Ermittlung des Mahlgrades eines Mahlgutes, insbesondere eines Erzes, in einer Mühle

Um den Transport von Erzen möglichst wirtschaftlich zu gestalten und diese vor allem für den Verhüttungsprozess optimal aufzubereiten, werden Erze heute in unmittelbarer Nähe des Förderortes gemahlen und zu Pellets gepresst . Der Mahl organg ist extrem euergieaufwändig - inzwischen entfallen ca. 1,4 % des weltweiten jährlichen Energiebedarfs auf die Förderung und (Vor- ) erarbeitung von Erzen. Es ist demnach im Hinblick auf Klimaschutz und Ressourcen-Schonung von eminenter Bedeutung, die Aufbereitung von Erzen so energieeffizient wie mög- lieh zu gestalten.

Bei typischen, elektrischen Antriebsleistungen der Mühlen im Bereich von ca. 20 MW ist es von erheblicher Bedeutung, den Mahlvorgang so zu steuern, dass einerseits die Eigenschaften des Mahlgutes den für die Pellethersteilung geforderten Spezifikationen entsprechen. Andererseits darf aus Gründen der Energieeffizienz der Mahivorgang nicht länger dauern, als es zur Erreichung dieser Spezifikation notwendig ist. Hierzu ist eine Sensorik erforderlich, die einerseits eine sinnvolle Messgröße zur Beurteilung des Mahlgrades zur Verfügung

stellt. Dabei definiert sich der Mahlgrad des Mahlgutes im Wesentlichen durch die Form der einzelnen Erzbrocken, insbesondere durch deren Durchmesser bzw. durch das Spektrum der Größenverteilung. Andererseits rauss die Sensorik robust genug sein, um in der extrem widrigen Umgebung zuverlässig zu funktionieren, da ein Ausfall eines solchen Sensorsystems in extrem hohen Stillstands-Kosten resultiert.

Es sind Verfahren zur Bestimmung des Mahlgrades bekannt, bei denen das akustische Spektrum oder auch der sog. "akustische Fingerabdruck" der Trommel der Mühle während des Mahivorgan- ges ermittelt wird. Aus dem Spektrum lassen sich Rückschlüsse auf die Form des Mahlgutes ziehen, so dass anhand der Auswer- tung des Spektrums entschieden werden kann, ob der gewünschte Mahlgrad erreicht ist. Erprobte Vorgehens eisen zur Ermittlung des Spektrums sind

- Messungen mit Beschleunigungssensoren, die direkt an der Trommel befes igt w rden, und

- die Verwendung von Mikrofonen, die auf Steilen an der Außenhaut der Trommel gerichtet werden, welche besonders charakteristische Frequenzinhalte abstrahlen.

Bei der Messung des akustischen Spektrums mit Hilfe von Be- schieuniqmngssensoren besteht jedoch die Schwierigkeit, die Signale vom Ort der Trommel zu einer Zentraleinheit zu transportieren, welche die Auswertung der gemessenen Signale vornimmt. Mit klassischer Elektrik bspw. unter Verwendung von Ringschleifern ist dies kaum mit ausreichender Zuverlässigkeit möglich. Mehr Aussicht auf Realisieruncj hätte ein kabei- loses Senso System wie bspw. die industrielle Variante des LAN-Protokolls , jedoch besteht hier das Problem, dem System dauerhaft und robust die benötigte elektrische Energie zur Verfügung zu stellen.

Bei der Aufnahme des akustischen Fingerabdrucks über geeignet platzierte Mikrofone stellt die Übertragung des Körperschalls aus der Trommel über die Luft zu den Mikrofonen einen Verlustpfad dar, der unter Umständen wichtige akustische Information stark verfälscht bzw. in u zureichender Qualität überträgt. Außerdem ist in der extrem staubigen sowie anderweitig verschmutzten Umgebung zweifelhaft, ob Mikrofone die Anforderungen an Standf stigkeit und Robustheit erfüllen können.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine robuste Möglichkeit anzugeben, während eines MahlVorganges Informationen über den Mahlgrad eines Mahlgutes zu ermitteln.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird auf die bei Mühlen mit elektromagnetischem Trommelantrieb zum Antrieb der Trommel verwende en Magnetsegme te, insbesondere ElektromagnetSegmente, zurückgegriffen, um den akustischen Fingerabdruck der Trommel und daraus den Mahlgrad zu bestimmen. Diese Lösung erlaubt eine sowohl berührungslose als auch sensorlose Bestimmung des Mahlgrades .

Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten An- Sätzen, weiche dedizierte Sensor-Hardware verwenden, soll er- findungsgemäß mitteis der lektromagnetischen Antriebsspulen der Mühle der akustische Fingerabdruck bestimmt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung des

Mahlgrades eines Mahlgutes in einer Mühle, wobei die Mühle eine Trommel aufweist, in der sich das Mahlgut während des Mahivorganges befindet und die während des Mahlvorganges von einem magnetischen Antrieb mit zumindest einem Magnetsegment dadurch angetrieben wird, dass ein mit Hilfe des magnetischen Antriebs erzeugtes rotierendes Magnetfeld die Trommel in Rotation versetzt, wird zumindest zeitweise eine in einer Spule des MagnetSegmentes induzierte Spannung ermittelt und aus der ermittelten induzierten Spannung auf den Mahlgrad geschlossen wird .

Dabei wird aus der ermittelten induzierten Spannung zunächst das akustische Spektrum der Trommel bestimmt und aus dem akustischen Spektrum auf den Mahlgrad geschlossen. Die Bestimmung des akustischen Spektrums aus dem Mahlgrad erfolgt modellbasiert.

Die Ermittlung der induzierten Spannung und damit die Ermittlung des akustischen Spektrums wird nur dann ausgeführt, wenn das Verhältnis V _x = I _B / Ι _Β , _Μ»Χ zwischen dem zur Erzeugung des Magnetfeldes in dem Magnetsegment fließenden momentanen Strom I ₃ und dem maximalen, zur Erzeugung des rotierenden Magnet ^¬ feldes in der Spule fließenden Strom I _BjSiäi in einem vorgege- benen Bereich _Σ t [a _x ; h _r ] liegt, bevorzugt in einem Bereich VT e [-5% ; +5%], besonders bevorzugt in einem Bereich Vj e [- 2% ; +2%] .

Alternativ wird die Ermittlung der induzierten Spannung und damit die Ermittlung des akustischen Spektrums nur dann ausgeführt wird, wenn das Verhältnis V ₃ = U ₃ / U _BrS . _ax zwischen der zur Erzeugung des Magnetfeldes in dem Magnetsegment momentan anliegenden Spannung ü _B und der maximalen, zur Erzeugung des rotierenden Magnetfeldes in der Spule anliegenden Spannung U _B . _JESX in einem Bereich V _n e [a _w ; _a ] liegt, bevorzugt in einem Bereich V ₀ e [-5% ; +5%], besonders bevorzugt in einem Bereich V _c e [-2% ; +2%] .

Die Ermittlung der induzierten Spannung und damit die Ermittlung des akustischen Spektrums wird insbesondere nur dann ausgeführt wird, wenn der momentane zur Erzeugung des Magnetfeldes in dem Magnetseqjroent fließende Strom I ₃ bzw. die zur Erzeugung dieses Stroms anliegende Spannung Ö _B im Wesentlichen den Wert Null aufweist.

Die Spule ist eine zur Erzeugung des rotierenden Magnetfeldes dienende Spule. Es sind somit keine zusätzlichen Sensoren oder andere Messwe taufnehmer erforderlich, sondern es kann auf vorhandene Bauteile zurückgegriffen werden.

Die in der Spule induzierte Spannung ist eine aufgrund einer zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses in einem

Luftspalt zwischen der Trommel und dem Magnetsegment

v rursach e GegeninduktionsSpannung .

Dabei wird die zeitliche Änderung des LuftSpaltes durch Vibrationen der Trommel verursacht, wobei das akustische Frequenzspektrum der Vibrationen vom Mahlgrad abhängt, insbesondere in reproduzierbarer Weise durch den Mahlgrad bestimmt ist, bzw. eindeutig mit dem akustischen Spektrum zusammenhängt, insbesondere bis auf einen Faktor

weitestgehend identisch ist. Der magnetische Antrieb weist eine Vielzahl von um den Umfang der Trommel ver eilten MagnetSegmenten auf, wobei für jedes der Magnetsegmente individuell die in einer Spule des jeweiligen MagnetSegmentes induzierte Spannung ermittelt und aus der ermittelten induzierten Spannung auf den Mahlgrad geschlossen wird.

Es ist also mit jedem der Magnetsegmente ein individuelles akustisches Spektrum ermittelbar, indem eine in einer Spule des jeweiligen MagnetSegmentes induzierte Spannung gemessen und aus der gemessenen induzierten Spannung das jeweilige akustische Spektrum abgeleitet wird.

Die Ermittlung der individuellen induzierten Spannungen bzw. akustischen Spektren kann

- um den Umfang der Tromm l periodisch umlaufend oder

- mit mehreren der Magnetsegmente gleichzeitig erfolgen.

Die erfindungsgemälie Anordnung ermöglicht die Ermittlung des Mahlgrades eines Mahlgutes in einer Mühle. Die Mühle weist eine Trommel auf, in der sich das Mahlgut während des

Mahlvorganges befindet und die während des Mahlvorganges von einem magnetischen Antrieb mit zumindest einem Magnetsegment dadurch antreibbar ist, dass ein mit Hilfe des magnetischen Antriebs erzeugtes rotierendes Magnetfeld die Trommel in Rotation versetzt. Es sind eine MessVor ichtung und eine

Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehen, wobei

- mit der Messvorrichtung zumindest zeitweise eine in einer Spule des Magnetsegmentes induzierte Spannung ermittelt wird und

- die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, um aus der ermittelten induzierten Spannung auf den Mahlgrad zu schließe .

Die Messvorrichtung ist vorteilhafterweise Teil des

Magnetsegments, d.h. in das Magnetsegment integriert oder direkt mit diesem verbunden. Insbesondere bilden das

Magnetsegment und die Messvorrichtung eine Einheit.

Der magnetische Antrieb weist eine Vielzahl von um den Umfang der Trommel ver eilten MagnetSegmenten auf, wobei für jedes der Magnetsegmente individuell die in einer Spule des jeweiligen MagnetSegmentes induzierte Spannung messbar ist und in der Datenverarbeitungsein ichtung aus diesen

gemessenen induzierten Spannungen jeweils auf den Mahlgrad geschlossen wi d .

Die Datenverarbeitungseinrichtung ist ausgebildet, um aus einer gemessenen induzierten Spannung ein akustisches

Spektrum der Trommel zu berechnen.

Die Datenverarbeitungseinrichtung ist weiterhin ausgebildet, um insbesondere modellbasiert aus dem akustischen Spektrum den Mahlgrad zu bestimmen.

Erfindungsgemäß wird also ein verbessertes Verfahren zur Er ^¬ mittlung des Mahlgrades eines Mahlgutes in einer Mühle vorgeschlagen. Die Mühle weist eine Trommel auf, in der sich das Mahlgut während des Mahlvorganges befindet und die während des Mahl organges von einem magnetischen Antrieb mit zumindest einem Magnetsegment dadurch angetrieben wird, dass ein mit Hilfe des magnetischen Antriebs erzeugtes rotierendes Magnetfeld die Trommel in Rotation versetzt. Während des Mahl organges wird zumindest zeitweise das akustische Spektrum der Trommel ermittelt und aus dem akustischen Spektrum auf den Mahlgrad geschlossen. Zur Ermittlung des akustischen Spektrums wird eine in einer Spule des Magnetsegmentes induzierte Spannung gemessen und aus der gemessenen induzierten Spannung das akustische Spektrum abgeleitet.

Das auszuwertende Geräuschspektrum wird im Wesentlichen aus zwei Quellen gespeist. Zum Einen sind Geräusche enthalten, die durch den Antrieb erzeugt werden, wozu auch Eigenschwingungen zählen, die in der Struktur der Mühle angeregt werden. Diese sind periodisch und damit deterministisch. Dieser Geräuschanteil kann daher auf der Basis mechanisch-akustischer Modelle der Mühle quantifiziert und herausgerechnet werden, fospw. durch eine modellbasierte Filterung. Die zweite Geräuschquelle ist das von dem Mahlmittei zu zerkleinernde Mahlgut. Letzteres hat eine Form, die sich zufällig durch de Brechvorgang im Steinbruch bzw. Bergwerk ergibt. Formen und Größen der Steinbrocken sind daher stochastisch . Dementsprechend haben auch die Geräusche, die beim Herabfallen von der Brocken erzeugt werden, stochastischen Charakter. Hier gibt es keine zeitliche Korrelation der Einzelgeräusche. Dies eröffnet die Möglichkeit, den einen Anteil des Geräuschspektrums vom anderen Anteil mit großer Genauigkeit zu trennen. Die Kraftquelle ist der Motor, dessen zeitlicher Kraftverlau genügend genau bekannt ist. Damit lassen sich aber auch die Anregungen der mechanischen Struktur der Mühle formal darsteilen (Resonanz funktionen etc.) und vom GesamtSpektrum ab ^¬ ziehen. Zurück bleibt der stochastische Anteil, der im We ^¬ sentlichen durch das Rieseln der Gesteinsbrocken verursacht wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbei spiel sowie anhand der Zeichnungen.

Dabei zeigt:

Figur i einen Querschnitt einer Trommel einer Mühle ohne und mit Mahlgut mit unterschiedlichem Mahlgrad,

Figur 2 akustische Spektren entsprechend den in Figur i dargesteliten Zuständen,

Figur 3 eine Trommel einer Mühle mit einem magnetischen An trieb,

Figur 4 ein Magnetsegment, ü igur b eine Hysteresekurve.

In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile, Bauteilgruppen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet .

Die Figuren 1A bis IC zeigen einen Querschnitt durch eine in Pfeilrichtung P rotierende Trommel 110 einer Mühle 100, bspw. eine Erz-Kug lmühle . In der Figur 1A ist die Trommel 110 ohne Mahlgut dargestellt, die Figuren 1B und IC zeigen die Trommel mit Mahlgut 120 bei zwei unterschiedlichen Mahlgraden (in den Figuren ist das Mahlgut 120 der Übersichtlichkeit wegen nur zum Teil mit Bezugszeichen versehen} . Zusätzlich sind in den Figuren 2A bis 2C die entsprechenden akustischen Spektren in Form der von der Trommel abgestrahlten Schallintensität I (ω) in Abhängigkeit von der Frequenz ω dargestellt. Die Messung dieser Spektren erlaubt wie ira Folgenden erläutert Rückschlüsse auf den Mahlgrad. Bei einer Erzmühle 100 mit getrieb loser elektrischer Antriebstechnik wird die Trommel 110 der Mühle 100 nicht über einen externen Motor mit nachgeschaltetem Getriebe in Rotati ^¬ on P versetzt, sondern statt dessen mit Hilfe eines Antriebs 130, der wie in der Figur 3 vereinfacht dargestellt mehrere Elektromagnetsegmente 131/1, 131/2, 131/3 {bzw. 131/i mit i=l, 2,3) aufweist. Diese werden von einer entsprechenden Leistungselektronik 140 übe Kafoe1ve bindungen 132/i, 141 /i so angesteuert, dass sich ein resultie endes Magnetfeld ergibt, dessen Orientierung sich mit konstanter inkelgeschwin- digkeit um die Achse R der Trommel 110 dreht. Durch dieses drehende Magnetfeld und die entsprechenden magnetischen Kräfte wird die an ihren beiden Enden gelagerte Trommel 110 ebenfalls in eine Drehung versetzt. Über eine geeignete elektrische Ansteuerung des Antriebs bzw. der elektromagnetischen Segmente 131/i kann die Drehgeschwindigkeit des Magnetfeldes und damit auch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Troiomel 110 varii rt erde . Um nun das Mahlgut 120 bzw. im hier erläuterten Ausführungs ^¬ beispiel das Erz 120 zu mahlen, wird die Trommel 110 der Kugelmühle 100 zunächst, mit einem Mahlmittel 150, im Fall der Kugelmühle Stahlkugeln 150, bestückt, (in den Figuren sind die Kugeln 150 der Übersichtlichkeit wegen nur zum Teil mit Be ^¬ zugszeichen versehen) . Diese haben zumindest im Neuzustand weitestgehend identische Durchmesser. Wird die Trommel 110 in Rotation versetzt, so werden die Kugeln 150 von den in der Trommel 110 befindlichen Mitnehmern 160 bis zu einem gewissen Grad mitbewegt., bis sie vom Mitnehmer 160 herunte fallen und auf dem Boden der Trommel 110 auftreffen (in den Figuren sind auch die Mitnehmer 160 der Übersichtlichkeit wegen nur zum Teil mit Bezugszeichen ve sehen) . Aufgrund der erheblichen Massen, die hier bewegt werden, wird in der mechanischen Struktur der Trommel 110 ein akustisches Geräuschspektrum I (<ö) angeregt, welches zum einen durch den Antrieb 130 selbst mitsamt seinen mechanischen Komponenten, zum anderen aber durch die mitbewegten und wieder he abfal- 1enden Kugeln 150 erzeugt wird. Aufgrund der einheitlichen

Größe der Kugel und geringer vorhandener Dämpfung ist zu er ^¬ warten, dass sich ein akustisches Spektrum I (o) mit charak ^¬ teristischen Resonanzstrukturen ergibt, in dem sich einer ^¬ seits der mechanische Aufbau der Mühle 100 bzw. Trommel 110, zusätzlich aber auch die Geometrie und die Masse der Kugeln 150 in Form charakteristischer Frequenzen ausdrücken. Ein entsprechendes Spektrum I im} einer nur mit Kugeln 150, je ^¬ doch nicht mit Mahlgut bestückten Trommel 110 ist in der Figur 2A schematisch dargestellt.

Wird nun ein Mahlgut 120, bspw. frisches Erz, in die Trommel 110 gefüllt, so ändert sich das bei Rotation der Trommel 110 messbare akustische Spektrum I (e>) erheblich. Aufgrund der unregelmäßig geformten Oberflächen, der breit gestreuten Grö- ßenverteilungen der Erzbrocken 120 sowie der aufgrund deren

Oberflächenstruktur erheblich vergrößerten Reibung ist zu er ^¬ warten, dass die Resonanzen des Spektrums deutlich überdämpft und damit breiter und intensitätsschwächer ausfallen. Es er- gibt sich ein breites akustisches Kontinuum, welches zu höheren Frequenzen ω hin atafällt. Dies ist in der Figur 2B er ^¬ kennba .

Ist der gewünschte Mahlgrad erreicht, so liegt das Erz 120 in Form feiner Körner vor. Bei Rotation der Trommel 110 ist dann ein vergleichsweise hochf equentes Rieselgeräusch messbar. Zudem erzeugen die nun kleinen Erzkörner eine starke Dämpfung, so dass Resonanzen im akustischen Spekt um I (ei) nicht mehr oder kaum mehr auftreten. Stattdessen ist ein Kontinuum der frequenzabhängigen akustischen Intensität I (o) zu erwarten, welches ein Maximum bei höheren Frequenzen aufweist (Figur 2C) .

Demzufolge erlaubt die Ermittlung des akustischen Spektrums Rückschlüsse auf den Mahigrad.

Die Figur 4 zeigt einen Ausschnitt der Trommel 110 sowie das Maanetsegment 131/1 aus der Antriebsanordnung 130 von Elekt ^¬ romagneten 131. Durch das vom Elektromagneten 131/1 erzeugte Feld entsteht im Luftspart g zwischen Magnetsegment 131/1 und Trommel 110 ein magnetischer Fluss . Werden nun Vibrationen V in der Trommel 110 aufgrund des Mahlvorgangs angeregt, so führen diese zu einer zeitlichen Änderung des Luftspaltes g: g{t) = g ₀ + £ A _t · sin{0 - ,) (Gl.l)

i

Gl.l beschreibt die zeitliche Änderung des Luftspalfes g durch ein Spektrum akustischer Anregungen, welches die Frequenzen Oi und jeweilige Phasenverschiebungen enthält.

Die zeitliche Änderung des Luftspaltes g(t) führt zu einer Änderung des magnetischen Flusses Φ durch den Spalt g, so dass gemäß der Lenz ' sehen Regel in der Spule 133/1 des Mag ^¬ netsegments 131/1 eine Spannung Ui _nc - induziert wird, welche dieser Flussänderung entgegenwirkt: άΦ -—ΘΦ da ΘΦ ^

l- =-— = - =

og dt "—g ' Σ _± ^Α ι ' ' ^{cos "} Φι> (Gl .2 ) dt

Dabei wurde zunächst angenommen, dass sich die Flussänderung für kleine geometrische Änderungen des Luftspalts g annähernd linear mit g verhält, und anschließend Gl .1 hinzugezogen.

Gl.2 zeigt, dass die zeitliche Modulation des Luftspaltes g zwischen einem Magnetsegment 131/1 und der Trommel 110 der Erzmühle 100 zu einer zeitlich veränderlichen Induktionsspan- mang Ui»* in der Spule 133/1 des MagnetSegments 131/1 führt, welche die Information über das Frequenz spektrum I (ω) enthält, mit dem die Trommel aufgrund des Mahlvorgangs angeregt wird. Da sich ü _iS . _ld proportional zur zeitlichen Ableitung des Anregungsspektrums verhält, welches die Zeitabhängigkeit von g(t) darstellt, werden die unterschiedlichen Frequenzanteile mit dem Faktor <a gewichtet. Damit wirken sich also hohe Frequenzen tendenziell stärker aus als niedrige Frequenzen.

Eine Auswertung des durch Gl .2 repräsentierten Gegenindukti- onsanteils Ό^ _Α in der Klemmenspannung des Magnetspulensegments 131/1 liefert demzufolge die Information über die Schwingungsanregungen der Trommel 110. Es ist somit möglich, aus diesem Spannungsanteil die gewünschte Information über den Mahlgrad des Erzes 120 zu erhalten. Bspw. kann das Spekt- rum I (co) mit Hilfe einer Fourier-Analyse aus dem zeitabhän- gigen Signal Ui _nd {t} gewonnen werden . Ebenso ist eine KombiNation mit einer drehzahl-synchronen Auswertung denkbar, müder ggf. die Antriebsanteile, die typischerweise periodischer Natur sind, unterdrückt werden können. Die anschließende Er- mittlung des Mahlgrades aus dem Spektrum kann modellbasiert erfolge .

Eine Anordnung zur Bestimmung des Mahlgrades weist daher eine Messvor ichtuncj 134/1 auf, mit deren Hilfe die induzierte Spannung üi _nd gemessen wird. Die Messvorrichtung 134/1 ist hierzu mit den Klemmanschlüssen des Magnetspulensegments 131/1 bzw. der Spule 133/1 verbunden. Die in der Spule 133/1 induzierte Spannung Oi _nd ruft einen sensorischen Stromfluss lin _d hervor, der bspw. über einen Shunt-Widersband 135/1 der Messvorrichtung 134/1 gemessen werden kann. Die Mess orrichtung 134/1 ist mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 170 verbunden, in der aus der gemessenen induzierten Spannung an ^¬ hand der Fourier-Analyse das entsprechende Spektrum I (<a) be ^¬ rechnet wird .

Grundsätzlich kann die Messvorrichtung 134/1 Teil des zuge- ordneten Magrietsegments 131/1 sein. Alternativ können die Messvorrichtung und das zugeordnete Magnetsegment auch ge ^¬ trennt voneinander angeordnet sein. Bspw. ist es denkbar, dass die Mess orrichtung in der Datenverarbeitungseinrichtung 170 untergebracht ist.

Die übrigen, in der Figur 3 dargestellten Magnetsegmente

131/2, 131/3 sind analog hierzu aufgebaut. Die ents rechenden Messvorrichtungen 134/2, 134/3 sind ebenfalls mit der Daten ^¬ verarbeitungseinrichtung 170 verbunden und ggf. in diesen un- tergebracht .

Speziell bei Hochleistungsantrieben 130, die eine Antriebs ^¬ leistung von mehreren 10 MW bereitstellen, wird jedoch vor ^¬ teilhafterweise eine besondere Ausbildung des erfindungsgemä- ßen Ansatzes verwendet. Bei derartigen Antrieben sind die ge ^¬ mäß Gl .2 induzierten Gegenspannungsanteile ü _iS . _ld im Vergleich zum jeweiligen maximalen Spannungsniveau U _BraiSX und Stromni ^¬ veau Ι _Ε , _ΙΜΧ eines SpulenSegmentes 131, welches im kV- und kA- Bereich liegen kann, verhältnismäßig klein. Zudem können dem momentanen Spannungs- und Stromsignal ü _B , I ₃ , mit dem ein

Spuiensegment 131 angesteuert wird, nicht unerhebliche Stö ^¬ rungen überlagert sein. Damit ist die Auswertung des sensori ^¬ schen Signals gemäß Gl.2 erschwe t. Eine spezielle Situation ergibt sich jedoch, wenn der in ei ^¬ nem Spulensegment 131 bzw. in der Spule 133 des Magnetspule - segments 131 fließende Strom I _B den Wert Null erreicht. Zwar ist zu diesem Zeitpunkt das magnetische Feld H = 0, jedoch weisen das Spulensegment 131 und die Trommel 110 eine rema- nente magnetische Induktion B _R auf. Dies ist in der Figur 5 anhand einer magnetischen Hysterese-Kurve veranschaulicht. Bei H = 0 hat tritt in weichmagnetischen Materialien eine re- manente magnetische Induktion B _R auf. Diese iässt sich wie im Folgenden erläutert nutzen, da in der Anordnung gemäß Figur 4 trotz nicht vorhandenem Stromfluss in der Spule 133 des Magnetsegments 131 ein magnetischer Fiuss Φ vorhanden ist, so dass gemäß Gl .2 in dieser Situation eine Gegenspannung üin _d induziert wird, die folglich einen sensorischen Stromfluss in der Anordnung hervorruft. Dieser kann bspw. über einen Shunt- Widerstand gemessen werden.

Die Ermittlung der Spannung U _itlA zur Bestimmung des akusti ^¬ schen Spektrums erfolgt also idealerweise zu einem Seitpunkt to _t zu dem der momentan in der Spule 133 des Magnetseg ents 131 fließende Strom I ₃ zur Erzeugung des Magnetfeldes den Wert Null erreicht, d.h. I _B (t ₀ ) = 0. Da sich die Trommel kon ^¬ tinuierlich weiterdreht, ist eine Messung zu genau dem Zeit ^¬ punkt, in dem I ₃ (t _c ) = 0 gilt, schwer reali ierbar. Es ist jedoch auch ausreichend und praktikabel, wenn die Ermittlung der Spannung üi _nd nicht nur zu diesem Seitpunkt t _c ausgeführt wird, sondern in einem Zeitraum Ät, während dem bspw. das Verhältnis ν _Σ = I _E / I _BiMJt zwischen dem momentan fließenden Strom I _B und dem maximalen, zur Erzeugung des rotierenden Magnetfeldes verwendeten Strom I _B>raax in einem Bereich von bspw. Vi € [a ,· b] liegt, wobei bspw. gelten kann a=-2% und b=+2% . Die Werte der Parameter a, b haben natürlich Einfluss auf die Genauigkeit der Messung. Der genaue Bereich bzw. die exakten Grenzen a, b des Intervalls wären individuell und ex ^¬ perimentell zu ermitteln. Entscheidend ist, dass die zu dem Seitpunkt bzw. in dem Zeitraum vorliegende Spulenspannung nicht um Größenordnungen höher ist als das Messsignal.

Ein vergleichbares Intervall ist natürlich auch mit Hilfe der Spannungen U _E , ü _3rraair festiegbar, wobei auch hier die genauen Grenzen des Intervalle individuell und experimentell festzu ^¬ legen wären. Grundsätzlich ist anzunehmen, dass sich ein starker Strom- fluss wesentlich störender auf die Signalauswertung auswirkt als eine hohe Spannung, da letztere ggf. besser herauszufil- tern ist.

Dabei kann die induzierte Spannung üi _nd in einer ersten Ausführung tatsächlich nur zu den Zeitpunkten t ₀ bzw. in de Zeiträumen Ät geraessen werden. In einer alternativen Ausführung wird die induzierte Spannung kontinuierlich gemessen, jedoch in der Datenverarbeitungseinrichtung 170 nur zum Zeitpunkt to bzw. im Zeitraum At ausgewertet. Dementsprechend wird hier nicht der Ausdruck "Messung der Spannung Oi _nc[ " , sondern der Ausdruck "Ermittlung der Spannung ü _iS . _ld " verwendet, der diese beiden Ausführungsmöglichkeiten umfasst.

Die Zuverlässigkeit der auf diese Weise gewonnenen Information über den Mahlgrad lässt sich noch weiter verbessern, indem man eine solche sensorische Auswertung gemäß Gl.2 nicht nur bei einem der MagnetSegmente 131/1, sondern bei allen oder zumindest mehreren der Magnetsegmente 131/i des magnetischen Antriebs 130 vorsieht. Dementsprechend würden die betroffenen Magnetsegmente 131/i jeweils über eine der oben erläuterten Messvorrichtungen 134/i verfügen, die die jeweils gemessenen induzierten Spannungen Ui _ndi an die DatenVerarbeitungseinrichtung 170 übertragen. In der Datenverarbeitungseinrichtung 170 erfolgt dann individuell für jede Messvorrichtuna die Ermittlung des akustischen Spektrums und hieraus die Bestimmung des Mahlgrades sowie ggf . eine Eliminierung von Maschinenanteilen durch drehzahlsynchrone Auswertung.

Vorteilhafterweise werden die individuellen induzierten Spannungen üind, i periodisch umlaufend gemessen. Zur Erzeugung des rotierenden Magnetfeldes mit einer Vielzahl von Mag et egmenten 131/1, 131/2, 131/3, die wie in der Figur 3 entlang des Umfangs der Trommel 110 angeordnet sind, durchläuft jedes der Magnetsegmente 131/i periodisch einen Zustand, in dem der Strom I _Bj i zu Null wird, wobei die Periodendauer von der Rota- tionsgeschwindigkeit des Magnetfeldes abhängt. Dabei ist nicht der Strom l _Bti in allen MagnetSegmenten 131/i gleichzei tig Null. Vielmehr läuft in der einfachsten Ausführung quasi die Position desjenigen MagnetSegments 131/i , für dessen Strom l _3, i=0 gelten muss, mit. der Rotationsgeschwindigkeit de Magnetfeldes um die Trommel. Mit anderen Worten gilt bspw. zunächst zu einem Zeitpunkt tl für den Strom I _B>i im Magnetsegment 131/1 anschließend zu einem Zeitpunkt 12>11 I _B , 2 (12 ) =0 im Magnetsegment 131/2 und schiießl ich zum Zeitpunkt t3>t.2 I _B ,s (t3) =0 im Magnetsegment 131/3. Daran an ^¬ schließend beginnt der Umlauf von neuem, d.h. zum Zeitpunkt t4>t3 gilt wieder I _Eji {t4)=G im Magnetsegment 131/1 etc. Dementsprechend wird die Spannung ϋ^,ι also periodisch umlaufend um den Umfang der Trommel gemessen, da die Messung aus den oben genannten Gründen idealerweise immer nur dann statt findet wenn im entsprechenden Magnet.segment. 131/i gilt I _E, i=0

Grundsätzlich ist es natürlich auch denkbar, wenn mit allen Segmenten 131/i gleichzeitig gemessen wird, wobei jedoch zu beachten ist, dass bei den evtl. vorliegenden sehr hohen Strömen bzw. Spannungen eine Messung der Spannung U _iSld , ± gestört sein kann.

Über korrelierende Auswerteverfahren, bei denen bspw. eine Korrelation mit der Drehzahl und mit. der elektrischen

Leistungs-Ansteuerung der Trommel bzw. anderer Aggregate der Erzmühle erfolgt, von denen ebenfalls detaillierte Informati onen hinsichtlich z.B. Ansteuerung bzw. Bewegungsverla f vor banden sind, und die die auf diese Weise in der Datenverarbeitungseinrichtung 170 gewonnenen akustischen Informationen miteinander verknüpfen (ggf. unter Einbeziehung geeigneter physikalischer Modelle der akustischen Anregung der Mühle während verschiedener Phasen des MahlVorganges) , kann die Ro bustheit dieses Messverf hrens gegenüber der Messung an nur einer Spule erheblich gesteigert werden.