer als der erste Schwellwert ist, verzweigt das Verfahren wieder vor den ersten Block 15. Andernfalls wird eine erste Warnung in einem dritten Block 19 ausgegeben.

In einem vierten Block 21 wird verglichen, ob die Leistungsaufnahme Imttei kleiner als ein zweiten Schwellwert Imax. verschieiss ist. Fa11s dies nicht der Fall ist, verzweigt das Verfahren wieder hinter den Startblock. Andernfalls wird in einem fünften Block 23 ein zweiter Warnhinweis ausgegeben.

Daraufhin durchläuft das Verfahren einen sechsten Block 25. In diesem sechsten Block wird abgeprüft, ob die Leistungsaufnahme Ijuttei kleiner als ein dritter Schwellwert lAbschaitung ist. Falls nein, verzweigt das Programm wieder hinter den Startblock. Andernfalls wird in einem siebten Block 27 die Schlagradmühle abgeschaltet. Danach endet das Verfahren.