JPH0929117A - 粉砕機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品流量がオンラインで計測困難な場合にお
いても、良好な応答性を発揮し得る粉砕機を提供する。 【構成】 負荷指令信号５０に基づいて被粉砕物保有量
の目標値６１を算出する演算手段６０を設け、該目標値
６１と、被粉砕物保有量測定手段１２により測定された
測定値との偏差が減少するように、フィーダ指令信号
３、即ち、被粉砕原料供給量を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粉砕機に係り、特に負荷
指令信号が需要先の要求により、頻繁にまた大幅かつ急
速に変化する運用に対して良好な応答性を有する粉砕機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の粉砕機の構成図である。原
料１は、フィーダ指令信号３に従ってフィーダ２からホ
ッパ４を通して粉砕機に投入され、テーブル５上に落下
し、後述する分級手段により発生する粗粒の再循環流１
０と混合し、被粉砕物６となる。

【０００３】被粉砕物６は、テーブル５の自転により発
生する遠心力により、テーブル５の中心部より外周方向
へと移動し、テーブル５と粉砕ローラ７との間で圧砕さ
れ、テーブル５の外周より吹き上げる搬送気体８により
吹き上げられる。

【０００４】粉砕機上部に吹き上げられた被粉砕物６
は、回転羽を原動機で回転する回転式分級器９により旋
回を与えられ、粒径の大きい粒子は遠心力を受けて再循
環流１０を形成する。一方、粒径の小さいものは回転式
分級器９をすり抜けて製品流１１となり、需要先へと搬
送される。

【０００５】回転式分級器９は、回転羽の回転数を制御
することにより鋭敏な分級特性を得ることができ、生産
物粒径に対する要求が厳しい用途においては、近年、一
般的に採用されている。

【０００６】分級手段としてはこの他に、固定されたベ
ーンにより旋回を与える固定式分級器等があり、ベーン
の角度調節で分級特性を調整することができ、機能とし
ては回転式分級器と同様に考えればよい。

【０００７】従来の粉砕機では次のように制御されてた
いる。フィーダ指令信号３は多くの場合、製品流１１
（搬送用気体と製品で構成）中の製品の流量（以下、製
品流量という）が需要先より要求される負荷指令信号５
０に一致するように加減され、製品流量のオンライン計
測が可能な場合は、その計測値と負荷指令信号５０の偏
差に基づいてＰＩ制御がなされる。

【０００８】ところが、多くの場合、製品流量はオンラ
イン計測が困難であるから、該流量と因果関係のある需
要先の状態量を用いて同様の目的を達する。

【０００９】例えば、原料として石炭、需要先として微
粉炭焚きドラムボイラを考えると、ドラムボイラの発生
蒸気圧力は粉砕機よりバーナに供給される微粉炭流量と
直接的な因果関係を有するから、該蒸気圧力の目標値に
対する偏差のＰＩ制御によりフィーダ指令信号３を加減
する。

【００１０】被粉砕物保有量検出器１２は、粉砕機内に
存在する被粉砕物の量を粉砕ローラ７のリフト量（ロー
ラ下に噛み込まれる被粉砕物の量を直接反映している）
などにより計測し、被粉砕物の異常な溜まり込み（所謂
「はらぼて」現象）などの異常監視に用いている。粉砕
機の構造により粉砕ローラ７のリフト量を求めることが
困難な場合は、粉砕機の操作量、及びミル差圧や原動機
動力などの被粉砕物保有量を間接的に反映する計測量に
基づき、シミュレーションモデルにより算出する場合も
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では前述のよ
うに、負荷指令信号５０をそのままフィーダ指令信号３
としていた。これは、製品流１１が製品と搬送用空気か
らなる固気２相流のため製品流量の有効な計測手段が得
られず、製品流量に対するフィードバック制御が行えな
いためである。

【００１２】負荷指令信号５０が一定である定常運転時
には、質量バランスから粉砕機への原料供給量と生成さ
れる製品流量は一致するため、問題はない。しかし、負
荷指令信号５０が急速かつ大幅に変化した場合には、以
下のような問題があった。

【００１３】図６に、従来技術において負荷指令信号５
０をステップ状に変化させた場合の製品流量の応答を示
す（以下、負荷応答特性と称する）が、製品流量は一次
遅れ的に追従していることがわかる。通常の運用におい
ては、負荷指令信号５０がステップ状に大きく変化する
ことはなく、多くはランプ状に増加／減少する。この場
合の負荷応答特性は図７のようになり、やはり指令信号
５０に対する遅れを生じる。

【００１４】前述のように、需要先として微粉炭焚きド
ラムボイラを想定した場合、粉砕機の負荷応答の遅れは
ドラム蒸気圧力の変動となって影響するため、ボイラが
急速な負荷変化に対応できないという問題があった。

【００１５】この問題に対して従来は、負荷指令信号５
０の変化率に基づいて、フィーダ指令信号３を補正す
る、いわゆる動的先行制御を採用していた。

【００１６】動的先行制御を適用した場合の制御系を図
８に示す。微分器５１によって求めた負荷変化率に基づ
き、関数発生器５２において算出した補正値と負荷指令
信号５０の和をフィーダ指令信号３とする。

【００１７】よく調整された動的先行制御におけるラン
プ応答は図９のようになり、負荷応答特性の改善が得ら
れる。

【００１８】しかしながら、このような良好な負荷応答
特性を得るためには、製品流量の応答を見ながら、関数
発生器５２の設定を適切に行う必要がある。ところが、
前述のように、製品流量をオンラインで計測することは
困難であるため、関数発生器５２の設定が適切か否かを
判定することは難しく、現実には大雑把な設定がなされ
ていた。

【００１９】また、石炭のように、産出地・ロットによ
りその粉砕性（割れやすさ）が異なる原料を粉砕する場
合、関数発生器５２の最適な設定は、その時点で供給さ
れる原料の粉砕性により変わってくる。

【００２０】このため、昨今の石炭焚き火力発電所のよ
うに、様々な産地の石炭を頻繁に切り換えて粉砕する場
合、常に良好な負荷応答特性が保たれているとは言いが
たかった。

【００２１】本発明の第１の目的は、上記従来技術の欠
点を解決し、製品流量がオンラインで計測困難な場合に
おいても、良好な応答性を発揮し得る粉砕機を提供する
ことにある。

【００２２】本発明の第２の目的は、原料の性状（被粉
砕性）が変わっても、常に良好な負荷応答特性を発揮す
る粉砕機を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、負荷
指令信号に基づいて被粉砕物保有量の目標値を算出する
演算手段を設け、該目標値と、被粉砕物保有量測定手段
により測定された測定値との偏差が減少するように、フ
ィーダ指令信号、即ち、被粉砕原料供給量を補正するこ
とにより達成される。

【００２４】また第２の目的は、前記演算手段において
被粉砕物保有量の目標値を算出するにあたり、負荷指令
信号に加え、現在供給されている原料の粉砕性を考慮す
ることにより達成される。

【００２５】

【作用】前述のように、粉砕機においては被粉砕物の一
部が、確率的に外周方向へ流出し、粉砕ローラとテーブ
ルとの間に噛み込まれて粉砕され、分級器を通過したも
のにより製品流が生成される。定常時における、負荷指
令信号と被粉砕物保有量（以下、保有量定常値）との関
係は図３のようになるが、負荷が大きくなるに従って、
保有炭量定常値も増加していることがわかる。

【００２６】負荷指令信号に対する製品流量の遅れは、
大まかに言って、被粉砕物保有量が新たな負荷指令信号
に対応する保有量定常値に至るに必要な時間と考えるこ
とができる。

【００２７】逆に、被粉砕物保有量を、常にその時点で
の負荷指令信号に対する保有量定常値に保つことが可能
であれば、良好な負荷応答特性が得られると期待され
る。

【００２８】実際、従来技術による動的先行制御による
フィーダ指令信号への補正は、負荷指令信号の変化に伴
う保有量定常値の変化分を補う役割を果たしていると考
えられる。

【００２９】従って、当該時点での負荷指令信号に対応
する保有量定常値を逐次算出し、その値を被粉砕物保有
量の目標値とし、該目標値と当該時点の被粉砕物保有量
測定値との偏差を求め、該偏差による比例制御によりフ
ィーダ指令信号を補正することにより、被粉砕物保有量
を適正に保つことが可能となり、良好な負荷応答特性が
実現される。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の実施例に係る粉砕機の制御系統図
である。この図において、図５と同じ部品には同一の番
号を付して説明を省略する。

【００３１】保有量目標値演算器６０は、負荷指令信号
５０、及び粉砕性入力手段７０によって与えられる現在
の原料１の粉砕性７１に基づき、保有量目標値６１を算
出する。減算器６２において、保有量目標値６１と被粉
砕物保有量検出器１２の偏差信号６３が算出される。

【００３２】乗算器６８により偏差信号６３に補正ゲイ
ン信号６７が乗算され、補正信号６９が求められる。な
お、補正ゲイン信号６７は、微分器６４によって求めら
れた負荷変化率信号６５に基づき、図２に示すような特
性を持つ関数発生器６６により算出される。

【００３３】このように補正ゲイン信号６７を定常状態
において０とすることにより、保有量目標値６１の誤差
により定常偏差が生じることを防止する。

【００３４】このようにして算出された補正信号６９
は、負荷指令信号５０の増加（減少）による被粉砕物６
保有量の不足（過剰）を解消するに必要十分な値であ
り、負荷指令信号５０と加算され、フィーダ指令信号３
となる。

【００３５】従って、急速な負荷変化時においても、被
粉砕物６保有量に過不足が生じることはなく、常に良好
な負荷応答特性が得られる。

【００３６】保有量目標値演算器６０は、図４のような
入出力特性を有する。

【００３７】粉砕性が異なる（運用範囲内で適当にばら
ついていることが望ましい）数種の原料を用いて試運転
を実施し、その各負荷における保有量定常値を保有量、
目標値演算器６０の入出力特性の初期値として設定す
る。

【００３８】その後、図１に点線で示したように、通常
運転における定常状態において、保有炭量定常値を測定
し、逐次保有量目標値演算器６０の入出力特性を更新す
る。これにより、経年変化による粉砕機の特性変化に対
しても常に最適な保有量目標値を算出することが可能で
ある。

【００３９】また、初期値に含まれていない負荷指令信
号５０−粉砕性７１の組み合わせについても、逐次デー
タが追加され、精度のよい特性を得ることが可能であ
る。

【００４０】本実施例では、保有量目標値演算器６０
を、各行を粉砕機の負荷に、また各列を原料の粉砕性に
対応付けた２次元配列により構成する。

【００４１】試運転時あるいは通常運転時に求められた
保有量定常値は、その時の運転条件（負荷−粉砕性）に
対応する要素の値として格納される。負荷変化時に、値
が未格納である要素が参照された場合は、周囲の格納済
みの複数の要素の値を用いて補間・外挿する。

【００４２】保有量目標値演算器６０の他の構成法とし
ては、学習により任意の非線形特性を拾得可能とされ
る。階層型ニューラルネットワーク、粉砕機の物理現象
を模したシミュレーションモデルによる定常値算出など
が可能である。

【００４３】特にシミュレーションモデルを用いた場合
は、加圧力、分級器特性などが変化した場合にも適切な
目標値を算出可能という効果が得られる。

【００４４】本発明は、オンライン測定が可能な被粉砕
物６保有量を直接制御し、また、目標値となる保有量定
常値は、予め当該粉砕機の定常運転時に保有量定常値を
計測・記録することで容易に求めることができるため、
従来技術で問題であった適切な調整が困難と言う問題を
生じることがない。

【００４５】また、定常運転時の保有量定常値は、通常
運転においても随時計測・記録・更新することが可能で
あるため、粉砕ローラ７の磨耗など、粉砕機の経年変化
に対しても容易に追従することが可能である。

【００４６】さらに本発明の第２の目的である、被粉砕
性の異なる被粉砕原料への対応につていも、予測される
上下限の粉砕性を有する被粉砕原料を含む複数種の被粉
砕原料を用いた試運転により、予め図４に示すような負
荷指令と粉砕性に対する保有量定常値を求めておくこと
により実現可能である。

【００４７】現在供給されている原料１の粉砕性におけ
る保有量定常値が未知である場合も、既知の複数の粉砕
性に対する保有量定常値から補間・外挿することにより
求めればよい。

【００４８】さらに、実運用において、実績を逐次記録
することで、多用な粉砕性に対する精度を向上させるこ
とが可能である。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏するこ
とができる。

【００５０】（１）製品流量のオンライン計測が困難な
場合においても、常に良好な負荷応答特性を実現するこ
とができる。

【００５１】（２）経年変化による粉砕機の特性変化に
関わらず、常に良好な負荷応答特性を実現することがで
きる。

【００５２】（３）粉砕性の異なる原料に対しても、常
に良好な負荷応答特性を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る粉砕機の制御系統図であ
る。

【図２】関数発生器の入出力特性図である。

【図３】定常状態における粉砕機負荷と被粉砕物保有量
の関係を示す特性図である。

【図４】定常状態における粉砕機負荷、原料の被粉砕性
と被粉砕物保有量の関係を示す特性図である。

【図５】従来例に係る粉砕機の一例を示す制御系統図で
ある。

【図６】従来技術による粉砕機のステップ応答特性図で
ある。

【図７】従来技術による粉砕機のランプ応答特性図であ
る。

【図８】従来例に係る粉砕機の他の例を示す制御系統図
である。

【図９】最適に調整された動的先行制御のランプ特性図
である。

【符号の説明】

１ 原料 ２ フィーダ ３ フィーダ指令信号 ５ テーブル ６ 被粉砕物 ７ 粉砕ローラ ９ 回転分級器 １２ 被粉砕物保有量検出器 ５０ 負荷指令信号 ６０ 保有量目標値演算器 ６１ 被粉砕物保有量目標値 ６９ 補正信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 幹夫 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日立 株式会社呉工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平に回転するテーブルと、該テーブル
   の外周近傍に押圧されつつ回転し、該テーブルとともに
   被粉砕物の粉砕手段を構成する粉砕ローラと、前記粉砕
   手段を通過した被粉砕物の粗粒分を前記テーブル上へ再
   循環させる分級手段と、被粉砕物保有量を計測あるいは
   推定する被粉砕物保有量測定手段とを有する粉砕機にお
   いて、 少なくとも負荷指令信号に基づいて被粉砕物保有量の目
   標値を算出する演算手段と、 その演算手段により算出された目標値と前記被粉砕物保
   有量測定手段により測定された測定値との偏差が減少す
   るように、被粉砕原料供給量を補正する補正手段とを設
   けたことを特徴とする粉砕機。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、前記被粉砕物保
   有量目標は、当該負荷指令値と等しい負荷において定常
   運転を行った場合の被粉砕物保有量として求めるように
   構成されていることを特徴とする粉砕機。
3. 【請求項３】 請求項２記載において、定常運転時の被
   粉砕物保有量は、通常運転における定常状態の実績値に
   より随時更新されるように構成されていることを特徴と
   する粉砕機。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３記載のいずれかにおい
   て、当該粉砕機に供給される被粉砕物の粉砕性を入力す
   る入力手段を設け、前記演算手段は被粉砕物の粉砕性を
   も考慮して被粉砕物保有量の目標値を算出するように構
   成されていることを特徴とする粉砕機。