Untersuchungen zur Prozessüberwachung und -regulierung bei der Walzenkompaktierung mittels Drehmomenterfassung an der Granuliereinheit

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine in-line Messmethode der Schülpenfestigkeit auf Basis einer Drehmomenterfassung am Zerkleinerungsrotor der Granuliereinheit eines Walzenkompaktors zu evaluieren. Es sollte geprüft werden, ob sich anhand von Drehmomentänderungen Schwankungen in der Schülpenfestigkeit während des Kompaktierprozesses detektieren lassen, um in Folge gegebenenfalls z.B. durch Anpassung der spezifischen Kompaktierkraft, nachregulieren zu können. Eine solche Messmethode stellt eine zusätzliche Option der Prozesskontrolle bezüglich der Schülpeneigenschaften und somit auch in Bezug auf eine gleichbleibende Qualität des Endprodukts Granulat dar. Darüber hinaus liefern diese Drehmomentdaten Hinweise, die zum weiteren Verständnis der Zerkleinerungsvorgänge bei der Walzenkompaktierung beitragen.<br /> Es wurden systematisch die möglichen Einflussfaktoren auf das Drehmoment untersucht: Bei der Prüfung der hier im Fokus stehenden Größe Schülpenfestigkeit wurden durch Einstellung unterschiedlicher spezifischer Kompaktierkräfte Schülpen mit unterschiedlicher Festigkeit erhalten. Im überprüften Bereich lassen sich diese Schülpen, deren Festigkeiten zudem im Anschluss experimentell bestimmt wurden, signifikant durch das während des Prozesses aufgezeichnete Drehmoment unterscheiden. Um zu überprüfen, ob weitere Faktoren einen Effekt ähnlichen Ausmaßes auf das Drehmoment haben und somit eine Missdeutung bezüglich der Schülpenfestigkeit zur Folge hätten, wurde zudem die Schülpenmenge näher betrachtet. Hier wurde zwischen einer Veränderung des Schülpendurchsatzes und des Füllgrads in der Zerkleinerungseinheit unterschieden. Fazit dieser Untersuchungen ist, dass während eines drehmomentkontrollierten Prozesses die Rollendrehzahl nicht erhöht werden darf und Messergebnisse aus Prozessen mit unterschiedlichen Walzengeschwindigkeiten nicht per se miteinander verglichen werden dürfen. Weiterhin sollte auch ein gleichmäßiger Füllgrad im Siebkorb angestrebt werden, um Abweichungen des Drehmoments zu minimieren. <br /> Letztendlich wurden die an der Zerkleinerungseinheit variierbaren Parameter (Maschenweite, Mahlspalt, Siebtyp, Siebabnutzung, Vorbrecher, Drehwinkel und Drehgeschwindigkeit) auf ihren Einfluss auf das Rotordrehmoment untersucht. Der Einfluss einiger dieser Größen auf das Drehmoment ist signifikant, so dass bei einer Änderung dieser Parameter im Prozess neue Referenzwerte für das Drehmoment erstellt werden müssen, um falsche Rückschlüsse auf die Schülpenfestigkeit zu vermeiden. Größere Aufmerksamkeit ist hier allerdings auf diejenigen Faktoren zur richten, die während des Kompaktierprozesses unkontrolliert variieren können. Hierzu zählt der Abnutzungsgrad des Siebs und auch der Mahlspalt kann dazu gezählt werden, wenn sich während der Kompaktierung der Exzenter zur Mahlspalteinstellung lockert. Aufgrund des sich möglicherweise ändernden Mahlspaltes sollte dieser in regelmäßigen Abständen kontrolliert werden. <br /> Neben der Kontrolle der Schülpenfestigkeit zeigten die gemachten Versuche auch Hinweise auf weitere Einsatzmöglichkeiten der Drehmomentmessung am Granulatorrotor: Erkennung von Unterschieden in der Kompaktierbarkeit zwischen verschiedenen Chargen, Überprüfung des Siebzustands sowie Durchsatzoptimierung.