DE10062441C1

DE10062441C1 - Verfahren zur präventiven Betriebs-Überwachung an im untertägigen Steinkohlenbergbau eingesetzten Betriebsmitteln

Info

Publication number: DE10062441C1
Application number: DE2000162441
Authority: DE
Inventors: Ulrich Tekathen; Frank Suedhofer
Original assignee: RAG AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-03-07
Anticipated expiration: 2020-12-15

Abstract

Verfahren zur präventiven Überwachung bezüglich Brand, Explosion und/oder Verpuffung an im untertätigen Steinkohlenbergbau eingesetzten Betriebsmitteln, wie Teilschnittmaschinen, Antrieben für Gewinnungsanlagen, Fördermitteln und dergleichen, bei welchem mittels an den Betriebsmitteln (Teilschnittmaschine 10) angeordneter berührungslos arbeitender Temperaturmeßfühler (14) Temperatur-Ist-Werte ermittelt und einem Prozeßrechner übermittelt und hier mit eingespeicherten Temperatur-Soll-Werten verglichen werden, wobei in der Prozessoreinheit zusätzlich zu einem bei seiner Überschreitung die Abschaltung des Betriebsmittels auslösenden Temperatur-Grenzwert ein gemeinsam mit dem Temperatur-Grenzwert ein Überwachungsfenster ausbildender Temperatur-Annäherungswert eingespeichert ist, dessen Überschreitung ein das Betriebsmittel in einen Teillastbetrieb herabregelndes Steuersignal auslöst und dessen Unterschreitung den Vollastbetrieb des Betriebsmittels freigibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur präventiven Überwachung bezüglich Brand, Explosion und/oder Verpuffung an im untertägigen Steinkohlenbergbau eingesetzten Betriebsmitteln, wie Teilschnittmaschinen, Antrieben für Gewinnungsanlagen, Fördermitteln und dergleichen.

Allgemein ist es bei Gewinnungsmaschinen oder Teilschnittmaschinen entsprechend der DE 36 31 087 A1 bzw. der DE 40 21 302 A1 bekannt, Überwachungseinrichtungen vorzusehen, mit denen wichtige Betriebsparameter der Maschinen überwacht werden, so daß bei drohenden Überlastungen präventiv ein Abschalten der Maschinen erfolgt. Soweit jedoch bei im untertägigen Steinkohlenbergbau eingesetzten Betriebsmitteln Überwachungsgeräte in Einsatz stehen, mit denen mögliche Brandereignisse festgestellt werden sollen, zählen dazu keine im präventiven Bereich arbeitenden Überwachungsmittel. Im Einsatz befindliche Thermowächter oder Schieflaufwächter sind lediglich in der Lage, Teilbereiche von Betriebsmitteln bzw. bestimmte Teilfunktionen der Betriebsmittel daraufhin zu überwachen, ob oder inwieweit Funktionsstörungen auftreten, als deren Konsequenz dann auch ein Brand entstehen könnte. Andere Überwachungsgeräte lösen erst nach einem festgestellten Brand beispielsweise Sprinkleranlagen aus. Es ist jedoch mit den bekannten Überwachungsgeräten und den damit arbeitenden Überwachungsverfahren nicht möglich, insbesondere bei im Bereich des Vortriebs oder der Gewinnung eingesetzten Betriebsmitteln rechtzeitig Gefahrensituationen zu erfassen und entsprechende vorbeugende Maßnahmen im Sinne eines Brand- und Explosionsschutzes oder eines Schutzes vor Verpuffung von bei der Gewinnung schlagartig austretendem Methan zu treffen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem Gefahrensituationen erkannt und das Auftreten einer Verpuffung, eines Brandes bzw. das Entstehen einer Explosion im Vorfeld verhindert werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Anspruch 1. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken eine Vorgehensweise vor, bei welcher mittels an den Betriebsmitteln (Teilschnittmaschine) angeordneter berührungslos arbeitender Temperaturmeßfühler Temperatur- Ist-Werte ermittelt und einem Prozeßrechner übermittelt und hier mit eingespeicherten Temperatur-Soll-Werten verglichen werden, wobei in der Prozessoreinheit zusätzlich zu einem bei seiner Überschreitung die Abschaltung des Betriebsmittels auslösenden Temperatur-Grenzwert ein gemeinsam mit dem Temperatur-Grenzwert ein Überwachungsfenster ausbildender Temperatur-Annäherungswert eingespeichert ist, dessen Überschreitung ein das Betriebsmittel in einen Teillastbetrieb herabregelndes Steuersignal auslöst und dessen Unterschreitung den Vollastbetrieb des Betriebsmittels freigibt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Vorteil verbunden, daß ein bezüglich des überwachten Betriebsmittels entstehendes Gefährdungspotential selbsttätig erkannt und im Wege einer Regelung bzw. Steuerung des betreffenden Betriebsmittels selbsttätig Maßnahmen ergriffen werden, um das erkannte Gefährdungsereignis, also insbesondere das Ausbrechen eines Brandes, im Vorfeld zu verhindern. Hierzu ist einerseits vorgesehen, daß in der Prozessoreinheit ein die Abschaltung des Betriebsmittels bei dessen Überschreitung auslösender Temperatur-Grenzwert als Soll-Wert eingespeichert ist, mit welchem der jeweilige von einem an dem Betriebsmittel angeordneten, berührungslos arbeitenden Temperaturmeßfühler erfaßte Temperatur-Ist-Wert verglichen wird. Darüberhinaus ist aber insbesondere in der Prozessoreinheit ein Temperatur-Annäherungswert als weiterer Soll-Wert eingespeichert, dessen Überschreitung ein das Betriebsmittel in dem Teillastbetrieb herabregelndes Steuersignal auslöst, und dessen Unterschreitung den Vollastbetrieb des Betriebsmittels erneut freigibt. Damit bildet der Temperatur-Annäherungswert gemeinsam mit dem Temperatur-Grenzwert ein Überwachungsfenster, welches insbesondere aufgrund der freien Programmierbarkeit der Prozessoreinheit beliebig einstellbar ist, so daß durch eine entsprechende Programmierung den Besonderheiten des zu überwachenden Betriebsmittels und gegebenenfalls dessen Einsatzort Rechnung getragen werden kann. Mit der Einstellung des Überwachungsfensters ist erreicht, daß mit einer selbständigen Regelung bzw. Steuerung des Betriebsmittels verhindert ist, daß das Betriebsmittel in den kritischen Temperaturbereich gelangt, der gegebenenfalls zur Zwangsabschaltung des Betriebsmittels führt. Damit ist eine Prävention für den Bereich des Schutzes gegen Verpuffung sowie des Brand- und Explosionsschutzes an Betriebsmitteln verwirklicht, wobei gleichzeitig die Sicherheit hinsichtlich der Funktion des Schutzes gegen Verpuffung, Brand oder Explosion verbessert ist, weil die Grenzsituationen durch eine entsprechende Anpassung des Lastbetriebes des Betriebsmittels im Vorfeld vermieden sind, wobei in vorteilhafter Weise auch die Zahl der sonst erforderlichen Abschaltungen verringert werden kann.

Um einen Eingriff in den Betrieb nach Möglichkeit zu verhindern und auch eine aktive Steuerung des Betriebsmittels zu ermöglichen, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß die Prozessoreinheit bei Annäherung des Temperatur-Ist-Wertes an den Temperatur-Grenzwert oder alternativ an den Temperatur-Annäherungswert eine Warnanzeige auslöst; hierbei kann eine optische oder eine akustische Warnanzeige nach Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgesehen sein.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Temperatur-Grenzwert maximal gleich der Zündtemperatur eines CH₄-Luftgemisches eingestellt. Mit dieser Maßnahme lassen sich insbesondere CH₄-Verpuffungen vermeiden, hinsichtlich derer im Schneidbetrieb von Vortriebs- und Gewinnungsmaschinen ein Risiko besteht, weil es beim Anschneiden eines Gasnestes aufgrund eines plötzlichen Gasaustrittes örtlich begrenzt zu einem zündfähigen Gemisch kommen kann, wodurch bei einer zu hohen Temperatur des Schneidwerkzeuges eine Verpuffung ausgelöst werden kann. Wird dagegen der Temperatur-Grenzwert maximal gleich der Zündtemperatur eines CH₄-Luftgemisches eingestellt, so wird schon bei Erreichen bzw. Überschreiten eines entsprechend niedriger eingestellten Temperatur-Annäherungswertes beispielsweise der Schneiddruck der Gewinnungsmaschine reduziert, so daß aufgrund der erfolgenden Kühlung bei vermindertem Schneiddruck die kritische Temperatur zum Beispiel im Bereich der Schneidwerkzeuge gar nicht erst erreicht wird und dadurch das Risiko von Verpuffungen deutlich vermindert ist.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Prozessoreinheit bei Überschreiten des Temperatur-Grenzwertes eine Löschanlage auslöst, wobei es zweckmäßig sein kann, über den die Abschaltung des Betriebsmittels auslösenden Temperatur-Grenzwert hinaus noch einen Brand-Wert einzustellen, um ein zu frühes Auslösen der Löschanlage zu verhindern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht den Einsatz von Infrarotsensoren vor, die die Temperatur-Ist-Werte berührungslos erfassen und sich darüber hinaus durch eine kompakte Bauweise sowie durch Unempfindlichkeit gegenüber Temperatur- und Feuchtigkeitseinflüssen sowie Verschmutzung auszeichnen. Insbesondere ist eine für den Einsatz im untertägigen Steinkohlenbergbau wichtige eigensichere Ausführung möglich. In vorteilhafter Weise ist auch die Nachrüstung der heute im Einsatz stehenden Betriebsmittel ohne größeren Aufwand möglich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt, wobei die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Teilschnittmaschine zeigt.

Eine Teilschnittmaschine 10 besteht aus einem Maschinenkörper 11 und einem daran angeordneten Schneidarm 12, an dessen vorderem, freien Ende der Schneidkopf 13 gehaltert ist. In der Nähe des Schneidkopfes 13 ist auf dem Schneidarm 12 ein Infrarotsensor 14 in einem Schutzgehäuse untergebracht, der berührungslos die im Bereich des Schneidkopfes herrschende Ist-Temperatur mißt und den entsprechenden Temperatur-Ist-Wert einer nicht weiter dargestellten Prozessoreinheit übermittelt. Wird beispielsweise der in der Prozessoreinheit voreingestellte Temperatur-Annäherungswert erreicht, löst die Prozessoreinheit ein Steuersignal aus, womit beispielsweise der Andruck des Schneidkopfes 13 gegen den zu schneidenden Stoß vermindert wird. Aufgrund der Kühlwirkung der Schneidkopfbedüsung wird die beim Schneidbetrieb entstehende Ist-Temperatur herabgesetzt, so daß das Risiko vermindert ist, daß der die Abschaltung der Teilschnittmaschine 10 auslösende Temperatur-Grenzwert überschritten wird. Da es sich bei dem vorgeschlagenen Verfahren um eine Permanentmessung handelt, wird vielmehr die aufgrund der Kühlwirkung der Schneidkopfbedüsung bei vermindertem Schneidandruck zu erwartende Unterschreitung des Temperatur-Annäherungswertes festgestellt, so daß die Teilschnittmaschine 10 dann erneut im Vollastbetrieb betrieben werden kann.

Es ist deutlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf den Einsatz bei Teilschnittmaschinen beschränkt ist, sondern für die unterschiedlichsten, im untertägigen Steinkohlenbergbau eingesetzten Betriebsmittel und deren Einsatzmöglichkeiten anwendbar ist.

Claims

1. Verfahren zur präventiven Überwachung bezüglich Brand, Explosion und/oder Verpuffung an im untertägigen Steinkohlenbergbau eingesetzten Betriebsmitteln, bei welchem mittels an den Betriebsmitteln angeordneter berührungslos arbeitender Temperaturmeßfühler (14) Temperatur-Ist-Werte ermittelt und einem Prozeßrechner übermittelt und hier mit eingespeicherten Temperatur- Soll-Werten verglichen werden, wobei in der Prozessoreinheit zusätzlich zu einem bei seiner Überschreitung die Abschaltung des Betriebsmittels auslösenden Temperatur-Grenzwert ein gemeinsam mit dem Temperatur-Grenzwert ein Überwachungsfenster ausbildender Temperatur-Annäherungswert eingespeichert ist, dessen Überschreitung ein das Betriebsmittel in einen Teillastbetrieb herabregelndes Steuersignal auslöst und dessen Unterschreitung den Vollastbetrieb des Betriebsmittels freigibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Prozessoreinheit bei Annäherung des Temperatur-Ist- Wertes an den Temperatur-Grenzwert oder alternativ an den Temperatur-Annäherungswert eine Warnanzeige auslöst.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Warnanzeige eine optische Warnanzeige ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Warnanzeige eine akustische Warnanzeige ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Temperatur-Grenzwert maximal gleich der Zündtemperatur eines CH₄-Luftgemisches eingestellt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Prozessoreinheit bei Überschreiten des Temperatur- Grenzwertes eine Löschanlage auslöst.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die Prozessoreinheit die Löschanlage bei Erreichen eines oberhalb des Temperatur-Grenzwertes eingestellten Brand-Wertes auslöst.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem als Temperaturmeßfühler an dem Betriebsmittel ein Infrarotsensor (14) eingesetzt wird.