JPH0626677B2 - 竪型ロ−ラミルの運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セメント工業などの窯業や鉄鋼業において用
いられる竪型ローラミルの運転制御方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 第２図は、従来の代表的な竪型ローラミルの概略系統図
である。ローラミルに供給される被粉砕物（以下ニュー
フィードと称す）１は、被粉砕物供給管２を通じて、駆
動モータ３によって垂直軸回りに回転する粉砕テーブル
４の中央部に投入され、遠心力により粉砕テーブル４上
を半径方向に飛ばされ、前記粉砕テーブル４とこの粉砕
テーブル４の円周上に配置された複数の粉砕ローラ５と
の間に噛込まれ粉砕される。粉砕された粉砕物は粉砕テ
ーブル４の外周部下方からミル内に吹込まれるガス流６
により分級作用を受け、粗粒子と比較的細かな粒子とに
分けられる。粗粒子は前記ガス流６に逆らって下へと落
下し、排石７としてベルトコンベアやバッケトエレベー
タで上方に運ばれ、前記ニューフィード１と一緒にな
り、再度被粉砕物として前記粉砕テーブル４中央に投入
される。一方、比較的細かな粒子はガス流６と共に粉砕
テーブル４上に位置し垂直軸回りに回転するエアセパレ
ータ８へと運ばれ、ここで２回目の分級作用を受ける。
エアセパレータ８を通過した微粒子は吸引ファン２７で
吸引され下流のバグブィルタ９で製品１０として捕集さ
れる。エアセパレータ８を通過することができずに分離
された粒子は、ミル下部へ落下し、粉砕されるべく再び
粉砕テーブル４上へ導かれる。

このような竪型ローラミルにおいて、従来はミル入出口
の差圧（以下ミル差圧と称する）が所定の値になるよう
にニューフィード量を自動的に調整する制御方法が採ら
れている（ミル差圧定値制御方法）。さらに、製品の粒
度（平均径や比表面積）をある一定のレベルに保つため
に、ある一定の時間毎に製品のサンプルの粒度を測定
し、目標との偏差に応じて、前記エアセパレータ８の回
転数あるいはミル内を流れるガス流の流量（以下ミル風
量と称する）の設定値をオペレータが手動操作によって
変更している。

［発明が解消しようとする問題点］ 通常ミル差圧は、竪型ローラミル内に滞留する原料の量
や排石量が増加すると大きくなり、逆に少なくなると小
さくなる。先に述べた竪型ローラミルの制御方法におい
てニューフィードの被粉砕性が変化した場合、たとえば
粉砕されにくくなった場合、次のように応答する。粒子
が全体的に粗くなるため、竪型ローラミル内に浮遊する
あるいは粉砕テーブル上に存在するミル内原料の滞留量
および排石量が増加し、その結果ミル差圧が増大し、あ
らかじめ定められた設定値から外れて自動的にニューフ
ィード量が減少する。このニューフィード量の減少によ
って大きくなった粉砕物粒度は再び細かくなり、ミル内
原料滞留量も以前の状態に戻る。ニューフィードの被粉
砕性が向上した場合には、この逆の操作が行われる。

従来の制御方法における制御の方法は、確かにミルの安
定化の方向と一致している。しかし、このようにミル内
の粉砕状態をミル差圧だけで代表させ、これをニューフ
ィード量の１操作変数で制御するミル差圧定値制御には
次のような問題がある。

（１）被制御変数としてのミル差圧は、操作変数である
ニューフィード量に対する応答性が悪い上、ミル内の粉
砕状態が変化しても、その変化が排石量やミル内滞留量
の変化を通じてミル差圧に伝えられるために、ミル差圧
定値制御は非常に無駄時間のある遅れた制御になる。

（２）ミル差圧は外乱の大きさによる差圧の変動が小さ
いので、感度の点から被制御変数としてあまり好ましく
ない。

（３）前述のようにミル差圧は、応答性、並びに感度の
悪い竪型ローラミル全体の粉砕状態を唯一代表する被制
御変数であるために、安定性を求めて、ミル差圧を小さ
く設定するとニューフィード量がオーバーアクションに
陥り、運転状態の変動を招きやすい。

（４）ミル運転の基準は製品の粒度であり、ミル差圧定
値制御が必ずしも製品粒度を一定に保つものではない。
製品粒度を代表する変数としては、ミルから発生する振
動や層厚の方がはるかに優れている。また、ニューフィ
ード量の製品粒度に対する影響度は小さく、たとえニュ
ーフィード量の操作によってミル差圧が一定に保たれて
いるとしても、製品粒度がある基準範囲内に管理されて
いるとはかぎらない。実際、実機竪型ローラミルではミ
ル差圧制御をおこなっているにもかかわらず、サンプリ
ングして分析した製品の粒度は変動している。そのため
に製品粒度が所定の管理値から外れないように、エアセ
パレータ回転数やミル風量の設定値をオペレータが手動
操作で操作し調整を行うことが多い。また、このミル風
量の設定値変更は、ミル差圧に直接影響を与え外乱要因
となるため、製品粒度がある基準範囲から外れないよう
にするためには、ミル差圧定値制御を外し、ニューフィ
ード量を手動あるいは自動定値制御に切換える必要があ
る。

（５）ミル差圧定値制御によって常に運転状態をミルの
消費電力原単位を最小にするような最適制御レベルに保
つことはできない。被制御変数ミル差圧が応答の遅い変
数である上、１操作変数によって制御するため上述のオ
ーバーアクションにみられるようにどうしても無理が生
じ、最適運転点からズレた点での運転になる。

［問題点を解決するための手段］ 先に、従来の制御方式の問題は、すべてミル差圧が被制
御変数として適当でないことにその原因があると述べ
た。そこで応答性，制御性に優れ、さらには製品粒度を
代表するような変数を被制御変数として用いれば、これ
らの問題を解決することができる。実機竪型ローラミル
に関する調査の結果、被制御変数の１つである振動は、
粉砕ローラと粉砕テーブルによって噛込まれた被粉砕物
の粉砕状態を表わし、また他の１つである層厚はニュー
フィード量を表わすことが分った。したがって、これら
振動と層厚の２変数の被制御変数と関係が強いニューフ
ィード量、ミル風量、粉砕ローラの圧縮力の３変数の操
作変数との関係より、振動と層厚の値によって、刻々操
作変数の操作量を計算し、操作量の変更を行うことによ
り、ローラミル運転の安定化を図るものである。

［作用］ 時々刻々補正される振動と層厚の情報により、ニューフ
ィード量、ミル風量および粉砕ローラ圧縮力の適正な操
作値が自動的に積算される。その操作値を運転に用いる
ことによってミルの変動を素早く抑える。

［実施例］ 本発明の制御方法をセメントクリンカ粉砕に適用した１
実施例を第１図に示し、以下にその詳細について説明す
る。

ニューフィード１であるセメントクリンカは、被粉砕物
供給管２を通じて、駆動モータ３によって垂直軸回りに
回転する粉砕テーブル４中央に投入され、遠心力によっ
て粉砕テーブル４上を半径方向に飛ばされ、前記粉砕テ
ーブル４と粉砕ローラ５の間に噛み込まれ粉砕される。
粉砕された粉砕物は粉砕テーブル４外周部下方からミル
内に吹込まれるガス流６により分級作用を受け、粗粒子
と比較的細かな粒子とに分けられる。粗粒子は前記ガス
流６に逆らって下へと落下し、排石７としてベルトコン
ベアやバケットエレベータで上方に運ばれ、ニューフィ
ード１と一緒になり、再度被粉砕物として粉砕テーブル
４中央に投入される。一方、比較的細かな粒子はガス流
６と共に粉砕テーブル４上に位置し垂直軸回りに回転す
るエアセパレータ８へと運ばれ、ここで２回目の分級作
用を受ける。エアセパレータ８を通った微粒子は吸引フ
ァン２７で吸引され下流のバグフィルタ９で製品１０と
して捕集される。エアセパレータ８を通過することがで
きずに分離された粒子はミル下部へ落下し、粉砕される
べく再び粉砕テーブル４上へ導かれる。

このような竪型ローラミル粉砕システムにおいて本発明
を実施するために、まずミル本体には振動計１１が、粉
砕ローラのアーム１２およびミル本体には層厚計１３
が、ニューフィード供給装置１４には計量装置１５が、
粉砕ローラ緊張圧調整ユニット１６には緊張圧力計１７
が、バグフィルタ出口ダクト１８には風量測定装置１
９、ダンパ開度調節装置２０がそれぞれ設置されてい
る。振動計１１によって検出された信号はフィルタ２１
を通り、不必要な周波数成分が除去され、コントローラ
２６に送られる。同様に、層厚計１３からの信号、計量
装置１５からの信号、緊張圧力計１７からの信号、ミル
風量測定装置１９からの信号も、それぞれフィルタ２
２，２３，２４，２５を通り、コントローラ２６へ送ら
れる。これら５つの信号をもとに、コントローラ２６内
部ではあらかじめ定められた計算式によりニューフィー
ド量、粉砕ローラ緊張圧力およびミル風量の操作量が計
算され、この計算値にしたがってニューフィード供給装
置１４と緊張圧力調整ユニット１６およびミル風量調整
用のダンパ開度調節装置２０が自動的に制御される。

このような竪型ローラミル粉砕システムにおいては、操
作変数である被粉砕物のニューフィード量を大きくする
と、被粉砕物の層厚は大きくなり、ミル振動が小さくな
る。別の操作変数であるミル風量を大きくすると、被粉
砕物の層厚は小さくなり、ミル振動が小さくなる。さら
にもう一つの操作変数であるローラ緊張圧力を大きくす
ると、被粉砕物の層厚は小さくなり、ミル振動が大きく
なる。

このことの理由について詳述すると、 ニューフィード量を大きくすると、粉砕テーブル４上
の被粉砕物の層厚が大きくなり、被粉砕物を圧下してい
る粉砕ローラ５は持ち上げられて上昇傾向になるが、粉
砕ローラ５と粉砕テーブル４の間の被粉砕物層が厚くな
るため被粉砕物がクッションとなってミル振動は低下減
少する。

ニューフィード量を減少すると、層厚、ミル振動ともこ
の逆の動きをする。

ミル通過風量を大きくすると、エアセパレータ８を通
過する原料粉のうち、エアセパレータ８で捕集された原
料粉（エアセパレータ８を通過することができずに分離
された粒子）が風速に負けて下方の粉砕テーブル４方向
に向かわずにミル排出口へ流れ、結果としてミルの粉砕
テーブル４上に落下する原料粉の量が減少する。このた
め、粉砕テーブル４上の被粉砕物には粉が減ってきて、
被粉砕の層厚が減少し、さらに、粉砕テーブル４と粉砕
ローラ５の間の微粉が減少することにより、粉砕ローラ
５のスリップが低減し、被粉砕物の噛み込みがよくな
り、ミル振動は低減する。なお、粉が粉砕テーブル４上
に多いと被粉砕物層厚中でスリップしやすくなる。

ミル風量を減少させると、全く逆の現象が起こる。

ローラ緊張圧力を増加させると、粉砕テーブル４上の
被粉砕物は粉砕ローラ５に圧下されて層厚が減少する。
より強く原料が圧密されるため粉砕テーブル４上の被粉
砕物は微粉に粉砕されやすくなり、粉砕テーブル４上に
粉が多くなる。このため、被粉砕物層内でスリップが発
生し、被粉砕物が不安定になり、ミル振動は増加する。

ローラ緊張圧力を減少させると全く逆の現象が起こる。

以上のように、被制御変数である層厚とミル振動の信号
の動きは、操作変数であるニューフィード量、ミル風
量、ローラ緊張圧力のうち何を操作するかによって前記
、、の通りの因果関係によりそれぞれ別の動きを
する。

このような５つの変数相互間の影響を考慮して多変数制
御系としてはつぎのように動作させる。

即ち、被制御変数としてのミル振動が大きくなったら、
その程度に応じて、操作変数のミルへの被粉砕物のニュ
ーフィード量を大きくし、操作変数のローラ緊張圧力を
小さくし、操作変数のミル風量を大きくするようにし
て、被制御変数としてのミル振動を小さくし、もとの安
定した状態に復帰させる。

また、被制御変数としての被粉砕物の層厚が大きくなっ
たら、その程度に応じて、操作変数のミルへの被粉砕物
のニューフィード量を小さくし、操作変数のローラ緊張
圧力を大きくし、操作変数のミル風量を大きくするよう
にして、被制御変数としての被粉砕物の層厚を小さく
し、もとの安定した状態に復帰させる。

なお、前記被制御変数としてのミル振動や被粉砕物の層
厚が前記とは逆の状態の大きさになったときには、前記
３つの操作変数をそれぞれ前記とは逆の状態の大きさに
なるようにして、もとの安定した状態に戻すなどの逆操
作をさせることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によって従来の竪型ローラ
ミルの制御方法の持つ問題点を解決することができ、次
のような効果がある。

（１）ミルから発生する振動と、粉砕テーブルと粉砕ロ
ーラとの間にはさまれた粉砕物の層厚の２変数を被制御
変数とするため、ミル内の粉砕状態と粉砕物の量を正確
に、かつ素早く検知でき、反動に対して適切な対応を措
ることができる。

（２）ニューフィード量，粉砕ローラ緊張圧力，ミル風
量の３変数を操作変数とするために、振動や層厚によっ
て検出された外乱による変動を素早く制御することがで
きる。

（３）３つの操作変数で制御するために各操作変数の操
作幅が小さくオーバーアクションにならず、ミルに対し
余計な外乱を与えるようなことがない。また、最適運転
状態から大きく外れることもなく、常に最適運転点近辺
での運転が可能となる。

（４）上記(1),(2) の理由で、ミルの運転状態が非常に
安定し、製品の粒度の変動を極めて小さく抑えることが
できる。

（５）上記(3) の理由によりミルの効率的運転が可能に
なるため、省エネルギ化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す概略系統図、第２図は
従来の代表的な竪型ローラミルの概略系統図である。 １……ニューフィード、２……被粉砕物供給管、 ３……駆動モータ、４……粉砕テーブル、 ５……粉砕ローラ、６……ガス流、 ７……排石、８……エアセパレータ、 ９……バグフィルタ、１０……製品、 １１……振動計、１２……アーム、 １３……層厚計、 １４……ニューフィード供給装置、 １５……計量装置、 １６……粉砕ローラ緊張圧調整ユニット、 １７……緊張圧力計、 １８……バグフィルタ出口ダクト、 １９……風量測定装置、 ２０……ダンパ開度調節装置、 ２１〜２５……フィルタ、 ２６……コントローラ、 ２７……吸引ファン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平に回転する粉砕テーブルとこの粉砕テ
   ーブル上面に押圧されつつ回転する粉砕ローラとの間で
   被粉砕物を粉砕し、粉砕した被粉砕物を粉砕テーブル上
   方のエアセパレータで粗粉と微粉に分級し粗粉を粉砕テ
   ーブル上へ戻して再粉砕する竪型ローラミルにおいて、
   前記竪型ローラミルから発生する振動と、前記粉砕テー
   ブルと粉砕ローラとの間に挟まれた被粉砕物の層厚の２
   変数を被制御変数とし、かつ竪型ローラミルへ新しく供
   給される被粉砕物の量と、前記粉砕テーブルに前記粉砕
   ローラを押し付ける緊張圧力および前記粉砕テーブル下
   方より竪型ローラミル内に導入されるガス流量の３変数
   を操作変数として、以上５変数を多変数制御系に組入
   れ、被制御変数としての前記振動が大きくなったとき、
   操作変数としての前記ミルへの被粉砕物の供給量、前記
   緊張圧力、および前記ミルに導入されるガス流量を、そ
   れぞれ、大、小、大、になるようにし、また、被制御変
   数としての前記層厚が大きくなったとき、操作変数とし
   ての前記ミルへの被粉砕物の供給量、前記緊張圧力、お
   よび前記ミルに導入されるガス流量を、それぞれ小、
   大、大、になるようにして、被制御変数をもとの大きさ
   に戻し、もとの安定した状態に復帰させるように、被制
   御変数と操作変数相互間の影響を考慮して、前記２被制
   御変数と３操作変数の５変数をもって総合的に運転を制
   御することを特徴とする竪型ローラミルの運転制御方
   法。