СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ И УСТАНОВКА
UNIT OPERATING METHOD AND UNIT

Изобретение относится к способу эксплуатации установки и к установке. Кроме того, изобретение относится к компьютерному программному продукту.
При обработке твердого материала, который обрабатывается промышленным образом, возникают, например, на воронках налипания материала. Эти налипания могут приводить к ухудшению функции воронки.
В частности, у труднодоступных воронок или во внутреннем пространстве мельницы обнаружение налипания помимо этого возможно с трудом.
Налипание включает в себя, как правило, сжатое скопление частиц и, возможно, влагу. В частности, при трубной мельнице говорят в случае налипания также о “налипшей шихте” или “прилипшей загрузке”.
US 2006/0124054 A1 раскрывает выполненную в виде конуса воронку, которая закреплена на реакционной емкости.
Поэтому задачей изобретения является обнаружение и/или удаление налипание на конструктивном элементе.
Задача решается с помощью способа согласно пункту 1 формулы изобретения.
Далее задача решается с помощью установки согласно пункту 9 формулы изобретения.
Сверх этого, задача решается с помощью компьютерного программного продукта согласно пункту 12 формулы изобретения.
Конструктивный элемент выполнен предпочтительно в виде воронки, размольной трубы или сборной емкости. Установка выполнена предпочтительно в виде (трубной) мельницы или вертикальной мельницы, в виде разливочного устройства или в виде накопительного устройства.
Предпочтительные исполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
В основе изобретения лежит идея, что налипание прилипает к поверхности конструктивного элемента, например, в воронке или размольной трубе. Налипание на поверхности конструктивного элемента изменяет вибрационные свойства конструктивного элемента. В частности, изменяется резонансная частота конструктивного элемента.
Предпочтительно приложение вибрации осуществляется при помощи блока возбуждения.
Предпочтительно на конструктивный элемент накладывается первая вибрация. При помощи первой вибрации налипание обнаруживается, а при помощи второй вибрации налипание удаляется с конструктивного элемента. Вместо приложения первой вибрации может также другой способ реализовываться для обнаружения налипания. Например, у размольной трубы может осуществляться ее вращение при одновременном измерении крутящего момента, причем повышенный противодействующий крутящий момент свидетельствует о налипании у размольной трубы.
Первая и/или вторая вибрация может накладываться при помощи приложения периодической, в частности синусоидальной, вибрации и/или при помощи, по меньшей мере, одного силового импульса на конструктивный элемент.
Предпочтительно возбуждение вибрации осуществляется с одной из резонансных частот конструктивного элемента.
Налипание может также обнаруживаться при помощи другого способа и при помощи второй вибрации удаляться с конструктивного элемента.
Предпочтительно соответствующая резонансная частота сначала определяется с целью обнаружения, имеется ли налипание. Пользуясь определенной резонансной частотой или определенными резонансными частотами, при помощи механического возбуждения поверхности или конструктивного элемента поверхность или конструктивный элемент освобождается от налипания, или налипание, по меньшей мере, сокращается.
Определение налипания осуществляется посредством анализа сигнала датчика. Сигнал датчика предоставляется (вибро)датчиком. Датчик определяет вибрации поверхности конструктивного элемента. Блок возбуждения возбуждает вибрации на конструктивном элементе, в частности на поверхности конструктивного элемента.
Блок возбуждения может быть выполнен в виде пьезоэлемента, который может быть локализован между конструктивным элементом и крепежом конструктивного элемента.
Блок возбуждения имеет предпочтительно толкатель, причем толкатель с устанавливаемыми промежутками времени соударяется с конструктивным элементом. Благодаря соударению прикладывается силовой импульс к поверхности. Благодаря силовому импульсу накладывается вибрация на конструктивный элемент. Частота вибрации, фазовый сдвиг и/или амплитуда вибрации зависят в частности от самого конструктивного элемента. Если поверхность конструктивного элемента нагружена налипанием, то, как правило, изменяется частота, соответствующая резонансная частота, амплитуда и/или фаза приложенной вибрации, в частности ее резонансные свойства. Это изменение может регистрироваться датчиком или несколькими датчиками, и на основе анализа вибрации делается вывод о налипании. При наличии такого налипания налипание может при помощи блока возбуждения удаляться посредством приложения вторых вибраций, в частности для возбуждения соответствующего резонанса, или при помощи мощных силовых импульсов.
Предпочтительно приложение, по меньшей мере, второй вибрации осуществляется с частотой, которая, по меньшей мере, близка соответствующей резонансной частоте конструктивного элемента с налипанием. Резонансная частота или резонансные частоты определяются при помощи сигнала датчика.
При способе эксплуатации установки установка включает в себя конструктивный элемент, причем конструктивный элемент может нагружаться налипанием, причем с конструктивным элементом согласован датчик и, по меньшей мере, один блок возбуждения, причем блок возбуждения прикладывает первую и/или вторую вибрацию к конструктивному элементу, причем датчик выявляет первую вибрацию конструктивного элемента, и датчик предоставляет сигнал датчика устройству управления, причем на основе сигнала датчика выявляется, нагружает ли налипание конструктивный элемент, и/или причем, в частности при выявлении налипания, налипание удаляется посредством приложения второй вибрации.
Говоря о конструктивном элементе, речь может идти о воронке, размольной трубе или погрузочной платформе. Говоря об установке, речь идет предпочтительно о промышленной установке, предпочтительно из сферы тяжелой промышленности, горнодобывающей промышленности или производства сырья. Сверх этого, способ может также применяться к установкам в промышленном, перерабатывающем продукты питания производстве.
Налипание может иметь пыль или мелкие частицы, такие как угольная пыль, размолотую горную породу и/или вяжущий материал, такой как масло или вода.
Налипание изменяет вибрационную характеристику, в частности соответствующую резонансную частоту конструктивного элемента. Конструктивный элемент имеет, как правило, несколько резонансных частот. В данном случае выбирается в каждом случае резонансная частота, которая может легко возбуждаться.
Налипание регистрируется предпочтительно при помощи первой вибрации и удаляется с конструктивного элемента при помощи второй вибрации.
Альтернативно или дополнительно может при помощи датчика определяться у вращающегося конструктивного элемента противодействующий крутящий момент или противодействующая сила. Датчик служит при этом в частности для определения тока соответствующего привода, который предоставляет крутящий момент для вращающегося конструктивного элемента. На основе противодействующего крутящего момента или противодействующей силы может делаться вывод о налипании на конструктивном элементе.
Блок возбуждения может быть выполнен в виде передатчика силового импульса, который в задаваемые моменты времени может прикладывать силовые импульсы задаваемой мощности к конструктивному элементу. Блок возбуждения может быть также выполнен таким образом, что вибрация прикладывается через вирирующий элемент непосредственно к конструктивному элементу.
Блок возбуждения может быть выполнен в частности в виде пьезоэлемента, причем пьезоэлемент закреплен непосредственно на конструктивном элементе.
Датчик выполнен предпочтительно в виде вибродатчика. Датчик регистрирует амплитуду и/или частоту вибраций. Предпочтительно датчик расположен в области конструктивного элемента, которая представляется благоприятной для налипания, такой как область рядом с углом или краем конструктивного элемента.
Предпочтительно несколько датчиков согласованы с конструктивным элементом. Датчики могут быть расположены в разных местах конструктивного элемента. Например, один датчик расположен рядом с блоком возбуждения, а другой датчик рядом с местом, которое часто нагружено налипанием. Датчик для определения противодействующей силы или противодействующего крутящего момента может быть согласован также приводом для конструктивного элемента.
Предпочтительно происходит сравнение сигналов, установленных на различных местах конструктивного элемента датчиков. Благодаря сравнению может регистрироваться изменение фазы, соответствующей резонансной частоты, частоты вибраций и/или амплитуды вибрации.
Оценка, по меньшей мере, одного сигнала датчика имеет место предпочтительно в блоке управления или в согласованном с блоком управления вычислительном блоке. Изменение, по меньшей мере, одного сигнала датчика в течение длительного промежутка времени, например, 10 дней, указывает на налипание.
При наличии налипания устройство управления запускает блок возбуждения. При помощи блока возбуждения прикладываются в частности силовые импульсы или вибрации к конструктивному элементу. Вибрации или силовые импульсы служат для удаления налипания с конструктивного элемента.
При помощи описанного здесь способа налипание может просто обнаруживаться, без того чтобы оказывалось существенное отрицательное воздействие на конструктивный элемент, или без того чтобы установка должна была останавливаться в своей работе.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения при выявлении налипания налипание удаляется посредством приложения второй вибрации.
Предпочтительно амплитуда первой вибрации меньше, чем амплитуда второй вибрации. Кроме того, первая вибрация может прикладываться со слабым силовым импульсом к конструктивному элементу, а вторая вибрация может прикладываться с сильным силовым импульсом к конструктивному элементу. Производная и амплитуда сильного силового импульса для возбуждения второй вибрации предпочтительно выше, чем производная и амплитуда слабого силового импульса для возбуждения первой вибрации.
Посредством регистрации наличия силового импульса с первой вибрацией может выбираться амплитуда и/или частота первой вибрации в отношении регистрации налипания на конструктивном элементе.
Посредством регистрации наличия силового импульса со второй вибрацией может выбираться амплитуда и/или частота второй вибрации в отношении удаления налипания с конструктивного элемента.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения датчик выявляет частоту, амплитуду и/или фазу соответствующей вибрации и на основе частоты, амплитуды и/или фазы предоставляет сигнал датчика.
В зависимости от конструктивного элемента могут быть несколько датчиков расположены на нескольких местах конструктивного элемента. Предпочтительно датчики расположены в различных направлениях и/или на расстоянии, по меньшей мере, от одного места, в котором блок возбуждения прикладывает первую и/или вторую вибрацию к конструктивному элементу.
Посредством определения разности фаз выявленной в каждом случае вибрации могут распознаваться различные скорости распространения вибрации через конструктивный элемент. Скорость распространения вибрации может указывать на налипание в положении конструктивного элемента.
Посредством определения амплитуды, фазы или частоты первой вибрации предпочтительно возможно надежное определение наличия налипания.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения приложение первой вибрации и приложение второй вибрации осуществляются при помощи блока возбуждения.
Посредством приложения возбуждается соответствующая вибрация.
Предпочтительно налипание таким образом при помощи блока возбуждения обнаруживается и удаляется с конструктивного элемента.
Блок возбуждения может быть неподвижно соединен с конструктивным элементом и прикладывать вибрацию в одном месте к конструктивному элементу.
Благодаря применению лишь одного блока возбуждения установка может наиболее экономично изготавливаться или расширяться.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения первая вибрация возбуждается первым блоком возбуждения, а вторая вибрация вторым блоком возбуждения.
Благодаря использованию двух блоков возбуждения каждый блок возбуждения может рассчитываться в соответствии со своей целью применения.
Кроме того, двойное исполнение блока возбуждения позволяет лучше локализовывать каждый блок возбуждения.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления выявление наличия налипания осуществляется на основе отклонения в спектре Фурье соответствующего сигнала датчика.
В соответствии с анализом частотного спектра вибраций, которые распространяются через конструктивный элемент с или без налипания, налипание может наиболее просто обнаруживаться. Отклонение в спектре Фурье может осуществляться посредством множества измерений. Спектр Фурье обеспечивается предпочтительно быстрым преобразованием Фурье. Если спектр Фурье показывает отклонение между совершенными в разное время измерениями, то может иметься налипание.
Благодаря анализу спектра Фурье осуществляется наиболее простое и надежное обнаружение наличия налипания.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения частота первой и/или второй вибрации увеличивается во времени от 0,1 Гц до 1 кГц, предпочтительно от 1 Гц до 50 Гц.
Предпочтительно соответствующая частота начинается с низкого значения, в частности 0,5 Гц. Частота увеличивается предпочтительно в виде функции времени до высокого значения, в частности 500 Гц.
В исполнении, в котором соответствующая вибрация имеет место при помощи силовых импульсов на конструктивный элемент, уменьшается промежуток времени между в каждом случае двумя силовыми импульсами. Таким образом, посредством силовых импульсов возбуждаются вибрации возрастающей частоты.
Благодаря непрерывному увеличению частоты вибраций возбуждаются соответствующие резонансные частоты конструктивного элемента. Кроме того, возможен наиболее простой анализ сигнала датчика, так как конструктивный элемент, в частности в области соответствующей резонансной частоты, может возбуждаться.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения первый и/или второй блок возбуждения накладывает вибрации соответствующей резонансной частоты конструктивного элемента на конструктивный элемент.
Предпочтительно первая и/или вторая вибрации накладываются рядом с соответствующей резонансной частотой на конструктивный элемент.
Благодаря наложению второй вибрации в каждом случае с резонансной частотой или рядом с соответствующей резонансной частотой можно наиболее просто удалять налипания.
Для обнаружения налипания накладывается предпочтительно первая вибрация в каждом случае резонансной частоты или рядом с соответствующей резонансной частотой конструктивного элемента.
Так как соответствующая резонансная частота конструктивного элемента изменяется при наличии налипания, изменение может наиболее просто обнаруживаться.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения приложение первой вибрации и/или второй вибрации осуществляется при помощи силовых импульсов.
Силовые импульсы прикладываются предпочтительно толкателем первого и/или второго блока возбуждения к конструктивному элементу. Время между соответствующими силовыми импульсами предпочтительно уменьшается. Интенсивность силовых импульсов предпочтительно увеличивается от импульса к импульсу. Соответствующий промежуток времени между соответствующими силовыми импульсами может также ориентироваться в каждом случае на резонансную частоту конструктивного элемента. Предпочтительно промежуток времени между силовыми импульсами остается при возбуждении одной из резонансных частот, по меньшей мере, в значительной степени постоянным.
Благодаря силовым импульсам вибрации могут простым образом прикладываться к конструктивному элементу.
Установка имеет конструктивный элемент и устройство управления, причем с конструктивным элементом согласован, по меньшей мере, один первый блок возбуждения и опционально второй блок возбуждения и, по меньшей мере, один датчик, причем первый блок возбуждения выполнен для приложения, по меньшей мере, одной первой вибрации и/или второй вибрации к конструктивному элементу, причем датчик выполнен для выявления частоты, амплитуды и/или фазы первой вибрации, причем устройство управления предусмотрено при помощи первого блока возбуждения и опционального второго блока возбуждения для выполнения способа по любому из предшествующих пунктов формулы изобретения.
Предпочтительно установка включает в себя также датчик и блок возбуждения.
Конструктивным элементом является предпочтительно воронка или загрузочная труба. Предпочтительно установка включает в себя конструктивный элемент, причем конструктивный элемент соединен, по меньшей мере, с одним датчиком. Соответствующий датчик служит для определения вибрации, которая была приложена соответствующим блоком возбуждения к конструктивному элементу.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения установка имеет второй блок возбуждения, причем второй блок возбуждения предусмотрен для приложения второй вибрации.
Предпочтительно первый блок возбуждения может позиционироваться на конструктивном элементе в том месте, где должно ожидаться налипание. Влияние налипания на вибрацию конструктивного элемента максимально в этом месте.
Предпочтительно второй блок возбуждения позиционируется там, где приложение вибрации влияет на работу конструктивного элемента в установке лишь в минимальной степени. Далее предпочтительно вторая вибрация должна прикладываться там, где конструктивный элемент имеет высокую устойчивость.
Компьютерный программный продукт предусмотрен для установки на согласованном с устройством управления вычислительном блоке, причем компьютерный программный продукт выполнен при выполнении на вычислительном блоке для выполнения описанного здесь способа.
Предпочтительно при помощи компьютерного программного продукта осуществляется оценка соответствующего сигнала датчика на предмет того, имеется ли налипание на конструктивном элементе. Оценка предоставляет предпочтительно также тип налипания за счет анализа частотного спектра или анализа соответствующей амплитуды или фазы первой вибрации.
Компьютерный программный продукт анализирует соответствующий сигнал датчика предпочтительно посредством анализа Фурье соответствующего сигнала датчика.
Далее изобретение более подробно представляется и разъясняется на основе чертежа. Показанные на чертеже признаки могут объединяться специалистом в новые варианты осуществления без отступления от изобретения. На чертеже показаны:
фиг. 1 - воронка с налипанием;
фиг. 2 - размольная труба;
фиг. 3 - примерная схема способа;
фиг. 4 - временной ход силовых импульсов; и
фиг. 5 - резонансная кривая.
Фиг. 1 показывает воронку 15. Воронка 15 имеет на своей первой поверхности 5a налипание 3. Первая поверхность 5a соответствует указывающей вовнутрь поверхности воронки 15. Воронка 15 имеет на второй поверхности 5b датчик 11. Будучи обращен ко второй поверхности 5b воронки 15, расположен блок 9 возбуждения. Блок 9 возбуждения служит для возбуждения вибраций воронки 15. Вибрации регистрируются датчиком 11 в отношении своей частоты и своей амплитуды. Датчик 11 предоставляет сигнал датчика устройству 13 управления. Сигнал датчика содержит данные об амплитуде и частоте вибрации.
Устройство 13 управления служит для оценки сигнала датчика. На основе сигнала датчика устройством 13 управления может устанавливаться, имеется ли налипание 3 на первой поверхности 5a воронки 15.
Блок 9 возбуждения имеет толкатель 9a. Толкатель 9a служит для возбуждения первой вибрации воронки 15. Первая вибрация служит для установления, имеется ли налипание. Первая вибрация возбуждается предпочтительно силовым импульсом или несколькими силовыми импульсами на воронку 15.
При обнаружении налипания устройством 13 управления оно удаляется блоком 9 возбуждения с поверхности воронки 15. Для этого воронка 15 возбуждается силовыми импульсами до второй вибрации. Промежуток dt времени между соответствующими силовыми импульсами может при этом варьироваться. Предпочтительно промежуток dt времени выбирается таким образом, что вторая вибрация соответствует резонансу Res воронки 15 с налипанием 3.
Блок 9 возбуждения расположен при этом таким образом, что толкатель 9a возбуждает воронку до второй вибрации в области налипания.
На фиг. 1 конструктивный элемент 1, 15 выполнен в виде воронки 15. Напротив, на фиг. 2 конструктивный элемент 1, 15 выполнен в виде размольной трубы 1.
Фиг. 2 показывает размольную трубу 1. Размольная труба 1 является частью трубной мельницы. Размольная труба 1 имеет налипание 3 в своем внутреннем пространстве. Говоря о налипании 3, речь идет в частности о прилипшей загрузке. Размольная труба 1 имеет оболочку 5, причем оболочка 5 имеет на своей первой (указывающей вовнутрь) поверхности 5a налипание 3. На второй поверхности 5b размольная труба 1 имеет датчик 11. Датчик служит для выявления первой вибрации, в частности амплитуды и/или частоты первой вибрации.
Размольная труба 1 вращается при помощи привода (не показан) вокруг своей оси 6 вращения. Вращение размольной трубы 1 вокруг ее оси 6 вращения показано изогнутой стрелкой.
При наличии налипания 3 в виде прилипшей загрузки вибрация при вращении размольной трубы не обнаруживается за счет движения загрузки в размольной трубе 1.
Датчик служит для установления частоты и/или амплитуды первой вибрации.
Без вращения размольной трубы 1 первая вибрация может альтернативно или дополнительно возбуждаться при помощи блока 9 возбуждения.
Блок 9 возбуждения расположен при этом предпочтительно таким образом, что толкатель 9a возбуждает вибрацию на одной из боковых пластин 7 размольной трубы 1.
При наличии налипания 3 устройство 13 управления заставляет блок 9 возбуждения, в частности при помощи силовых импульсов, накладывать на размольную трубу 1 вторую вибрацию. Вторая вибрация возбуждается также силовыми импульсами на боковые пластины 7. Возбуждение второй вибрации осуществляется посредством силовых импульсов. Между соответствующими силовыми импульсами имеется в каждом случае промежуток dt времени.
Фиг. 3 показывает примерную схему способа. На первом шаге V1 датчик 11 предоставляет сигнал датчика. Сигнал датчика анализируется на втором шаге V2. Анализ осуществляется предпочтительно посредством быстрого преобразования FFT Фурье. Посредством быстрого преобразования FFT Фурье предоставляется частотный спектр первой вибрации. Частотный спектр, как правило, дает указание на наличие налипания 3.
На третьем шаге V3 при помощи анализа Ana устанавливается, имеется ли налипание. Кроме того, при помощи анализа Ana может устанавливаться, какую соответствующую резонансную частоту имеет конструктивный элемент 1, 15 с налипанием.
На основе анализа Ana активизируется на четвертом шаге V4 блок 9 возбуждения. Блок 9 возбуждения возбуждает вторую вибрацию конструктивного элемента 1, 15, в частности соответствующей поверхности 5a, 5b конструктивного элемента 1, 15.
Альтернативно на первом шаге V1 может также осуществляться определение противодействующей силы или противодействующего крутящего момента датчиком 11. На основе изменения противодействующей силы или противодействующего крутящего момента может делаться вывод о наличии налипания 3.
Фиг. 4 показывает временной ход силовых импульсов KF во времени t. Силовые импульсы служат для возбуждения первой и/или второй вибрации. Показано, что промежуток dt времени между соответствующими силовыми импульсами KF уменьшается. Благодаря уменьшению соответствующего промежутка dt времени между силовыми импульсами KF может возбуждаться резонанс Res, причем частота резонанса Res сначала не должна быть известна. Благодаря уменьшающемуся промежутку dt времени налипание может также без анализа Ana удаляться с поверхности 5a, 5b конструктивного элемента 1, 15, в частности посредством возбуждения резонанса.
Фиг. 5 показывает резонансную кривую. Резонансная кривая показывает, что влияние W второй вибрации на налипание 3 увеличивается к резонансу Res. При наличии резонанса Res влияние W второй вибрации максимально, то есть налипание 3 удаляется лучше всего. В соответствии с этим является предпочтительным выполнять промежуток dt времени между силовыми импульсами в каждом случае уменьшающимся, так как таким образом, как правило, возбуждается резонанс Res конструктивного элемента 1, 15.
Подводя итог, изобретение относится к способу и устройству для обнаружения и удаления налипания 3. При этом датчиком измеряется первая вибрация, которая возбуждается, например, блоком 9 возбуждения. Датчик 11 предоставляет сигнал датчика, причем сигнал датчика анализируется в устройстве 13 управления на наличие налипания 3. Если анализ Ana показывает налипание 3, то при помощи блока 9 возбуждения прикладывается вторая вибрация к конструктивному элементу 1, 15. Вторая вибрация служит для удаления налипания 3. Благодаря удалению налипания 3 конструктивный элемент 1, 15 или установка, которая имеет конструктивный элемент 1, 15, может дольше эксплуатироваться без технического обслуживания.