DD270280A1 - Verfahren und anordnung zur steuerung von gewinnungsgeraeten und bandfoerderanlagen - Google Patents

Abstract

Durch das Verfahren und Anordnung zur Steuerung von Gewinnungsgeraeten und Bandfoerderanlagen sollen dynamische Prozesswerte des Materialflusses fuer Steuerungs- und Regelaufgaben von stationaeren und ortsveraenderlichen Bandfoerderanlagen sowie Gewinnungsgeraeten im Braunkohlentagebau ermittelt werden, indem dies je Gewinnungslinie an einer Komplexmessstelle zur gleichzeitigen Bestimmung mehrerer Prozesswerte im stationaeren Bereich des Foerderers, der unmittelbar den rueckbaren Strossenbandanlagen folgt und auf den zufoerdernden Gewinnungsgeraeten ermittelt werden. Die Komplexmessstelle stellt bei mehreren Einzelmessstellen, die raeumlich fest zuzuordnen sind, die Gleichzeitigkeit der Einzelmesswerte ueber die gemessene Gurtgeschwindigkeit her. Mindestens eine Messstelle der Komplexmessstelle leitet fuer die anderen die Werte fuer die automatische Kalibrierung ab. Die Genauigkeit der Prozesswerte fuer die dezentralen Steuerungen und Regelungen erfolgt, indem die Messgroessen auf den Gewinnungsgeraeten mittels eines zentralen Messwertspeichers und Verarbeitungseinheit mit den Messwerten der Komplexemessstelle staendig kalibriert werden. Figur

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung beziaht sich auf ein Vorfahren und eine Anordnung zur Ermittlung dynamischer Prozeßwerte des Materialflusses für Steuerungs- und Regelungsaufgaben von stationären und ortsveränderlichen Bandförderanlagen und Gewinnungsgeräten und ist im Braunkohlentagebau anwendbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In den bekannten Verfahren und Anordnungen zur Steuerung und Regelung der Gewinnungs- und Förderprozesse in Bandtagebauen werden die notwendigen dynamischen Prozeßgrößen des Materialstromes, wie Massendurchsatz, momentane Förderleistung, Fördervolumen, die stoffliche Zusammensetzung usw., ausgehend von der zu lösenden Steuer- und Regelaufgabe, mit dezentralen Meßstellen, die unterschiedliche physikalische Meßverfahren für gleiche Arten von Prozeßgrößen nutzen, ermittelt.

In der Mehrzahl der Lösungen ist die Erzeugung dieser Meßwe Ίβ mit einer für Steuerungen und Regelungen ausreichenden Genauigkeit auf den Gewinnungsgeräten nicht möglich und tiit einem hohen Aufwand verbunden. Die konstruktive Gestaltung der Gewinnungsgeräte, wie z. B. Grabenschöpfer oder Bagger kleinerer Leistung, der Einsatz von Tragrollen mit Stahlseilaufhängung, in der Einbaulage veränderliche Rad- oder Verladeausleger schränken den Einsatz von bekannten

Meßmitteln zur Bestimmung der dynamischen Prozeßwerte für den Materialfiuß stark ein. Deshalb werden weltgehend indirekte Meßmethoden, wie die Ableitung de» Massendurchsatzes aus der elektrischen Leistungsaufnahme von Antrieben, oder die Bestimmung von Materialzusammensetzungen aus dem Standort der Govinnungsgeräte angewendet (DD-WP E 21C/298213 2). Zu den Unsicherheiten der indirekten Bestimmung von Prozeßgrößen kommt noch die ständige Ortsveränderlichkeit der Gewinnungsgeräte hinzu. Über große Strecken des Fördersystems besteht durch die punktuelle Meßwerterfassung keine Information zu den Parametern des Materialstromes.

Die bekannten Meßwertanordnungen genügen auch den technologischen Anordnungen für eine Steuerstrategie, die sich in Abhängigkeit der Parameter des Materialflusses und der Lagerstättenverhältnisse in kürzeren Zeiträumen verändern muß, nicht.

Zur Steuerung des Zusammenwirkens von Tagebaugeräten und Gurtbandförderern im Braunkohlentagebau ist nach der DD-PS 254449 ein Verfahren und eine Anordnung bekannt, wobei in den Gewinnungsgoräten, den Antriebsstationen der Gurtbandförderer und in dem zentralen Leitstand Informationsverarbeitungseinheiten miteinander und mit einem Prozeßrechner verbunden sind, dem weiterhin Meßwertgeber für meteorologische Daten, und eine Meßwerterfassung für den Elektroenergieverbrauch zugeordnet sind. Nachteilig ist hierbei, daß die Informationen zu den Parametern des Materialstromes nicht an allen Stellen des Fördersystems definiert zur Verfugung stehen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit dynamischer Prozeßwerte des Materialstromes für Steuerungen und Regelungen der Gewinnungsgeräte zu erhöhen bei gleichzeitiger Verringerung der Meßstellenanzahl.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und solche Anordnung für eine durchgängige Meßwertermittlung für dynamische Prozeßmeßgrößtn des Materialflusses zu entwickeln, die eine optimale Steuerung und Regelung der Gewinnungs- und Fördersysteme mit Gurtbandförderern, insbesondere unter den Bedingungen des Brau.-Kohlenbergbaus gewährleistet. Erfindungsgemäß werden für die Erfassung, Steuerung und Regelung des Materialflusses in Gewinnungs- und Fördersystemen mit Gurtbandförderern je technologische Gewinnungslinie mehrere dynamische Parameter dos Materialstromes mit einer Komplexmeßstelle gemessen, die er tweder aus einer Meßsteile zur gleichzeitigen Bestimmung mehrerer Prozeßwerte besteht oder aus mehreren Einzelmeßstellen, die räumlich fest zugeordnet sind, so daß die Gleichzeitigkeit der Einzelmeßwerte über die on den Komplexmeßstellen gemesse ie Gurtgeschwindigkeit hergestellt wird. Die Komplexmeßstellen bestehen aus den Meßstellen Massenstrom und einer weiteren bzw. mehreren Meßstellen zur Erfassung dynamischer Meßwerte, wie Fördervolumen. Diese Einzelmeßstellen sind nach dem in Förderrichtung liegenden letzten rückbaren Gurtbandförderer in dem Bereich des folgenden stationären Gurtbandförderers nach einer Materialberuhigungsstrecke angeordnet. Durch die räumlichen Abstände der Einzelmeßstellen und die gemessene Gurtgeschwindigkeit werden alle Meßwerte der Komplexmeßstelle laufzeitgerecht in der Auswerteeinheit für Kalibrierwerte der Einzelmeßstellen verglichen und verdichtet. Bei auftretenden Extremwerten der Gurtbeladung im Förderprozeß, z. B. bei Leerstellen im Förderstrom oder maximaler Gurtbeladung werde ι von der Meßstelle mit der höchsten Genauigkeit Steuersignale für die automatische Kalibrierung einer oder der beiden anderen Meßstellen laufzeitgerecht gebildet. Das kann eine Nullpunktkorrektur der kapazitiven Volumenbestimmung und/oder radiometrischen Sonden bei leerem Gurt sein. Für die erhaltenen Prozeßwerte werden über einen bestimmten Gurtabschnitt die Mittelwerte gebildet und diese Echtzeitwerte über Datenleitungen an die zentrale Meßwertein· und -ausgabe übertragen. An der zentralen Meßwertein· und -ausgabe sind weiterhin die Meßstellen aif den Gewinnungsgeräten, die z. B. als indirekte Fördermassenbestimmung in Form der Messung der elektrischen Wirkleistung eines fördernden Antriebes ausgebildet sind, angeschlossen.

Der zentralen Meßwertein- und -ausgabe sind weiterhin die Meßwerte der Gurtgeschwindigkeiten aller Gurtbandförderer und die Meßwerte über die Stellung der Materialweichen des gesamten Förderweges aufgeschaltet. Dadurch wird durch die zentrale Auswerteeinheit, die aber Meßwarteingabe· und -ausgabe nachgeschaltet ist, eine synchrone Durchschaltung der Meßwerte zur tatsächlichen Gurtgeschwindigkeit erreicht.

Der zentralen Auswerteeinheit ist ein dynamischer Zwischenspeicher zugeordnet, der die gewonnenen Meßwerte für ihre maximale Verweildauer im Fördersystem speichert und dem eine Anlage zur graphischen Darstellung der dynamischen räumlichen Verteilung der Meßwerte und der Extremwerte für jeden Abschnitt des gesamten Förderweges nachgeschaltet ist. Weiterhin ist der zentralen Auswerteeinheit die Meßwertausgabe zu den örtlichen Steuerungen und Regelungen nachgeschaltet, die den an den unterschiedlichen Stellen des Förderdsystems arbeitenden dezentralen Steuerungen und Regelungen zeitgerechte Meßwerte als Eingangsgröße aufgeschaltet. Mit Hilfe der Gurtgeschwindigkeiten sind aus bekannten Förderentfernungen zwischen Komplexmeßstello und den einzelnen dezentralen Steuerungen die benötigten Meßwerte des Materialfl'jsses entsprechend der tatsächlichen Massenlaufzeit durchgeschaltet, d.h., der tatsächliche momentane Massenstandort ist ständig zu berechnen und mit Erreichen des Wertes Null, der dem Standort der dezentralen Steuerung entspricht, sind die Meßwerte der Komplexmeßstelle der dezentralen Steuerung als Eingangsworte aufzuschalten. Die Meßwertzuordnung zu Steuerungen und Regelungen, die entsagen der Föiderrichtung zwischen Gewinnungsgerät und Komplexmeßstelle liegen, erfolgen über auf den Geräten zu gewinnende Meßgrößen, die mit den Meßwerten der Komplexmeßstelle übar einen Kcrrekturfaktor auf dem Datenweg zur Rückkopplung zu den Meßstellen auf den Gewinnungsgoräten ständig berichtigt werden.

Durch die erfindungsgemäße Lösung werden folgende Betriebssituationen lösbar: Selektive Förderung anstehender Kohlequalitäten und sortengerechte Aufhaidung bzw. Verladung. Mischfahrweise der Gawinnungsgeräte nach vorgegebenen Zielgrößen, Einhaltung qualitativer und quantitativer Parameter bei der Beladung, massestromgerechtes An- und Abfahren der Förderlinien usw.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. Die Komplexmeßstelle KM besteht aus den einzelnen Meßstellen Massenstrom 1, Aschegehalt 3 und Fördervolumen 2. Realisiert sind diese Meßstellen einheitlich im gesamten Bandoystem als gravimetrisch« Bandwaage, radiometrische Aschegehaltsbestimmung und kapazitive Fördervolumenbestimmung. Diese Einzelm6ßstellen sind an einem stationären Förderer fest installiert. Durch die räumlichen Abstände der Einzalmeßstellen 1,2,3 und die gemessene Gurtgeschwindigkeit 16 werden alle Meßwerte der Komplexmeßstelle KM laufzeitgerecht in der Auswerteeinheit für Kalibrierwerte der Einzelmeßstellen 4 und Steuerteil der Komplexmeßstelle KM verglichen und verdichtet.

Bei auftretenden Extremwerten werden von der Meßstelle mit der höchsten Genauigkeit z. B. bei Leerstellen im Förderstrom oder maximaler Gurtbeladung Steuersignale für die Kalibrierung der beiden anderen Meßstellen 2,3 gebildet. Das kann z. B. eine Nullpunktkorrektur der kapazitiven Volumenbestimmung oder der radiometrischen Sonden bei leerem Gurt sein. Für die erhaltenen Prozeßmeßwerte werden über einen Gurtabschnitt von 10m die Mittelwerte gebildet und über Datenleitungen an die zentrale Meßwertein- und -ausgabe übertragen. An diese zentrale Meßwertein- und -ausgabe werden auch die Meßwerte der anderen Komplexmeßstellen KM des Systems übertragen. An der zentralen Meßwertein- und -ausgabe sind weiterhin die Meßstelle auf den Gewinnungsgeräten, die als indirekte Fördermassenbestimmung in Form der Messung der elektrischen Wirkleistung eines fördernden Antrieb js ausgebildet ist, angeschlossen.

Die Genauigkeit einer derartigen Meraung ist relativ gering. Durch die exakte Messung der geförderteii Massen mit Hilfe der Komplexmeßstelle KM an der Bandanlage wird bei Betrieb nur eines Gewinnungsgerätes die Messung auf dem Gewinnungsgerät ständig korrigiert.

Da die Gewinnungsgeräte im Betrieb ihren Standort in bezug auf die Gesamtstrossenlänge nur relativ langsam ändern und auch die Dynamik der Fehlerfaktoren für eine indirekte Fördermassenmessung gering ist, genügt dieser Meßwert auch für eine Fördermassensteuerung mehrerer Gewinnungsgeräte auf der Baggerstrosse, weil die Gewinnungsparameter der Bagger über den Abtrag einer Scheibe oder eines Blockes mittels automatischer Baggerprogrammsteuerungen weitgehend konstant gehalten sind. Bei Betrieb mehrerer Bagger an dem Strossenband werden die Korrekturfaktoren für die einzelne Meßstelle auf dem Bagger 5 in Betriebsphasen mit Einbaggerbetrieb gebildet.

Mit der Aufschaltung der Gurtgeschwindigkeiten aller Gurtbandförderer 17 und der Stellung der Materialweichen wird durch die zentrale Meßwerteinheit 8, die der zentralen Meßwertein- und -ausgabe nachgeschaltet ist, eine synchrone Durchstellung der Meßwerte zur tatsächlichen Gurtgeschwindigkeit erreicht. Die Einbeziehung einer mittleren Gurtgeschwindigkeit über den gesamten Förderweg führt bereits nach kurzer Zeitdauer zu einer stark fehlerhaften Meßwertzuordnung zu den einzelnen dezentralen Steuer- und Regelungen 12, da die Gurtgeschwindigkeit in Nennbetrieb zwischen 05% und 102% des Nennwertes schwankt und diese Schwankungen durch Gurtschlupf, Trommelbelagabnutzung, Netzfrequenzschwankung noch verstärkt werden.

Die gemessenen Prozeßwerte und ihre Fortbewegung mit dem Förderstrom in dem räumlichen Bandfördersystem worden bis zum Moment des gesicherten Verlassene des Fördersystems in den dynamischen Zwischenspeicher 9, der der zentralen Auswerteeinheit 8 nachgeordnet ist, eingeschrieben.

Entsprechend der räumlichen Einordnung massenstromabhängiger Steuer- und Regelglieder in das Fördersystem wird über die Meßwertausgabe zu den örtlichen Steuerungen und Regelungen 10 der benötigten zeitgerechte Meßwert in der entsprechenden Form ausgegeben. Dazu ist aus der bekannten Förderentfernung Komplexmeßstelle KM zum entsprechenden dezentralen Steuerglied 12 mit Hilfe der Gurtgeschwindigkeiten der beteiligten Förderer der tatsächliche momentane Massenstandort ständig zu berechnen und mit Erreichen des Wertes Null, der dem Standort des dezentralen Steuergliedes 12 entspricht, sind die Meßwerte dem dezentralen Steuerglied aufzuschalten. Ebenso ist eine Aufschaltung der Meßwerte an weitere nicht echtzeitmäßig arbeitende System möglich. Der gesamte im Fördersystem befindliche momentane Massenvorrat wird weiterhin als Information auf einem dem dynamischen Zwischenspeicher 9 nachgeschalteten Monitor 15 in seiner räumlichen Verteilung dargestellt.

Die Meßwertzuordnung zu Steuer- und Regelungen, die entgegen der Förderrichtung zwischen Gewinnungsort und Komplexmeßstelle KM liegen, erfolgen über einfach auf den Geräten zu gewinnende Meßgrößen 5, die mit den Meßwerten der Komplexmeßstelle KM über einen Korrekturfaktor ständig berichtigt werden, derart, daß die Meßgrößen 5 ebenfalls der zentralen Meßwertein· und ausgabe 7 aufgeschaltet sind und daß die aus Meßstelle 5 und Komplexmeßstelle KM gebildeten Korrekturfaktoren 14 bei Erfüllung bekannter statistischer Zusammenhänge der Meßstelle 5 neue Korrekturfaktoren ausgeben 13.

Claims (5)

1. Verfahren zur Steuerung von Gewinnungsgeräten und Bandförderanlagen unter Verwendung einer zentralen und dezentralen Meßwertgewinnung und -auswertung, gekennzeichnet dadurch, daß in einer je technologische Gewinnungslinie nach einer Materialberuhigungsstrecke auf einem dem letzten rückbaren Gurtbandförderer folgenden stationären Gurtbandförderer angeordneten Komplexmeßstelle die Fördermasse und weitere Parameter des Materialstromes, die über die Gurtgeschwindigkeit in einem festen zeitlichen Zusammenhang stehen, kalibriert werden, danach Mittelwerte gebildet und Extremwerte erfaßt werden, diese Echtzeitwerte der Komplexmeßstellen sowie die Meßwerte der Gurtgeschwindigkeiten und Stellung der Materialweichen des gesamten Förderweges und die auf den zufördernden Gewinnungsgeräten ermittelten Prozeßwerte in einer zentralen Meßwerteingabe synchron zur tatsächlichen Gurtgeschwindigkeit durchgeschaltet werden und mittels dieser zeitgerechten Meßwerte des Materialflusses eine dezentrale Steuerung und Regelung im Fördersystem und eine Ausgabe von Korrekturfaktoren über eine Rückkopplung zu den Meßstellen auf den Gewinnungsgeräten erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Prozeßwerte der Komplexmeßstelle gleichzeitig gemessen oder die Gleichzeitigkeit der Einzelmeßwerte über die gemessene Gurtgeschwindigkeit hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß mit auftretenden Extremwerten der Gurtbeladung im Förderprozeß über bestehende Zusammenhänge die Kalibrierung oder Nullpunktkorrektur weiterer Einzelmeßstellen der Komplexmeßstelle laufzeitgerecht erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß zur Genauigkeit der Prozeßmeßwerte für die Aufschaltung der vor der Komplexmeßstelle liegenden Steuerungen und Regelungen die Meßgrößen der Gewinnungsgeräte unter Verwendung bekannter statistischer Zusammenhänge mit den Meßwerten der Komplexmeßstelle ständig kalibriert werden, wobei die Massenlaufzeit der Meßstelle zur Komplexmeßstelle unberücksichtigt bleibt.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß an jeder technologischen Gewinnungslinie eine aus einer Meßstelle zur gleichzeitigen Bestimmung mehrerer Prozeßwerte oder aus mehreren räumlich fest zugeordneten Einzelmeßstellen (1-3), von denen eine die Massenmessung (1) beinhaltet, einer Meßstelle zur Messung der Gurtgeschwindigkeit (16) sowie einer Auswerteeinheit fur Kalibrierwerte der Einzelmeßstellen (4) besiehend Komplexmeßstelle (KM) auf dem in Förderrichtung ersten stationären Gurtbandförderer liegend nach einer Materialberuhigungsstrecke angeordnet ist, alle Komplexstelien (KM), die Meßstellen auf den Gewinnungsgeräten (5) sowie die Meßstelle zur Messung der Gurtgeschwindigkeit (17) aller Gurtbandförderer über eine zentrale Meßwertein- und -ausgabe (7) mit einer zentralen Auswerteeinheit (8) verbunden sind, die einerseits »in dynamischer Zwischenspeicher (9) zugeordnet ist, andererseits Meßwertausgaben der dezentralen Steuerungen und Regelungen (10) sowie die Ausgabe der Korrekturfaktoren (13) an die Meßstellen auf den Gewinnungsgeräten (5).