JPH04284857A - ローラミルおよびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石炭、セメントクリンカ
または化学製品の原料を粉砕するローラミルに係り、特
に異状振動の発生を抑制することのできるローラミルお
よびその運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭焚ボイラにおいては低公害燃焼（低
ＮＯｘ、未燃分低減）や急速負荷変動運用が実施され、
それに伴い微粉砕機（ミル）に対しても給炭量の幅拡い
変動等、よりフレキシブルな運用への対応が要求される
ようになった。

【０００３】石炭、セメント原料、新素材原料などの塊
状物を細かく粉砕する粉砕機の１つの型式として、低速
回転運動を行なう粉砕テーブルとその上で自転する複数
の粉砕ローラとを備えた竪型のローラミルがあり、最近
では代表機種のひとつとなっている。図１を用いて、一
般的なローラミルを説明する。この図はミル中心軸を通
る面でミルを縦割りにした断面図である。この種の粉砕
機は、円筒型のケーシング１０（ミルハウジングと称す
る）内において水平面内で低速回転する粉砕テーブル９
と、その上で該粉砕テーブル９上に押しつけられた状態
（この押しつける力を、以下、粉砕荷重と称す）で自転
する複数個の粉砕ローラ７を備えている。粉砕テーブル
９は、モータ２１により減速機２２を介して低速回転す
る垂直軸１１に固定されて駆動される。また粉砕ローラ
７の回転軸６は、該粉砕ローラ７の上部に設けられたロ
ーラブラケット５により支持される。ローラブラケット
５は、その上部に設けられた、スプリング３３をその間
にもつ上・下部加圧フレーム２６、２７により、ローラ
ピボットと称するピン４を介して支持される。粉砕性能
を支配する主要因子である粉砕荷重は、粉砕ローラ７、
上・下部加圧フレーム２６、２７等の構造部材の自重と
、上部加圧フレーム２７と基礎マット１５を連結する加
圧のための油圧装置３１付きのテンションロッド１２に
よる下向きの荷重の合力として与えられる。

【０００４】粉砕テーブル９の中心部へ供給管２９より
供給される被粉砕物３０は、粉砕テーブル９の回転によ
る遠心力によって粉砕テーブル９上をうず巻き状の軌跡
を描いて外周部へ移動し、粉砕テーブル９の外周側に挿
着された粉砕リング８上面の溝状リングである粉砕レー
ス２８面と粉砕ローラ７の間にかみ込まれて粉砕される
。ミルハウジング１０の基底部にはダクトにより熱風２
３が導かれており、この熱風２３が粉砕テーブル９の外
周部とミルケーシング１２内周部との間の隙間のエアス
ロート２４から吹き上げられている。粉砕後の粉粒体は
、この熱風２３の流れによってミルハウジング１０内を
上昇しながら、粗いものから重力によって落下し、そこ
を通過した細かな粉粒体は、ミルハウジング１０上部に
設けた回転分級器３で分級され、所定の粒径以下の粉粒
体は製品微粉排出管１を経由してミル外に送られる。

【０００５】このようなローラミルにおいて、炭種、給
炭量等の運転条件によっては異常振動が発生し、構造部
材の破損、周辺への振動伝播等の問題を引起す。図８は
給炭量（ミル負荷）と減速機の代表点における無次元化
した振動レベルの関係を示す。ローラミルの振動は低負
荷帯において、粉砕部における炭層が薄い状態のときに
発生しやすい。また振動が発生するためにはもう一つ必
要条件がある。つまり、粒度が高い（粒径が小さい）こ
とが必要である。これは、回転分級器の回転数を高速に
することにより生じる。このような低炭層厚かつ高粒度
になると粉砕ローラ７と粉砕テーブル９の間にすべりが
発生し、これが異常振動を引起こす原因となっている。

【０００６】このような振動に対する対策として、発明
者らは、これまで主として粉砕部の構造の改善の面から
の発明を提案してきたが、より簡便かつ実用的な方法と
して、振動の発生をモニタしながら運転条件を調節し、
振動を制御する方法を検討してきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は振動防
止の点についての配慮が十分とはいえず、ミル本体の構
造信頼性、またはミル周辺における振動・騒音面での環
境に関する問題があった。本発明の目的は、粉砕効率を
低下させることなく振動の発生を未然に回避するローラ
ミルおよびその運転方法を提案することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、モータにより減速機を介して動力
を伝達されミルハウジング内下方の水平面内を回転する
粉砕テーブルと、該粉砕テーブルの外周側に装着され上
面に溝状粉砕レースを設けた粉砕リングと、鉛直下方へ
の粉砕荷重を受けながら粉砕レース上を回転する複数個
の粉砕ローラと、該粉砕ローラの回転軸を保持するロー
ラブラケットとを備えたローラミルにおいて、モータ、
減速機、粉砕テーブルのうちのいずれか一つ以上の回転
トルクの変動を検知する装置と、該装置の検知結果に基
づきローラミルの振動を抑制する振動制御装置とを設け
たことを特徴とするローラミルに関する。

【０００９】第２の発明は、モータにより減速機を介し
て動力を伝達しミルハウジング内下方の水平面内にて粉
砕テーブルを回転させ、該粉砕テーブル外周上面に設け
た粉砕レースの溝状リング面上にて複数個の粉砕ローラ
を荷重を加えながら回転させて被粉砕物を粉砕し、ミル
内で粉砕された被粉砕物を分級器により分級して所望粒
度の粉粒体を分離するごとくなしたローラミルの運転方
法において、粉砕テーブル、あるいはこれを回転させる
メータ、減速機のいずれかの回転トルクの変動を検出し
、これに基づき分級器の回転数、分級器の羽根の角度、
粉砕ローラへの荷重のいずれかを制御することを特徴と
するローラミルの運転方法に関する。

【００１０】第３の発明は、モータにより減速機を介し
て動力を伝達しミルハウジング内下方の水平面内にて粉
砕テーブルを回転させ、該粉砕テーブル外周上面に設け
た粉砕レースの溝状リング面上にて複数個の粉砕ローラ
を荷重を加えながら回転させて被粉砕物を粉砕し、ミル
内で粉砕された被粉砕物を分級器により分級して所望粒
度の粉粒体を分離するごとくなしたローラミルの運転方
法において、粉砕テーブルを回転させるための回転トル
クの変動を検知して、分級器の運転条件および、もしく
は粉砕ローラの荷重を制御し、かつローラミルの振動状
況を検知して所定振動状況になったとき、分級器の運転
条件および、もしくは粉砕ローラの荷重を平常運転時の
状態に復帰させることを特徴とするローラミルの運転方
法に関する。

【００１１】

【作用】トルクの直流（平均）成分はミルの振動が発生
する前に必ず異常に増大する。したがって、本発明にな
るローラミルおよびその運転方法は、この成分を監視す
ることにより、振動の発生を予知し、即座に運転条件を
振動発生域外に変更するのでミルの振動を回避すること
ができる。

【００１２】

【実施例】本発明の具体的実施例の全体構成を図１によ
り説明する。

【００１３】まずモニタ信号として、モータのトルク信
号および減速機の加速度信号の２つを用いる。トルク信
号はモータ出力軸２０に貼り付けた歪ゲージ３６から得
られる軸のねじりによる歪をトルクに換算して用いる。 回転軸からの信号の取出しには、ＦＭテレメータを用い
るのが最も簡単である。また減速機ケーシングに加速度
計３７を取り付ける。この２つの信号を中央操作室まで
延長し、アンプと演算・処理装置からなるミル振動制御
装置に取り込む。本装置はこのモニタ信号を処理し、そ
の結果に基づいて振動発生を予知した場合には、後続の
ミル制御装置に対し、振動発生を回避するための運転条
件の変更を指示する。モニタ信号の演算・処理、判定方
法および具体的な運転条件の変更方法については後述す
る。

【００１４】なおモータ軸２０のトルクをモニタする方
法として上記の歪ゲージ方式のほか、モータに流れる電
流（これをミル電流と通称する）を用いることも可能で
ある。データの処理方法は両者ともまったく同じである
。

【００１５】本実施例のデータ処理の説明に際し、図３
、図４を用いてランダムに変動する信号の処理方法につ
いて説明する。図３はトルク変動の処理に適用するもの
で、ゆるやかに上昇するトレンドに高周波数成分が混入
している場合を考える。このような信号Ｍ（ｔ）に対し
、バイパスフィルタを作用して高周波数成分を除去する
ことにより、トレンド成分

【外１】 のみを抽出することができる。このトレンド成分（外１
）を直流成分または平均成分と称する。

【００１６】図４は減速機の加速度波形に適用する波形
処理の内容である。ランダムに変動する波形ｘ（ｔ）の
変動の強さは次式で示す実効値（ｒｍｓ値）

【外２】 により表される。

【数１】 ここでＴは一回に取り込むデータの継続時間であり、数
十秒のオーダの値となる。この取り込み操作を行なう時
間を図４の上図に示すように除々に移動させることによ
り、図４の下図に示すような実効値（外２）のカーブが
得られる。

【００１７】図５はこのような処理を施して得られたミ
ル振動発生前後のトルク直流成分（外１）および減速機
加速度実効値（外２）のデータである。なお、図５以下
のデータはいずれも標準的な運転条件での値を用いて無
次元化している。減速機加速度実効値（外２）について
は振動発生時の値を用いて無次元化している。この図よ
り、ミルの振動が発生する約２分前からトルクの直流成
分（外１）の増大が生じていることがわかる。なお、こ
の現象は、振動が発生する前に粉砕ローラのころがり状
態が何らかの原因で悪化し、ころがり抵抗が増大してい
ることを示唆している。図５から、トルクの直流成分を
モニタすることにより、振動の発生を約２分前に予知で
きることがわかる。

【００１８】次の課題は、この２分の間に振動を回避す
るための具体的な運転条件の変更方法を見いだすことで
ある。図６、図７はこの点を検討するための、ミル運転
条件と振動レベルとの関係を示す実験データである。図
６では振動が発生している状態で回転分級器の回転数を
低下することにより振動を低減したものである。図７は
同じく粉砕荷重の低下により振動を低減したものである
。粉砕荷重の制御はテンションロッド１２に付属する油
圧装置３１の操作により容易に実施できる。なお、運転
条件の変更に対する振動レベルの応答性は回転分級器回
転数の方が優れており、数秒のオーダの時間遅れで振動
レベルの低下が生じる。なお、回転分級器の回転数の低
下（ベーンによる分級方式の場合はベーンの開放）によ
り振動が低減する理由であるが、従来の経験よりミルの
振動は粉砕部における「低炭層厚」と「高粒度」という
２つの条件が満たされると発生することがわかっており
、上記の運転操作は粒度を粗くする方向に作用すること
から振動が低減するものと考えられる。

【００１９】以上に述べたトルクの直流成分の挙動、運
転条件と振動レベルとの関係に関する知見をもとに創案
した振動制御方法の流れを図２に示す。まずトルクデー
タＭｉ（ｔ）をコンピュータに取込み、その直流成分（
外１）ｉを算出する。これを、その前に処理した値（外
１）ｉ−１　と比較することにより、両者の差としての
増分△（外１）ｉを算出する。この△（外１）ｉの値が
ある基準値よりも大きい場合は振動発生の可能性が高い
と判断し、回転分級器の回転数の低下、粉砕荷重の低減
など、振動の発生を回避するための運転条件変更を行な
う。あまりこのような状態が長く続くと粉砕性能の低下
を招くことになるので、振動データｘｋ　（ｔ）の実効
値（外２）ｋ　を２〜３分間モニタし、そのレベルがあ
る基準値以下の状態を保つ場合には運転条件を復帰する
。

【００２０】以上の操作を繰り返すことにより、ミルの
粉砕性能を損なうことなく振動の発生を未然に防止する
ことが可能となる。

【００２１】

【発明の効果】本発明による効果をまとめると、まずミ
ルの粉砕性能を損なうことなく異常振動の発生を未然に
防止できる。その結果として、ローラミルの構造強度に
関する信頼性が向上する。周辺への振動伝播レベルが低
減し、振動、騒音に関する環境が良くなる。また、ロー
ラミルの最低負荷の切り下げが可能になり、ボイラの負
荷変動に対応したフレキシブルなミルの運用が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる振動制御装置を装着したローラミ
ルを示す図。

【図２】本発明になるローラミルにおける振動制御の制
御手順図。

【図３】、

【図４】それぞれミルのトルクおよびミル用減速機の加
速度波形のデータ処理方法を示す図。

【図５】トルクの直流成分と振動発生の関係を示す図。

【図６】、

【図７】回転分級器の回転数およびミル荷重による振動
レベルの関係を示す図。

【図８】ミルの低負荷域で発生する振動の状況を示す図
。

【符号の説明】

１…製品微粉排出管、３…回転分級器、５…ローラブラ
ケット、７…粉砕ローラ、８…粉砕リング、９…粉砕テ
ーブル、１０…ミルハウジング、１２…テンションロッ
ド、２１…モータ、２２…減速機、２６…下部加圧フレ
ーム、２７…上部加圧フレーム、２８…粉砕レース、２
９…供給管、３０…被粉砕物、３１…油圧装置、３２…
粉砕荷重、３６…歪ゲージ、３７…加速度計。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　モータにより減速機を介して動力を伝
   達されミルハウジング内下方の水平面内を回転する粉砕
   テーブルと、該粉砕テーブルの外周側に装着され上面に
   溝状粉砕レースを設けた粉砕リングと、鉛直下方への粉
   砕荷重を受けながら粉砕レース上を回転する複数個の粉
   砕ローラと、該粉砕ローラの回転軸を保持するローラブ
   ラケットとを備えたローラミルにおいて、モータ、減速
   機、粉砕テーブルのうちのいずれか一つ以上の回転トル
   クの変動を検知する装置と、該装置の検知結果に基づき
   ローラミルの振動を抑制する振動制御装置とを設けたこ
   とを特徴とするローラミル。
2. 【請求項２】　　モータにより減速機を介して動力を伝
   達しミルハウジング内下方の水平面内にて粉砕テーブル
   を回転させ、該粉砕テーブル外周上面に設けた粉砕レー
   スの溝状リング面上にて複数個の粉砕ローラを荷重を加
   えながら回転させて被粉砕物を粉砕し、ミル内で粉砕さ
   れた被粉砕物を分級器により分級して所望粒度の粉粒体
   を分離するごとくなしたローラミルの運転方法において
   、粉砕テーブル、またはこれを回転させるモータ、減速
   機のいずれかの回転トルクの変動を検出し、これに基づ
   き分級器の回転数、分級器の羽根の角度、粉砕ローラへ
   の荷重のいずれかを制御することを特徴とするローラミ
   ルの運転方法。
3. 【請求項３】　　モータにより減速機を介して動力を伝
   達しミルハウジング内下方の水平面内にて粉砕テーブル
   を回転させ、該粉砕テーブル外周上面に設けた粉砕レー
   スの溝状リング面上にて複数個の粉砕ローラを荷重を加
   えながら回転させて被粉砕物を粉砕し、ミル内で粉砕さ
   れた被粉砕物を分級器により分級して所望粒度の粉粒体
   を分離するごとくなしたローラミルの運転方法において
   、粉砕テーブルを回転させるための回転トルクの変動を
   検知して、分級器の運転条件および／または粉砕ローラ
   の荷重を制御し、かつローラミルの振動状況を検知して
   所定振動状況になったとき、分級器の運転条件および／
   または粉砕ローラの荷重を平常運転時の状態に復帰させ
   ることを特徴とするローラミルの運転方法。