(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測装置、特に計測ロータを用い、放出地点より上流側の見込み制御地点における瞬間質量流量の判定に基づく流動物質の連続的な重量測定および質量流量判定のための連続重量測定方法であって、流動物質の放出制御が前記計測装置の回転速度を変化させることにより行われるものにおいて、放出地点(８)より上流側の見込み制御地点(Ｐ)までの距離が、計測装置(４)の現時点の実速度および／または負荷(Ｂ)に従って決められることを特徴とする連続重量測定方法。
【請求項２】
前記放出地点(８)および／またはそれよりすぐ下流側のモニター地点(Ｋ)における実速度が測定されることを特徴とする請求項１記載の連続重量測定方法。
【請求項３】
前記見込み制御地点(Ｐ)において設定された速度と前記モニター地点(Ｋ)において測定された実速度との偏差が、見込み制御地点(Ｐ)におけるその後の速度制御動作の１つで考慮されることを特徴とする請求項２記載の連続重量測定方法。
【請求項４】
前記見込み制御地点(Ｐ)において設定された速度と前記モニター地点(Ｋ)において測定された実速度との偏差が検出されおよび／または計測コントローラ(１０)内に記憶され、さらに目標速度と対比／比較されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の連続重量測定方法。
【請求項５】
計測装置、特に計測ロータを用い、放出地点より上流側の見込み制御地点における瞬間質量流量の判定に基づく流動物質の連続的な重量測定および質量流量判定のための連続重量測定装置であって、流動物質の放出制御が前記計測装置の回転速度を変化させることにより行われるものにおいて、計測装置(４)が計測コントローラ(１０)に接続されて実速度を検出し、放出地点(８)における放出が、計測装置(４)での質量流量偏差に応じ見込み制御地点(Ｐ)の位置を変えることによって調整可能であることを特徴とする連続重量測定装置。
【請求項６】
前記計測装置(４)が計測ロータ(４ａ)の形状であることを特徴とする請求項５記載の連続重量測定装置。
【請求項７】
前記計測ロータ(４ａ)の駆動手段(６)が実速度を検出する回転速度センサ(１１)から成ることを特徴とする請求項６記載の連続重量測定装置。
【請求項８】
前記計測ロータ(４ａ)の自重および現時点の負荷(Ｂ)が計測コントローラ(１０)で検出されることを特徴とする請求項６記載の連続重量測定装置。
【請求項９】
前記計測コントローラ(１０)が少なくとも１つの積分回路(２０)を備え、前記放出地点(８)と同じかまたは直後の下流側に位置するモニター地点(Ｋ)において発生する偏差を検出し、検出偏差に応じて前記計測コントローラ(１０)の制御値(Ｙ)を補正することを特徴とする請求項５〜請求項８の何れか１つに記載の連続重量測定装置。
【請求項１０】
前記見込み制御地点(Ｐ)の位置を変えるために、比較モジュール(２１)が設けられていることを特徴とする請求項９記載の連続重量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、特に計測ロータを用いた計測装置による、瞬間質量流量の判定に基づいて、流動物質の連続的な重量測定および質量流量判定のための、連続重量測定方法および連続重量測定装置に関する。
【０００２】
ばら状(バルク)物質の連続的な重量計測供給および／または計量を行うためのシステムは、DE4023948A1 によって周知であり、そのシステムでは DE3217406A1あるいはEP-A0198956 に記載された計測ロータ秤が使われている。ばら状物質フィーダに続く計測装置は、密閉された空圧搬送路内に配置され、ロードセル（荷重計）に支持されたセルホイールロックを含む採集装置がその後方に接続されている。単位時間当たりの所望な給送量（送り強度）を適切に調整するため、DE3217406A1 に開示されているようなコンピュータ制御式の中央計測システムが用いられる。この中央計測システムにおいては、ホッパー計量セルの計量信号が入力信号となり、計測ロータの速度および場合によってばら状物質給送用のセルホイールロックが調整される。しかしながら、目標値の値送り強度に調整されるまでの間に、ある程度の調整不感時間が存在する。
【０００３】
上記の調整システムは前出のEP-A0198956 により詳しく記載されており、それによれば計測ロータ秤内のロータ計量路に瞬間的に作用するばら状物質の質量が計測ロータ秤で検出され、その検出結果に計測ロータの角速度を乗算することによってばら状物質の質量流量が求められる。計量エレクトロニクス系が、特定の移送地点に至るまでのロータ計量路（計測路）においてその瞬間に存在するばら状物質質量（負荷）の現重量値の通過を遅らせ、ばら状物質が空圧搬送ラインへ放出されるすぐ手前で、ロータの角速度が変更可能となるようにする、すなわち計測ロータが加速または減速されるようにする。これにより比較的高い計測精度の結果が得られることが、例えば回転セメント炉における石炭粉塵の計測や煙道ガス浄化における添加剤の計測など、粉体のばら状物質の計測において一般的に実証されている。
【０００４】
しかしながら、発電所の煙道ガス浄化における混合用添加剤など一部のばら状物質については、湿度、流動化、微粉度などに応じて、それらのばら状物質が噴出したりあるいはブリッジを形成する傾向を生じ、その結果ばら状物質の給送中にランダムなまたは強く脈動する大きな流量変動（負荷の差）が起こり得ることが認識されねばならない。かかる場合、前記の計測ロータは、特に圧力サージに耐えるようにした設計では数百キログラムという大きい自重を有するので、慣性質量のため短時間の質量流量変動をほとんど補償することができず、質量流量を急激に変動させることすなわち計測ロータの急激な加速または減速によって、送り強度を一定に保持するのに必要な角速度の変化を得るのは、慣性質量のためにほとんど不可能である。
【０００５】
こうしたプラス／マイナスの変動は、前記の最初に説明したばら状物質を給送および／または計測するシステムで、ロードセルに支持された採集容器が設けられたシステムおいては部分的に補償可能である。しかし、そのような補償容器は、建造経費および必要スペースを増大させる。
【０００６】
従って本発明は、搬送物質の給送が急激に変動する場合であっても、簡単な方法で向上した計測精度が得られる、特にばら状物質用の連続的な重量測定および質量流量判定のための方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴に基づく連続重量測定方法、および請求項５の特徴に基づく連続重量測定装置によって達成される。
【０００８】
計測装置を制御すること、つまり現時点の実速度から計算された見込み制御地点における送り強度を、計測装置において求められた瞬間質量流量に直接応じて制御することにより、ばら状物質が放出地点あるいは処理システムへ移る前に、外乱値に対する高い精度の補償が得られ、その結果極めて高い短時間の計測精度が達成される。このように、何時およびどの角度で質量偏差が放出地点に達するのかが正確に求められ、それに応じ給送速度を増減して質量偏差を補償できるので、調整された目標値に対する実際の送り強度の制御を、実質上不感時間を伴わずに行える。この点は、特に一定の燃焼プロセスを達成するための石炭粉塵の計測や煙道ガスの浄化において重要である。給送される材料物質が化学プロセスや熱プロセスへ移される前に、計測における外乱値を補償するので、極めて高い短時間の計測精度が見込み制御の方法で容易に得られ、特に計測ロータを用いることによって、目標値の送り強度を広い範囲で調整し、質量流量を高い精度で求めることができる。
【０００９】
好ましい各実施例は請求の範囲の各従属項の主題として記載されており、その中で特に、モニター地点において実際に求められる実速度の測定によってモニターが可能であることおよびそれに基づく補正が、それらにより残留制御偏差を回避できることからとりわけ有利である。
【００１０】
以下一実施例を、添付の図面を参照して詳しく説明する。
添付の図面中、図１は計測装置としての計測ロータを含むばら状物質の連続重量測定装置の断面図、図２は図１の連続重量測定装置の概略平面図であり、図３(ａ)および(ｂ)は図１，図２に示した連続重量測定装置に基づく測定用の好ましい制御回路のブロック図および連続重量測定装置の概念図である。
【００１１】
連続重量測定および質量流量判定のための連続重量測定装置１が図１に示してあり、この連続重量測定装置１においては、給送材料物質、特に調整可能な目標値送り強度に基づいて計測すべき自由流動のばら状物質が、フィーダ３によってホッパーまたはサイロ２から送出される。給送物質は計測装置４を通って放出地点８にまで至り、計測装置４はハウジング５内に配置され、ハウジング５と共に円周の約３００°(図２参照)にわたって計測路を画成している。計測装置４は、DE3217406A1 に詳述されているような計測ロータ４ａとして形成されるのが好ましい。計測ロータ４ａは、ハウジング５から縦方向に延びたロータ軸に装着されており、駆動源としての速度制御式電動モータ６によって駆動される。計測ロータ４ａのハウジング５は、ロードセル７に対して制限された範囲で旋回動自在に支持されている。図２に示す如くロータ軸から横方向に離間して装着されたロードセル７に加わる支持モーメントが、計測ロータ４ａの計測路を通ってフィーダ３から放出地点８まで送られる物質流の質量に正比例している。
【００１２】
吹き出しライン９が、ハウジング５の下端で放出地点８に開口している。ロードセル７，ロータ軸に設けられた回転速度センサ１１、および駆動源６の速度計用発電機６ａが電子計測コントローラ１０に接続されている。図３(ａ)に示す如く、電子計測コントローラ１０が瞬間負荷Ｂに回転速度／角速度を乗算して瞬間質量流量Ｘを求め、その瞬間質量流量を調整された目標値送り強度Ｗと対比すると共に、例えばサイリスタを介して計測ロータ４ａの駆動モータ６の設定値Ｙを制御し、回転速度または角速度を変化させることによって、調整された送り強度を一定に保持する。計量装置４において負荷Ｂに負の偏差（例えば−０．２％）が生じると、図３(ａ)中に太い線で示した制御路を介してそれ自体は周知の方法で、計測ロータ４ａの角速度がそれに応じた値だけ増大され、つまりこの場合には＋０．２％だけ増大され、その結果送り強度Ｘを一定に保持する。
【００１３】
ここで重要なのは、放出地点８より上流側の見越し制御点Ｐ（図２および図３(ｂ)参照）までの角方向距離を求めることによって、どの時点で外乱値（例えば−０．２％の偏差）が放出地点８で生じるのかを、電子計測コントローラ１０によって精確に計算可能となる幾何学的な決定手段が得られることである。測定された計測ロータ４ａの実速度に応じ、ロードセル７での計量後放出地点８、すなわち吹き出しライン９の開口地点において外乱値（負の偏差）が発生するまでの正確な先行時間間隔を、計測装置４の先行角度、つまり計測ロータ４ａの対応する小室４ｂおよび回転速度(ｒｐｍ)について求めることができる。従って電子計測コントローラ１０は計測ロータ４ａの慣性を考慮して放出地点８の直前に、速度を例えば０．２％だけ増加させるための対応した指令を与えることができる。これにより、本発明の連続重量測定装置では実質上不感時間を生じることなく、実際の送り強度を見越し制御可能となる。
【００１４】
図１の装置の平面図が図２に示してあり、同図には計測ロータ４ａの小室４ｂの構成が詳細に示されていると共に、放出地点８，それより回転方向上流側の見込み制御地点Ｐ、およびその後に続くモニター点Ｋの配置が示されている。好ましい設計においては、主として制御偏差を最小限とするために、実速度が速度センサ１１(図１参照)によって検出可能で、比較器２１（図３(ａ)の上側制御路参照）において、見込み制御地点Ｐで制御される速度値と比較可能であり、さらに長い時定数を有する積分器２０（図３(ａ)参照）に導入可能である。例えば、見込み制御地点Ｐにおいて駆動モータ６に与えられる制御値Ｙが全慣性を考慮に入れて所望の送り強度に対し充分でない場合には、見込み制御地点Ｐを進める（ここでは放出地点８の上流側に向かって約２０°から約２５°にする）ことによって、制御後の速度を放出地点において適切なタイミングで生じさせるために計測ロータ４ａを加速／制動するのに必要な時間間隔が得られ、その結果、設定質量流量Ｗが計測装置４によって調整される。見込み制御地点Ｐが放出地点８のできるだけ近くになるように、急激に加速／制動可能な駆動手段６を用いるのが好ましい。
【００１５】
見込み制御地点Ｐ、放出地点８およびモニター点Ｋの送り方向に沿った各逐次位置（図３(ａ)中に菱形で示す）における、連続的な重量測定および質量流量判定のための制御ブロック図が図３(ａ)に示してあり、図３(ａ)においては図１および図２の各構成要素が電子計測コントローラ１０に接続され、それ以外は同様の構成である。電子計測コントローラ１０が、計測装置４によって求められた瞬間質量流量(負荷Ｂ)に応じて、計測装置４のハウジング５からの放出率Ｘを制御する。これにより目標値送り強度Ｗを維持するために、現時点の慣性モーメントを考慮しながら、駆動モータ６の速度調整の開始、つまりスタート地点を瞬間負荷Ｂに応じて変更可能となる。計測ロータ４ａの自重と円周および放出地点８の中心とモニター点Ｋとの間の角度など、固定の幾何学的パラメータは計測コントローラ１０内に記憶されているため、計測装置４によって求められた負荷Ｂが放出地点８に到達する時点を、測定された実際の角速度から正確に求めることができ、従って給送速度の加速／減速による適切な追随制御を行うことができる。
【００１６】
上述した実施例では、計測装置を計測ロータ４ａとして説明したが、ここに例示した制御および調整方法は、大きな慣性モーメントが同様に発生する計測ベルト秤や計測オーガコンベヤにおいても、放出または排出地点における短時間の計測精度を高めるのに使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】      計測装置としての計測ロータを含む連続重量測定装置の断面図。
【図２】      図１に示した連続重量測定装置の概略平面図。
【図３】      (ａ)および(ｂ)は、図１および図２に示した連続重量測定装置に基づく測定用の好ましい制御回路のブロック図および連続重量測定装置の概念図。
【図１】
0003969695.tif 000002
【図２】
0003969695.tif 000003
【図３】
0003969695.tif 000004