WO2010015564A1 - Rollenmühle und verfahren zur zerkleinerung von mahlgut - Google Patents

Rollenmühle und verfahren zur zerkleinerung von mahlgut Download PDF

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WO2010015564A1
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drive
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Franz-Josef Zurhove
Ludger Kimmeyer
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Polysius AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating

Definitions

  • the invention relates to a roller mill and to a method for comminuting material to be ground, the roller mill having a grinding table, at least one grinding roller and at least two drives for driving the roller mill.
  • the grinding table is usually driven in roller mills, which drives the grinding rollers on the grinding bed.
  • roller mills which drives the grinding rollers on the grinding bed.
  • each grinding roller is associated with a drive motor. Furthermore, the grinding table has an auxiliary drive.
  • the grinding table is driven by an arrangement of more than two drives.
  • electric motors are provided, which are fed by frequency converters and controlled by means of which speed and torque.
  • Frequency inverters are organized according to the master-slave principle to ensure that all drives operate synchronously. These frequency converters, however, result in high costs for the drive train.
  • the invention is therefore based on the object to reduce the cost of the control devices.
  • the inventive roller mill has a grinding table, at least one grinding roller and at least two motors (drives) with stator and
  • Rotor winding for driving the roller mill is equipped with at least one control device for controlling the motor torque of at least one drive.
  • the control device is connected to the rotor winding of at least one drive for influencing the rotor current.
  • the control device to the rotor winding at least one drive connected to perform a compensation control by controlling the engine torque.
  • the regulation takes place by influencing the current of the rotor winding of at least one drive in order to regulate the power of the drives in a predetermined relationship to one another.
  • the influencing of the motor torque is effected by directly influencing the rotor current, wherein an indirect influence of the stator current is caused.
  • the influencing of the rotor current can be done, for example, by converters whose performance depends on this type of influence on the speed deviation between the operating and the nominal point, which is generally ⁇ 30% of
  • the system can be designed so that the grinding operation in case of failure of a drive must not be interrupted (redundancy).
  • the drives are preferably by asynchronous motors and the at least one motor to be influenced is formed in particular by a slip ring motor.
  • the performance of the control device may be less than 50%, preferably not more than 30% of the rated power of the associated drive.
  • Control devices are for example a frequency converter, a power converter cascade or a matrix converter used. It is conceivable that the control device is arranged stationary or co-rotates with the rotor of the drive.
  • a low-voltage system can be provided whose voltage is for example a maximum of 690 V.
  • the at least two drives can optionally either the grinding rollers and / or the
  • Fig. 1 is a schematic representation of a roller mill with a
  • FIG. 2 is a schematic representation of a designed as a frequency converter with voltage intermediate control device
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a control device designed as a power converter cascade
  • Fig. 4 is a schematic representation of a trained as a matrix converter control device
  • Fig. 5 is a schematic representation of a co-rotating with the rotor control device.
  • the roller mill 1 shown in Fig.l has a grinding table 10, at least two grinding rollers 11, 12 and at least two drives 13, 14 for driving the two grinding rollers 11, 12.
  • Each drive includes a motor and optionally a gearbox.
  • a plurality of grinding rollers in particular three, four or more grinding rollers can be provided.
  • the grinding table 10 is freely rotatable about an axis of rotation 10a, so that it is set in rotation only via the driven grinding rollers 11, 12 and the grinding material 3 located between the grinding roller and the grinding table. It would also be conceivable that the grinding table is assigned its own drive which consists of at least one motor.
  • Mahlgutbett changes the ratio of Mahlrolle to Mahlteller continuously.
  • the gear ratio is ultimately determined by the distance of the
  • the distance ri of the force application point of the grinding roller 11 to the rotation axis 10a is smaller than the distance r 2 of the force application point of the grinding roller 12 to the rotation axis 10a.
  • a compensation control device 2 wherein by controlling the engine torque (and thus optionally also the rotor speed) of at least one drive, the power of the drives 13, 14 are regulated in a predetermined ratio to each other.
  • Embodiment are provided for the two identically designed grinding rollers 11, 12 the same drives 13, 14, so that the compensation control device 2 keeps the performance of the two drives at the same level.
  • the compensation control device 2 consists in the illustrated embodiment essentially of one of the drives 13, 14 associated control device 20, 21, which is designed as a converter, a power compensation regulator 22 and possibly a Mahltellercardiereregler 23rd
  • the drives 13, 14 are preferably formed by asynchronous motors, in particular slip ring motors whose stator winding 13a, 14a are connected to a network 15 (three-phase system, low or medium voltage) and its rotor winding 13b, 14b to the control device 20 and 21 respectively.
  • asynchronous motors in particular slip ring motors whose stator winding 13a, 14a are connected to a network 15 (three-phase system, low or medium voltage) and its rotor winding 13b, 14b to the control device 20 and 21 respectively.
  • 21 are preferably low-voltage systems with a maximum Voltage of 690 V. They are therefore possibly connected via a transformer 16 to the network 15.
  • the control devices 20, 21 measure from the drives 13, 14 the instantaneous motor current and the motor voltage. From this, the power consumption of each
  • Resistance torque this value depends essentially only on the speed of the respective drive.
  • a deviation between the actual drive power and the nominal drive power is applied to the power balancing controller 22, which effects a power adjustment of the two drives 13, 14 by adapting the rotor current of the respective drive accordingly, so that the power of the two drives in the predetermined ratio, in case at the same level.
  • an additional control for the Mahltellerprintiere is provided, which is realized here by the Mahltellerthermiereregler 23.
  • Mahltellerthregler 23 is connected to a not shown
  • Mahltellerrectieresensor in conjunction and receives at sufficiently small intervals the actual value of the speed of the grinding table 10, which is compared with the setpoint ns o ii, resulting in the control deviation. From this, the controller generates the target speed for the power balancing device 22 at a firmly assumed gear ratio, which can change this value.
  • the control device 20, 21 may also have an internal speed controller and a revolving engine model, whereby the drive speed of the drives and the engine torque can be tapped.
  • the controllers must be able to control and status data every 5-10 ms read or output, so that the function of the compensation control device is ensured.
  • the system is a cascade control, the individual levels are dynamically decoupled from each other and thus can be considered individually.
  • the advantage of the regulation described above is that with a power compensation control, the power consumption of the drives 13, 14 differ only slightly from each other and even large changes in the system (translation jump) are corrected very quickly.
  • control devices 20, 21 are expediently formed by converters, wherein it is not necessary that the entire power of the drives 13, 14 can be regulated by the control device 20, 21, as was the case in the prior art
  • the rotor current can be influenced for regulation.
  • This type of influencing the drives offers the possibility that the performance of the control devices can be chosen to be much smaller than the rated power of the associated drives.
  • the power is the
  • Control devices less than 50%, preferably at most 30% of the rated power of the associated drives. Since the costs of the control devices designed as converters depend proportionally on the power of the control devices, 50 or 70% and more of the costs for the control devices can be saved in this way. Reference to the figures 2 to 5 different exemplary embodiments for the control device 20 and 21 are shown below.
  • control device 20 or 21 is designed as a frequency converter 20.1 with a voltage intermediate circuit. He exists in
  • the input stage 20a converts the frequency-fixed three-phase current into
  • the intermediate circuit 20c has a capacitor and is used for decoupling the input and output stage (energy storage).
  • control device is a speed reduction (recovery of energy into the grid) but also an increase in speed (additional power) possible.
  • the magnetization of the motor can be influenced in a targeted manner (can also be represented as a capacitive load relative to the network).
  • a start-up module 2Od can be provided, but this is only necessary if the drive 13, 14 has to start under rated load (or above). Then, during startup instead of the control device, the start-up module 20d is connected to the rotor winding. If, on the other hand, the roller mill is started without load (possibly at partial load ⁇ 50% of rated load), this start-up module is not required.
  • the control device 20, 21 is designed as Stromumrichterkaskade 20.2. It is a sub-synchronous converter cascade. Through targeted influence of current, the engine slip and thus the speed, or the engine torque of the drive can be specifically influenced. This is the
  • the power converter cascade can feed energy back into the network via a thyristor stage 20g.
  • the advantage of the power converter cascade is that operation in the vicinity of the synchronous speed for the components is not a problem. Furthermore, it comes with fewer components than the frequency converter 20.1, in particular, can be dispensed with the DC link capacitor, thereby increasing the life.
  • the control device 20, 21 of the embodiment shown in Fig. 4 is formed by a matrix converter 20.3.
  • the frequency-fixed input phases are time-correctly interconnected so that frequency-variable output voltages can be provided.
  • the energy flow in both directions is possible.
  • the advantage of a matrix converter is that no memory modules (capacitance or inductance) are necessary. Again, an operation in the vicinity of the synchronous speed for the components by their operation is not a problem. In addition, the energy flow is possible without additional components in both directions. This controller should therefore have a better efficiency over the other embodiments.
  • Fig. 5 finally shows a schematic representation of a co-rotating with the rotor winding 13a, 14a controller 20, 21. This opens the
  • the required power of the control device will therefore generally amount to a maximum of 30% of the rated motor power of the drive.
  • Motor powers are to be regulated.

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Abstract

Die erfindungsgemäße Rollenmühle weist einen Mahlteller (10), wenigstens eine Mahlrolle (11,12) sowie wenigstens zwei Motoren (Antriebe) (13,14) mit Ständer- und Läuferwicklung zum Antreiben der Rollenmühle auf und ist mit wenigstens einer Regeleinrichtung (20, 21) zur Regelung des Motormomentes wenigstens eines Antriebes ausgestattet. Die Regeleinrichtung ist dabei an die Läuferwicklung (13a, 14a) wenigstens eines Antriebes zur Beeinflussung des Läuferstromes angeschlossen. Beansprucht ist ferner auch ein Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer solchen Rollenmühle.

Description

Rollenmühle und Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut
Die Erfindung betrifft eine Rollenmühle sowie ein Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut, wobei die Rollenmühle, einen Mahlteller, wenigstens eine Mahlrolle sowie wenigstens zwei Antriebe zum Antreiben der Rollenmühle aufweist.
In der Praxis wird bei Rollenmühlen üblicherweise der Mahlteller angetrieben, welcher über das Mahlbett die Mahlrollen antreibt. Dies führt jedoch zu starken Leistungsschwankungen und somit zu hohen Belastungen des Antriebsstranges, sodass man in der sicher zu übertragenden Antriebsleistung sehr begrenzt ist.
In der DE 38 01 728 wird eine Rollenmühle beschrieben, bei der jeder Mahlrolle ein Antriebsmotor zugeordnet ist. Weiterhin verfügt der Mahlteller über einen Hilfsantrieb.
Auch in der DE 197 02 854 Al wurde bereits vorgeschlagen, die Rollen anzutreiben. Dort wurde auch darauf hingewiesen, dass die einzelnen Mahlrollen einerseits über den Mahlteller und dem darauf befindlichen Mahlgut bzw. Mahlgutbett miteinander gekoppelt sind und andererseits stark unterschiedliche Leistungsaufnahmen haben können, die beispielsweise auf unterschiedliche Abrolldurchmesser auf dem Mahlteller (Lage des Kraftangriffspunkt / Radius), unterschiedliche Wirkdurchmesser der einzelnen Mahlrollen (z.B. durch Verschleiß) und auf ein unterschiedliches Einzugsverhalten des Mahlgutes im Zusammenwirken auf Mahlteller und Mahlrolle zurückzuführen sind.
Bereits geringe Drehzahlabweichungen zwischen einzelnen Mahlrollen bewirken bei den Antrieben relativ hohe Leistungsschwankungen. Dies kann dazu führen, dass die Mahlrollen dauernd beschleunigt oder verzögert werden, d.h. die einzeln angetriebenen Mahlrollen arbeiten gegeneinander, was während des Zerkleinerungsbetriebes zu einem deutlich erhöhten Kraft- bzw. Energiebedarf führt. In der DE-Al -197 02 854 wird daher vorgeschlagen, dass die Betriebsschwankungen zwischen den einzelnen Drehantrieben aller angetriebenen Mahlrollen durch eine gemeinsame Lastausgleichsregelung ausgeglichen werden. Dennoch sind bei dynamischen Übersetzungsänderungen zwischen Mahlteller und Mahlrolle die Leistungsaufnahmen der Antriebe sehr unterschiedlich.
Aus der DE-Al-10 2006 050 205 ist weiterhin eine Rollenmühle bekannt, dessen Mahlteller durch eine Anordnung von mehr als zwei Antrieben angetrieben wird. Für die Antriebe sind Elektromotoren vorgesehen, die über Frequenzumrichter gespeist werden und mit deren Hilfe Drehzahl und Drehmoment geregelt werden. Die
Frequenzumrichter sind nach dem Master-Slave-Prinzip organisiert, um sicherzustellen, dass alle Antriebe synchron arbeiten. Durch diese Frequenzumrichter entstehen jedoch hohe Kosten für den Antriebsstrang.
Die DE 201 06 177 Ul betrifft einen Kollergang mit Zusatzantrieb, der eine direkte
Drehmomentenregelung aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kosten für die Regeleinrichtungen zu verringern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 gelöst.
Die erfmdungsgemäße Rollenmühle weist einen Mahlteller, wenigstens eine Mahlrolle sowie wenigstens zwei Motoren (Antriebe) mit Ständer- und
Läuferwicklung zum Antreiben der Rollenmühle auf und ist mit wenigstens einer Regeleinrichtung zur Regelung des Motormomentes wenigstens eines Antriebes ausgestattet. Die Regeleinrichtung ist dabei an die Läuferwicklung wenigstens eines Antriebes zur Beeinflussung des Läuferstromes angeschlossen. Beim erfϊndungsgemäßen Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer Rollenmühle, die einen Mahlteller, wenigstens eine Mahlrolle, wenigstens zwei Antriebe mit Ständer- und Läuferwicklung zum Antreiben der Rollenmühle sowie wenigstens eine Regeleinrichtung zur Regelung des Motormomentes aufweist, wird die Regeleinrichtung an die Läuferwicklung wenigstens eines Antriebes angeschlossen, um durch Regelung des Motormomentes eine Ausgleichregelung durchzuführen. Dabei erfolgt die Regelung durch Beeinflussung des Stroms der Läuferwicklung wenigstens eines Antriebes, um die Leistung der Antriebe in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander zu regeln.
Unter der Läuferwicklung im Sinne der Erfindung ist auch eine Kurzschlusswicklung eines Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer zu verstehen.
Die Beeinflussung des Motormomentes erfolgt durch direkte Beeinflussung des Läuferstromes, wobei eine indirekte Beeinflussung des Ständerstromes hervorgerufen wird.
Die Beeinflussung des Läuferstromes kann beispielsweise durch Umrichter erfolgen, dessen Leistung sich bei dieser Art der Beeinflussung nach der Drehzahlabweichung zwischen dem Betriebs- und den Nennpunkt richtet, die im Allgemeinen < 30% der
Nennmotorleistung ist. Es können somit Umrichter mit einer wesentlich geringeren Leistung zum Einsatz kommen. Da die Umrichterkosten nahezu proportional zu ihrer Leistung sind, kann hier eine Kosteneinsparung von bis zu 70% und mehr erreicht werden. Die Aufteilung des Antriebes der Rollenmühle auf mehrere Antriebe hat zudem den Vorteil, dass entsprechend kleinere Motoren und einfachere Getriebe zum
Einsatz kommen können. Außerdem kann das System so ausgelegt werden, dass der Mahlbetrieb bei Ausfall eines Antriebes nicht unterbrochen werden muss (Redundanz).
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche . Die Antriebe werden vorzugsweise durch Asynchronmotoren und der mindestens eine zu beeinflussende Motor wird insbesondere durch einen Schleifringmotor gebildet. Die Leistung der Regeleinrichtung kann weniger als 50%, vorzugsweise maximal 30% der Nennleistung des zugehörigen Antriebes betragen. Als
Regeleinrichtungen kommen beispielsweise ein Frequenzumrichter, eine Stromrichterkaskade oder ein Matrixumrichter zum Einsatz. Dabei ist es denkbar, dass die Regeleinrichtung ortsfest angeordnet ist oder mit dem Rotor des Antriebs mitrotiert.
Durch die entsprechend geringere Leistung der Regeleinrichtung kann ein Niederspannungssystem vorgesehen werden, dessen Spannung beispielsweise maximal 690 V beträgt.
Die wenigstens zwei Antriebe können dabei wahlweise die Mahlrollen und/oder den
Mahlteller antreiben.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Rollenmühle mit einer
Ausgleichsregelungsvorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer als Frequenzumrichter mit Spannungszwischenkreis ausgebildeten Regeleinrichtung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer als Stromrichterkaskade ausgebildeten Regeleinrichtung, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer als Matrixumrichter ausgebildeten Regeleinrichtung und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer mit dem Rotor mitrotierenden Regeleinrichtung.
Die in Fig.l dargestellte Rollenmühle 1 weist einen Mahlteller 10, wenigstens zwei Mahlrollen 11, 12 sowie wenigstens zwei Antriebe 13, 14 zum Antreiben der beiden Mahlrollen 11, 12 auf. Jeder Antrieb umfasst einen Motor und optional ein Getriebe. Im Rahmen der Erfindung können selbstverständlich auch mehrere Mahlrollen, insbesondere drei, vier oder mehr Mahlrollen vorgesehen werden.
Der Mahlteller 10 ist um eine Drehachse 10a frei drehbar, sodass er lediglich über die angetriebenen Mahlrollen 11, 12 und das zwischen Mahlrolle und Mahlteller befindliche Mahlgut 3 in Rotation versetzt wird. Es wäre aber auch denkbar, dass dem Mahlteller ein eigener Antrieb der aus mindestens einem Motor besteht, zugeordnet wird.
Die Übertragung der Drehbewegung der Mahlrollen 11, 12 auf den Mahlteller 10 erfolgt über das Mahlgut 3. Durch das in der Praxis nicht gleichmäßig ausgebildete
Mahlgutbett ändert sich das Übersetzungsverhältnis von Mahlrolle zu Mahlteller laufend. Das Übersetzungsverhältnis wird letztendlich durch den Abstand des
Kraftangriffspunktes zwischen Mahlrollenachse und Mahltellerachse bestimmt. In der Zeichnung ist der Abstand ri des Kraftangriffspunktes der Mahlrolle 11 zur Drehachse 10a kleiner als der Abstand r2 des Kraftangriffspunktes der Mahlrolle 12 zur Drehachse 10a.
Schon ein geringes unterschiedliches Übersetzungsverhältnis führt jedoch dazu, dass bei nahezu gleicher Drehzahl der Mahlrollen 11, 12 unterschiedliche Drehmomente auf den Mahlteller übertragen werden. Dadurch wird der eine Antrieb gegenüber dem anderen Antrieb abgebremst bzw. beschleunigt. Auch eine Lastausgleichsregelung und die damit verbundenen relativ gleichen Drehmomente, fuhren aufgrund der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zu unterschiedlichen Leistungen. Diese daraus resultierenden starken Leistungsschwankungen der Antriebe haben einen erhöhten Energiebedarf zur Folge.
Außerdem wird die gewünschte Leistungsverteilung zwischen den Antrieben damit zerstört.
Um diese Auswirkungen zu vermeiden ist eine Ausgleichsregelungsvorrichtung 2 vorgesehen, wobei durch Regelung des Motormomentes (und damit optional auch die Läuferdrehzahl) wenigstens eines Antriebes die Leistung der Antriebe 13, 14 in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander geregelt werden. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel sind für die beiden identisch ausgebildeten Mahlrollen 11, 12 gleiche Antriebe 13, 14 vorgesehen, sodass die Ausgleichsregelungsvorrichtung 2 die Leistung der beiden Antriebe auf gleichem Niveau hält.
Es wäre aber auch denkbar, dass neben ein oder mehreren Mahlrollen auch der Mahlteller über einen eigenen Antrieb verfügt oder unterschiedlich große Mahlrollen zum Einsatz kommen. In diesen Fällen könnten die Antriebe mit unterschiedlichen Leistungen betrieben werden.
Die Ausgleichsregelungsvorrichtung 2 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus je einer den Antriebe 13, 14 zugeordneten Regeleinrichtung 20, 21, die als Umrichter ausgebildet ist, einem Leistungsausgleichsregler 22 und ggf. einem Mahltellerdrehzahlregler 23.
Die Antriebe 13, 14 werden vorzugsweise durch Asynchronmotoren, insbesondere durch Schleifringmotoren gebildet, dessen Ständerwicklung 13a, 14a an ein Netz 15 (Drehstromnetz, Nieder- oder Mittelspannung) und dessen Läuferwicklung 13b, 14b an die Regeleinrichtung 20 bzw. 21 angeschlossen sind. Bei den Regeleinrichtungen
20, 21 handelt es sich bevorzugt um Niederspannungssysteme mit einer maximalen Spannung von 690 V. Sie sind daher ggf. über einen Transformator 16 an das Netz 15 angeschlossen.
Die Regeleinrichtungen 20, 21 messen von den Antrieben 13, 14 den momentanen Motorstrom und die Motorspannung. Daraus wird die Leistungsaufnahme jedes
Antriebs ermittelt und ein gleitender Summenmittelwert gebildet, der mit einem
Faktor (bei gleichen Leistungen der hier dargestellten 2 Antriebe = 0,5) gewichtet wird und den Sollwert des Antriebes darstellt. Bei nahezu konstantem
Widerstandsmoment hängt dieser Wert im Wesentlichen nur von der Drehzahl des jeweiligen Antriebes ab.
Eine Abweichung zwischen Antriebs-Istleistung und Antriebs-Sollleistung wird auf den Leistungsausgleichsregler 22 gegeben, welcher eine Leistungsanpassung der beiden Antriebe 13, 14 bewirkt, indem der Läuferstrom des jeweiligen Antriebs entsprechend angepasst wird, sodass die Leistung der beiden Antriebe in dem vorgegebenen Verhältnis, im vorliegenden Fall auf gleiches Niveau, geregelt wird.
Zweckmäßigerweise wird eine zusätzliche Regelung für die Mahltellerdrehzahl vorgesehen, die hier durch den Mahltellerdrehzahlregler 23 verwirklicht ist. Der Mahltellerdrehzahlregler 23 steht mit einem nicht näher dargestellten
Mahltellerdrehzahlsensor in Verbindung und erhält in ausreichend geringen Abständen den Istwert der Drehzahl des Mahltellers 10, der mit dem Sollwert nsoii verglichen wird, woraus sich die Regelabweichung ergibt. Daraus erzeugt der Regler bei einem fest angenommnen Übersetzungsverhältnis die Solldrehzahl für die Leistungsausgleichsvorrichtung 22, welche diesen Wert verändern kann.
Die Regeleinrichtung 20, 21 kann auch über einen internen Drehzahlregler und ein mitlaufendes Motormodell verfügen, wodurch die Antriebsdrehzahl der Antriebe und das Motormoment abgegriffen werden können. Zweckmäßigerweise müssen die Regeleinrichtungen in der Lage sein, Steuer- und Zustandsdaten alle 5-10 ms einzulesen bzw. auszugeben, damit die Funktion der Ausgleichsregelungsvorrichtung gewährleistet ist.
Regelungstechnisch stellt sich das System als Kaskadenregelung dar, wobei die einzelnen Ebenen dynamisch voneinander entkoppelt sind und somit einzeln betrachtet werden können. Der Vorteil der oben beschriebenen Regelung besteht darin, dass mit einer Leistungsausgleichsregelung die Leistungsaufnahmen der Antriebe 13, 14 nur geringfügig voneinander abweichen und selbst starke Änderungen im System (Übersetzungssprung) sehr schnell korrigiert werden.
Weiterhin ist von Vorteil, dass nahezu vollständig auf aufwändige und wartungsintensive Messtechnik verzichtet werden kann, da die eingesetzten Umrichter alle relevanten Daten bis auf die Mahltellerdrehzahl bereitstellen. Mit den Regeleinrichtungen 20, 21 können darüber hinaus die Regeleingriffe nahezu leistungslos erfolgen, sodass der Gesamtwirkungsgrad auf dem Niveau eines ungeregelten Antriebs liegt.
Die Regeleinrichtungen 20, 21 werden zweckmäßigerweise durch Umrichter gebildet, wobei es nicht erforderlich ist, dass die gesamte Leistung der Antriebe 13, 14 durch die Regeleinrichtung 20, 21 regelbar ist, wie das bisher im Stand der
Technik der Fall ist. Wird die Regeleinrichtung mit der Läuferwicklung der Antriebe verbunden, kann zur Regelung der Läuferstrom beeinflusst werden. Diese Art der Beeinflussung der Antriebe bietet die Möglichkeit, dass die Leistung der Regeleinrichtungen wesentlich kleiner als die Nennleistungen der zugeordneten Antriebe gewählt werden kann. Vorzugsweise beträgt die Leistung der
Regeleinrichtungen weniger als 50%, vorzugsweise maximal 30% der Nennleistung der zugeordneten Antriebe. Nachdem die Kosten der als Umrichter ausgebildeten Regeleinrichtungen proportional von der Leistung der Regeleinrichtungen abhängen, können auf diese Weise 50 bzw. 70% und mehr an Kosten für die Regeleinrichtungen eingespart werden. Anhand der Figuren 2 bis 5 werden im Folgenden verschiedene Ausfuhrungsbeispiele für die Regelungseinrichtung 20 bzw. 21 dargestellt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die Regeleinrichtung 20 bzw. 21 als Frequenzumrichter 20.1 mit Spannungszwischenkreis ausgebildet. Er besteht im
Wesentlichen aus einer Eingangsstufe 20a und einer Ausgangsstufe 20b und einem
Zwischenkreis 20c. Die Eingangsstufe 20a wandelt den frequenzfesten Drehstrom in
Gleichstrom für den Zwischenkreis um und umgekehrt (Rückspeiseweg), während die Ausgangsstufe den Gleichstrom in frequenzvariablen Wechselstrom und umgekehrt umwandelt. Der Zwischenkreis 20c weist einen Kondensator auf und dient zu Entkopplung der Eingangs- und Ausgangsstufe (Energiespeicher).
Mit dieser Regelungseinrichtung ist eine Drehzahlverringerung (Rückspeisung der Energie ins Netz) aber auch eine Drehzahlerhöhung (zusätzliche Energiezufuhr) möglich. Dabei kann die Magnetisierung des Motors gezielt beeinflusst werden (auch als kapazitive Last gegenüber dem Netz darstellbar).
Weiterhin kann ein Anlaufmodul 2Od vorgesehen werden, das aber nur dann notwendig ist, wenn der Antrieb 13, 14 unter Nennlast (oder darüber) anlaufen muss. Dann wird während des Anlaufs statt der Regeleinrichtung das Anlaufmodul 2Od an die Läuferwicklung geschaltet. Wird hingegen die Rollenmühle lastfrei (evtl. auf Teillast < 50% der Nennlast) gestartet, ist dieses Anlaufmodul nicht erforderlich.
In Fig. 3 ist die Regelungseinrichtung 20, 21 als Stromumrichterkaskade 20.2 ausgebildet. Es handelt sich dabei um eine untersynchrone Umrichterkaskade. Durch gezielte Strombeeinflussung lässt sich der Motorschlupf und damit die Drehzahl, bzw. das Motormoment des Antriebs gezielt beeinflussen. Dazu wird der
Läuferstrom über einen Gleichrichter 2Oe gleichgerichtet und über einer Induktivität
2Of zwischengespeichert. Über eine Thyristorstufe 20g kann die Stromrichterkaskade Energie in das Netz zurückspeisen. Der Vorteil der Stromrichterkaskade besteht darin, dass ein Betrieb in der Nähe der Synchrondrehzahl für die Bauteile unproblematisch ist. Weiterhin kommt sie mit weniger Bauteilen als der Frequenzumrichter 20.1 aus, wobei insbesondere auf den Zwischenkreiskondensator verzichtet werden kann, wodurch sich die Lebensdauer erhöht.
Die Regeleinrichtung 20, 21 des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispieles wird durch einen Matrixumrichter 20.3 gebildet. Durch entsprechende Schaltelemente werden die frequenzfesten Eingangsphasen zeitrichtig so miteinander verschaltet, dass frequenzvariable Ausgangsspannungen bereit gestellt werden können. Dabei ist der Energiefluss in beiden Richtungen möglich. Der Vorteil eines Matrixumrichters besteht darin, dass keine Speicherbausteine (Kapazität oder Induktivität) notwendig sind. Auch hier ist ein Betrieb in der Nähe der Synchrondrehzahl für die Bauteile durch deren Betriebsweise unproblematisch. Darüber hinaus ist der Energiefluss ohne Zusatzbauteile in beide Richtungen möglich. Diese Regeleinrichtung dürfte daher gegenüber den anderen Ausführungsbeispielen einen besseren Wirkungsgrad aufweisen.
Fig. 5 zeigt schließlich noch eine schematische Darstellung einer mit der Läuferwicklung 13a, 14a mitrotierenden Regeleinrichtung 20, 21. Dies eröffnet die
Möglichkeit, den Energiefluss zum Beispiel über eine induktive Kopplung statt über Schleifringe zu übertragen. Es kann dadurch auf Schleifringe verzichtet werden.
Durch die Beeinflussung des Läuferstromes über die Regeleinrichtungen 20, 21 kann die erforderliche Leistung der Regeleinrichtungen in Abhängigkeit der
Drehzahlabweichung zwischen dem Betriebs- und Nennpunkt ausgelegt werden. Die erforderliche Leistung der Regeleinrichtung wird daher im Allgemeinen maximal 30% der Nennmotorleistung des Antriebes betragen.
Während früher Rollenmühlen üblicherweise lediglich über den Mahlteller angetrieben wurden und dabei ein entsprechend groß ausgelegter Antrieb erforderlich war, können bei einem Einsatz von mehreren Antrieben auch Mittel- oder Niederspannungsmotoren zum Einsatz kommen, die deutlich geringere Verkabelungs- und Anschaltkosten erfordern. Durch die entsprechend geringere Leistung der Regelungseinrichtungen können außerdem auch Niederspannungsregeleinrichtungen zum Einsatz kommen, selbst wenn große
Motorleistungen zu regeln sind.
Damit ist es möglich den Mehrmotorenantrieb sicherer und kostengünstiger als den klassischen Einmotorenantrieb zu realisieren . Auch sind größ ere Mühlenantriebsleistungen ohne großen Aufwand denkbar.

Claims

Patentansprüche
1. Rollenmühle mit einem Mahlteller (10), wenigstens einer Mahlrolle (11, 12) sowie wenigstens zwei Antrieben (13, 14) mit Ständer- und Läuferwicklung (13a, 14a; 1 3 b , 1 4b) zum Antreiben der Rollenmühle und wenigstens einer
Regeleinrichtung (20, 21) zur Regelung des Motormomentes wenigstens eines Antriebs,
dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (20, 21) an die Läuferwicklung (13b, 14b) wenigstens eines Antriebes (13, 14) zur
Beeinflussung des Läuferstromes angeschlossen ist.
2. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe (13, 14) durch Asynchronmotoren gebildet werden.
3. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens n-1 (n= Anzahl der Antriebe) Antriebe (13, 14) durch Schleifringmotoren gebildet werden.
4. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der
Regeleinrichtung (2) weniger als 50%, der Nennleistung des zugeordneten Antriebs (13, 14) beträgt.
5. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der Regeleinrichtung (2) vorzugsweise maximal 30%, der Nennleistung des zugeordneten Antriebs (13, 14) beträgt.
6. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Istwerte der Antriebe (13, 14) über ein mitlaufendes Motormodell gewonnen werden.
7. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Regeleinrichtung (20, 21) um einen Frequenzumrichter (20.1) handelt.
8. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Regeleinrichtung (20, 21) um eine Stromrichterkaskade (20.2) handelt.
9. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Regeleinrichtung (20, 21) um einen Matrixumrichter (20.3) handelt.
10. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Regeleinrichtung (20, 21) mit dem Läufer des Antriebs mitrotiert.
11. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Regeleinrichtung (20, 21) um ein Niederspannungssystem handelt.
12. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung des Niederspannungssystems maximal 690V beträgt.
13. Rollenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Mahlrolle (11, 12) je einen und/oder der Mahlteller (10) mindestens einen zugeordneten Antrieb (13, 14) aufweisen.
14. Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer Rollenmühle, die einen Mahlteller (10), wenigstens eine Mahlrolle (11, 12), wenigstens zwei Antriebe (13, 14) mit Ständer- und Läuferwicklung (13a, 14a) zum Antreiben der
Rollenmühle sowie wenigstens eine Regeleinrichtung (20, 21) zur Regelung des Motormomentes aufweist, wobei durch Regelung des Motormomentes wenigstens eines Antriebs eine Ausgleichsregelung durchgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung an die Läuferwicklung wenigstens eines Antriebes (13, 14) angeschlossen ist und die Regelung durch Beeinflussung des Stroms in der Läuferwicklung (13a, 14a) erfolgt, um die Leistung der Antriebe in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander zu regeln.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ausgleichsregelung um eine Lastausgleichsregelung handelt.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ausgleichsregelung um eine Leistungsausgleichsregelung handelt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Antriebe (13, 14) derart geregelt wird, dass zusätzlich eine vorgegebene Drehzahl des Mahltellers (10) aufrechterhalten wird.
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