用于监测和控制搅拌机运行的方法技术

本发明专利技术涉及一种搅拌机组件(1)以及一种用于监测所述搅拌机组件的所述驱动轴组件负荷的方法。所述搅拌机组件包括：作为所述搅拌机一部分的所述驱动单元(2)，所述驱动单元(2)包括电动机(7)和所述驱动轴组件(8)，所述驱动轴组件连接到所述电机(7)并在所述搅拌机组件(1)的运行期间由其驱动旋转；作为所述搅拌机一部分的推进器(3)，所述推进器(3)包括与驱动轴组件(8)的推进器轴(12)连接的毂(15)和连接到所述毂(15)的多个叶片(16)，其中所述推进器轴(12)沿轴向(Z)延伸，所述叶片(16)沿径向延伸；和控制单元(4)，其可操作地连接到电动机(7)，该控制单元(4)被配置用于监测和控制所述搅拌机的运行。该方法的特征在于以下步骤：通过控制单元(4)监测围绕所述驱动轴组件(8)的驱动轴(11)的驱动轴转矩(Tz)；通过控制单元(4)基于至少一个驱动轴转矩范围(TzR)确定平均驱动轴转矩范围(ATzR)，其中每个驱动轴转矩范围(TzR)等于在所述搅拌机组件(1)运行期间在推进器(3)的预定旋转角(α)期间检测到的绕驱动轴(11)的最高驱动轴转矩值(Tz

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测和控制搅拌机运行的方法
本专利技术总体上涉及适合于对包括固体物质的液体(例如废水/污水)进行生物处理的处理设施领域，以及监测和控制这种处理设施的方法。此外，本专利技术特别地涉及适合在这样的处理设施中运行的搅拌机组件的领域以及用于监测和控制这种搅拌机组件的方法。本专利技术涉及搅拌机组件以及用于监测这种搅拌机组件的搅拌机在运行期间的驱动轴组件负荷的方法，其中该搅拌机组件包括：作为搅拌机一部分的驱动单元，所述驱动单元包括电动机和驱动轴组件，所述驱动轴组件连接到所述电动机并在搅拌机组件运行期间由所述电动机旋转地驱动；作为搅拌机一部分的推进器，所述推进器包括连接到驱动轴组件的推进器轴的毂以及连接到所述毂的多个叶片，其中该推进器轴沿轴向(Z)延伸，而叶片沿径向延伸；以及控制单元，其可操作地连接到电动机，该控制单元被配置用于监测和控制搅拌机的运行。
技术介绍
搅拌机组件被配置为位于罐或池中，例如循环通道(也称为跑道)或非循环通道(例如圆形或矩形池)。例如，该池在对液体尤其是废水/污水进行生物处理或氧化期间使用，也用于消化池或沼气应用中。在生物处理应用中，通常通过用微生物将生物材料分解为二氧化碳和水，并通过用细菌将水结合氮转化为空气氮来从氮和生物材料中净化废水。净化后的废水被释放回自然环境中，如果没有消除水结合氮，则自然水道中会富营养化，并且由于生物材料消耗大量氧气这一事实，如果将未充分净化的水释放回自然环境中，则会产生氧气不足的水道。借助于一个或多个曝气段向废水中添加大量的氧气来刺激生物材料的分解，并且在没有添加氧气的区域或没有添加氧气的单独池中消除在循环通道中的水结合氮，和/或在溶解氧水平低到足以发生该过程的区域/池中消除在循环通道中的水结合氮。该过程高度依赖于良好和可靠的混合。在沼气应用中，消化废物(例如来自动物的粪便和来自家庭的可堆肥废物)以生产沼气。该过程高度依赖于良好和可靠的混合。例如，在废水池中使用流发生机/搅拌机，以混合液体/废水，来获得尽可能均匀的液体混合物，从而使生物材料保持悬浮在液体中并且产生作为循环流的沿着循环通道循环/流动的液体流。在所有应用中，池中的大体积流量都不是随着时间的推移而稳定且规则的。某些应用比其他应用更可预测，但没有一个应用能完全稳定。因此，向搅拌机的推进器的流入不是随时间的推移而均匀的，因此在推进器的径向平面上是不均匀的。不均匀的流入会导致运行期间推进器叶片上的机械负荷不均匀，而推进器叶片上不均匀的机械负荷升高会导致驱动轴组件负荷不均匀，并增加驱动轴组件、密封件和轴承损坏/疲劳的风险。因此，通常所有搅拌机均随附安装指南，即推进器与墙壁、底部、障碍物等之间的通用最小间隙。然而，有时无法遵循这些安装指南，在这种情况下，很难甚至无法预测这是否会影响推进器叶片负荷，是否需要调整维修间隔等。搅拌机相对于池壁、地板、其他搅拌机等的不正确安装(即不正确的定位)将增加运行期间在推进器叶片上的机械负荷。因此，在搅拌机组件运行期间，驱动轴组件的推进器轴(即前端部分)将经受弯曲力，即绕沿径向平面(XY)延伸的径向轴线的转矩，而众所周知的是，所述弯曲力，尤其是弯曲力在推进器每次旋转期间的短期变化可能会导致驱动轴组件损坏。搅拌机的运行限制和预期的维修间隔基于历史记录，如果不遵循通用安装指南，则不确定性会增加。即使遵循通用安装指南，液体的变化性质也会增加预期维修间隔和运行限制的不确定性。因此，需要能够连续地监测搅拌机的运行，以便更有效/准确地保护搅拌机免受意外故障的影响。
技术实现思路

技术实现思路
本专利技术旨在消除前述已知的用于监测搅拌机在运行期间的驱动轴组件负荷的方法的缺点和故障，并且旨在提供一种用于监测搅拌机在运行期间的驱动轴组件负荷的改进方法。本专利技术的主要目的是提供一种初始限定型的改进方法，该初始限定型的改进方法要求可以基于搅拌机所经受的实时条件采取预防措施。本专利技术的一个目的是提供一种用于监测搅拌机在运行期间的驱动轴组件负荷的方法，以便能够基于所经受的负荷来调整维修间隔。本专利技术的另一目的是提供一种用于监测搅拌机在运行期间的驱动轴组件负荷的方法，以便评估是否需要改变搅拌机的安装。本专利技术的另一目的是提供一种用于监测搅拌机在运行期间的驱动轴组件负荷的方法，以便能够在需要时降低/限制搅拌机的转速，或者甚至在极端情况下停止搅拌机的运行。本专利技术的另一目的是提供一种用于监测搅拌机的驱动轴组件负荷的方法，并且在意外故障的情况下，评估负荷是否过高，或者在确定负荷不太高时搅拌机的驱动单元组件是否过弱。根据本专利技术，至少主要的目的是借助于具有独立权利要求中限定的特征的初始限定的方法和搅拌机组件来实现的。在从属权利要求中进一步限定了本专利技术的优选实施例。根据本专利技术的第一方面，提供了一种初始限定型的方法，该初始限定型的方法的特征在于以下步骤：借助于控制单元监测围绕驱动轴组件的驱动轴的驱动轴转矩(Tz)；借助于控制单元基于至少一个驱动轴转矩范围(TzR)确定平均驱动轴转矩范围(ATzR)，其中每个驱动轴转矩范围(TzR)等于在搅拌机组件运行期间在推进器的预定旋转角期间检测到的围绕驱动轴的最高驱动轴转矩值(Tzmax)与围绕驱动轴的最低驱动轴转矩值(Tzmin)之间的差；并且借助于控制单元将所确定的平均驱动轴转矩范围(ATzR)与预定的转矩范围极限值(TzRlimit)进行比较。根据本专利技术的第二方面，提供了一种初始限定型的搅拌机组件，其特征在于，控制单元被配置为执行本专利技术的方法。因此，本专利技术基于这样的想法，即，借助于监测和分析驱动轴转矩(Tz)的短期变化，即驱动轴转矩范围(TzR)，可以将该信息用于采取预防措施以便保护搅拌机免于不利的负荷条件和意外损坏。在本专利技术的一个优选实施例中，推进器的预定旋转角等于或大于一个叶片行程，或者等于多个叶片行程。此外，还优选的是，推进器的预定旋转角等于或小于推进器的三转。通过取最小的预定旋转角，抓取变化的驱动轴转矩的至少一个完整振荡。通过限制预定旋转角的长度，使得长期变化对监测驱动轴转矩的短期变化几乎没有影响。根据本专利技术的优选实施例，用作确定平均驱动轴转矩范围(ATzR)的基础的所述多个驱动轴转矩范围(TzR)等于或大于推进器的15转。此外，还优选地，用作确定平均驱动轴转矩范围(ATzR)的基础的所述多个驱动轴转矩范围(TzR)等于或小于推进器的90转。通过在确定平均值时使用若干推进器轴转矩范围，还可以抓取推进器轴转矩的长期变化对短期变化的影响，以使得单个或几个超高推进器轴转矩范围对监测的影响被界定。根据本专利技术的优选实施例，在搅拌机组件的正常运行期间，搅拌机的推进器具有等于或小于400rpm的转速。因此，所涉及的搅拌机是具有或不具有机械齿轮传动装置的所谓缓慢旋转型搅拌机。根据本专利技术的优选实施例，控制单元被集成到搅拌机中。因此，搅拌机包括其自己的保护监测系统。根据其他从属权利要求以及以下优选实施例的详细描述，本专利技术的其他优点和特征将变得显而易见。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测在运行期间搅拌机组件(1)的搅拌机的驱动轴组件负荷的方法，该搅拌机组件(1)包括：/n驱动单元(2)，其作为所述搅拌机的一部分，所述驱动单元(2)包括电动机(7)和驱动轴组件(8)，该驱动轴组件与所述电动机(7)连接并在所述搅拌机组件(1)的运行期间由所述电动机旋转地驱动；/n推进器(3)，其作为所述搅拌机的一部分，所述推进器(3)包括连接到所述驱动轴组件(8)的推进器轴(12)的毂(15)和连接到所述毂(15)的多个叶片(16)，其中所述推进器轴(12)沿轴向(Z)延伸并且所述叶片(16)沿径向延伸；以及/n控制单元(4)，其可操作地连接到电动机(7)，所述控制单元(4)被配置为监测和控制所述搅拌机的运行，所述方法的特征在于以下步骤：/n借助于所述控制单元(4)监测围绕所述驱动轴组件(8)的驱动轴(11)的驱动轴转矩(Tz)；/n借助于控制单元(4)基于至少一个驱动轴转矩范围(TzR)确定平均驱动轴转矩范围(ATzR)，其中每个驱动轴转矩范围(TzR)等于在所述搅拌机组件(1)运行期间在推进器(3)的预定旋转角(α)期间检测到的围绕驱动轴(11)的最高驱动轴转矩值(Tz...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171227 EP 17210688.21.一种用于监测在运行期间搅拌机组件(1)的搅拌机的驱动轴组件负荷的方法，该搅拌机组件(1)包括：
驱动单元(2)，其作为所述搅拌机的一部分，所述驱动单元(2)包括电动机(7)和驱动轴组件(8)，该驱动轴组件与所述电动机(7)连接并在所述搅拌机组件(1)的运行期间由所述电动机旋转地驱动；
推进器(3)，其作为所述搅拌机的一部分，所述推进器(3)包括连接到所述驱动轴组件(8)的推进器轴(12)的毂(15)和连接到所述毂(15)的多个叶片(16)，其中所述推进器轴(12)沿轴向(Z)延伸并且所述叶片(16)沿径向延伸；以及
控制单元(4)，其可操作地连接到电动机(7)，所述控制单元(4)被配置为监测和控制所述搅拌机的运行，所述方法的特征在于以下步骤：
借助于所述控制单元(4)监测围绕所述驱动轴组件(8)的驱动轴(11)的驱动轴转矩(Tz)；
借助于控制单元(4)基于至少一个驱动轴转矩范围(TzR)确定平均驱动轴转矩范围(ATzR)，其中每个驱动轴转矩范围(TzR)等于在所述搅拌机组件(1)运行期间在推进器(3)的预定旋转角(α)期间检测到的围绕驱动轴(11)的最高驱动轴转矩值(Tzmax)与围绕驱动轴(11)的最低驱动轴转矩值(Tzmin)之间的差；以及
借助于所述控制单元(4)将所确定的平均驱动轴转矩范围(ATzR)与预定的转矩范围极限值(TzRlimit)进行比较。


2.根据权利要求1所述的方法，其中基于多个驱动轴转矩范围(TzR)确定所述平均驱动轴转矩范围(ATzR)。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述推进器(3)的预定旋转角(α)等于或大于一个叶片行程。


4.根据权利要求3所述的方法，其中一个叶片行程由推进器的一转的预定部分构成，其中所述部分等于360度角除以所述推进器(3)的叶片(16)的数量。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述推进器(3)的预定旋转角等于或小于推进器的三转，优选地等于或小于推进器的一转。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述平均驱动轴转矩范围(ATzR)是基于在推进器(3)的每个预定旋转角期间检测到的最高驱动轴转矩值(Tzmax)的值的加权平均驱动轴转矩范围(WATzR)。


7.根据权利要求2所述的方法，其中作为用于确定所述平均驱动轴转矩范围(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·韦斯曼，
申请(专利权)人：赛莱默欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH