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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Volumenstromregelung in untertägigen Bergwerkskühlanlagen.
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Durch ständige Umbauten am Rohrleitungsnetz und dem Zu-/Abschalten von Verbrauchern unterliegt die Anlagenkennlinie in einem untertätigen Rohrleitungssystem einer Bergwerkskühlanlage ständigen Änderungen. Bedingt durch die ständigen Umbauten und Erweiterungen wird im bisherigen Stand der Technik die Spezifikation der Komponenten im Rohrleitungssystem, wie etwa Pumpen und Regelventile, für die größtmögliche Ausdehnung des Rohrleitungsnetzes angesetzt.
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Bisher werden die Komponenten im untertägigen Rohrleitungssystem vom Bediener manuell eingestellt. Um die Pumpen an die unterschiedlichen Anforderungen in ihren Betriebszeiten anzupassen und den Energieverbrauch zu senken, kommen Pumpen mit Drehzahlregelung und Regelventile mit Durchflussmessung zum Einsatz. Zur Einstellung der energetisch günstigsten Konstellation von Pumpendrehzahl und Regelventilöffnungsgrad gehören jedoch Kenntnisse, die viele Bediener überfordern. Zudem ist in einem untertägigen Rohrleitungssystem, welches ständigen Erweiterungen ausgesetzt ist, die aktuell benötigte Förderhöhe unbekannt. Ohne Kenntnis der benötigten Förderhöhe ist jedoch ein Betreiben der Pumpen nahe dem Betriebspunkt und damit die Ausnutzung des größtmöglichen Wirkungsgrades der Pumpen nahezu unmöglich. Die Folge ist ein Betreiben der Pumpen außerhalb des Betriebspunktes und damit ein deutlicher Anstieg der Betriebskosten. Des Weiteren kann es sehr schnell zu Betriebsweisen der Pumpe kommen, die unzulässig sind und die zu einer Abschaltung der Bergwerkskühlanlage führen oder sogar die Pumpe beschädigen, wenn entsprechende Schutzorgane nicht vorgesehen sind.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, entsprechend den Anforderungen an das Rohrleitungssystem in untertägigen Bergwerkskühlanlagen, ohne Kenntnis der benötigten Förderhöhe automatisch die Drehzahl der Pumpen und den Ventilöffnungsgrad der Regelventile in den effizientesten Betriebspunkt zu steuern/regeln, um den oben genannten Nachteilen bei Rohrleitungssystemen in untertägigen Bergwerkskühlanlagen entgegen zu wirken. Dies wird durch ein Verfahren zur energieeffizienten Volumenstromregelung in untertägigen Bergwerkskühlanlagen gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und mittels einer Regelvorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 15 erreicht.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Volumenstromregelung in untertägigen Bergwerkskühlanlagen, wobei in einem geschlossenen Kühlkreislauf mindestens zwei sich gegenseitig beeinflussende Stellgrößen, insbesondere ein Ventilöffnungsgrad und eine Drehzahl verändert werden. Der Ventilöffnungsgrad mindestens einer Ventilvorrichtung und die Drehzahl mindestens einer Pumpenvorrichtung können dabei so verändert werden, um ein Fluid je nach Anforderung an eine Verbrauchervorrichtung unter Ausnutzung des effizientesten Betriebspunktes zu fördern. Das Verfahren kann weiter das Bestimmen eines aktuellen Volumenstroms und das Vergleichen des aktuellen Volumenstroms mit einem Sollvolumenstrom umfassen. Des Weiteren kann das Verfahren ein Verändern zumindest einer der zwei Stellgrößen, wenn der aktuelle Volumenstrom einen vordefinierten Minimalgrenzwert erreicht umfassen. Der Minimalgrenzwert ist dabei vorzugsweise kleiner als ein drehzahlabhängiger Maximalvolumenstrom. Das Verfahren verändert zumindest eine der beiden Stellgrößen vorzugsweise derart, dass die Pumpenvorrichtung trotz einer unbekannten Förderhöhe in dem effizientesten Betriebspunkt betrieben wird. Sobald der aktuelle Volumenstrom den vordefinierten Minimalgrenzwert erreicht hat, kann durch das Verändern zumindest einer der beiden Stellgrößen automatisch der effizienteste Betriebspunkt der Pumpenvorrichtungen für die jeweilige Anforderung in der untertägigen Bergwerkskühlanlage angefahren werden. Das Betreiben der untertägigen Bergwerkskühlanlage in dem effizientesten Betriebspunkt führt zu einem geringeren Energieverbrauch und damit zu einer erheblichen Betriebskosteneinsparungen.
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Das Verfahren zur Volumenstromregelung kann weiter das Verändern nur einer der zwei Stellgrößen umfassen, insbesondere des Ventilöffnungsgrades, bis der aktuelle Volumenstrom den vordefinierten Minimalgrenzwert erreicht. Zweck dieses Verfahrensschrittes ist es, durch ein Verändern nur einer Stellgröße, insbesondere des Ventilöffnungsgrades, den aktuellen Volumenstrom so zu verändern, um den Sollvolumenstrom je nach Anforderung schnellstmöglich zu erreichen. Dies geschieht vorzugsweise bei konstant gehaltener Minimaldrehzahl, also minimalen Energieverbrauch.
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Wenn der aktuelle Volumenstrom den vordefinierten Minimalgrenzwert bei Minimaldrehzahl erreicht hat, verändert das Verfahren zur Volumenstromregelung in untertägigen Bergwerkskühlanlagen vorzugsweise gleichzeitig beide Stellgrößen, insbesondere die Drehzahl und den Ventilöffnungsgrad. Dieser Verfahrensschritt hat zum Zweck, den aktuellen Volumenstrom nahe dem drehzahlabhängigen Maximalvolumenstrom zu bewegen, um eine effektive Ausnutzung des aktuellen Volumenstroms für die jeweilige Drehzahl je Pumpenvorrichtung zu erreichen. Des Weiteren wird durch ein Verändern der Drehzahl und des Ventilöffnungsgrades der aktuelle Volumenstrom so verändert, um den Sollvolumenstrom je nach Anforderung in der untertägigen Bergwerkskühlanlage zu erreichen.
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Wenn der aktuelle Volumenstrom den drehzahlabhängigen Maximalvolumenstrom überschreitet, verändert das Verfahren zur Volumenstromregelung in untertägigen Bergwerkskühlanlagen vorzugsweise nur eine der zwei Stellgrößen, insbesondere die Drehzahl. Dieser Verfahrensschritt hat zum Zweck, den drehzahlabhängigen Maximalvolumenstrom nicht weiter zu überschreiten, um eine Abschaltung der Pumpenvorrichtungen zu verhindern und den aktuellen Volumenstrom nahe dem drehzahlabhängigen Maximalvolumenstrom zu bewegen, um eine effektive Ausnutzung des aktuellen Volumenstroms für die jeweilige Drehzahl je Pumpenvorrichtung zu erreichen. Des Weiteren wird durch ein Verändern der Drehzahl der aktuelle Volumenstrom so verändert, um den Sollvolumenstrom je nach Anforderung in der untertägigen Bergwerkskühlanlage zu erreichen.
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Unterschreitet der aktuelle Volumenstrom wieder einen vordefinierten Minimalgrenzwert, wird nach dem Verfahren vorzugsweise nur eine der zwei Stellgrößen, insbesondere der Ventilöffnungsgrad, verändert. Der Minimalgrenzwert ist dabei vorzugsweise kleiner als der drehzahlabhängige Maximalvolumenstrom. Dieser Verfahrensschritt hat zum Zweck, den aktuellen Volumenstrom nahe dem drehzahlabhängigen Maximalvolumenstrom zu bewegen, um eine effektive Ausnutzung des aktuellen Volumenstroms für die jeweilige Drehzahl je Pumpenvorrichtung zu erreichen.
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Bei dem Verfahren zur Volumenstromregelung in untertägigen Bergwerkskühlanlage ist vorzugsweise die Stellgröße Ventilöffnungsgrad mindestens einer Ventilvorrichtung veränderbar. Die Ventilvorrichtung kann als mindestens ein Regelventil mit Durchflussmessung ausgebildet sein. Das mindestens eine Regelventil mit Durchflussmessung ist dabei jeweils der mindestens einen Verbrauchervorrichtung vorangestellt. Eine Stellgliedergruppe Regelventil umfasst vorzugsweise mindestens eine Ventilvorrichtung und mindestens eine Verbrauchervorrichtung. Das der Verbrauchervorrichtung vorangestellte Regelventil hat zum Zweck, den angeforderten Sollvolumenstrom an die Verbrauchervorrichtung einzuregeln.
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Des Weiteren kann in dem beschriebenen Verfahren die Stellgröße Drehzahl mindestens einer Pumpenvorrichtung im geschlossenen Kühlkreislauf verändert werden, die als eine Pumpe mit Drehzahlregelung ausgebildet ist. Eine Stellgliedergruppe Pumpe umfasst dabei mindestens eine Pumpenvorrichtung. Um die Pumpenvorrichtungen an die unterschiedlichen Anforderungen in ihrer Betriebszeit anzupassen und den Energieverbrauch zu senken, werden bei diesem Verfahren vorzugsweise Pumpen mit Drehzahlregelung eingesetzt.
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In dem Verfahren wird vorzugsweise ein Minimalgrenzwert vordefiniert. Der Minimalgrenzwert wird vorzugsweise auf 5% kleiner als der drehzahlabhängige Maximalvolumenstrom definiert. Zwischen den beiden Grenzwerten, Minimalgrenzwert und drehzahlabhängigen Maximalvolumenstrom, kann ein Bereich eingegrenzt werden, in dem sich der aktuelle Volumenstrom bewegen kann. Unterschreitet der aktuelle Volumenstrom diesen Bereich, so kommt es vorzugsweise zu einem Verändern einer Stellgröße, insbesondere des Ventilöffnungsgrades, oder überschreitet der aktuelle Volumenstrom diesen Bereich, so kommt es vorzugsweise zu einem Verändern einer Stellgröße, insbesondere der Drehzahl, um die mindestens eine Pumpenvorrichtung automatisch nahe am Betriebspunkt je nach Anforderung betreiben zu können. Des Weiteren kann in dem Verfahren durch ein Bereitstellen des Bereichs ein Betrieb der Pumpenvorrichtung außerhalb einer drehzahlabhängigen Pumpenkennlinie verhindert werden. Dadurch kann es nicht zu Betriebsweisen der Pumpenvorrichtung kommen, die unzulässig sind, zur Abschaltung der Bergwerkskühlanlage führen oder die Pumpenvorrichtung beschädigen.
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Erreicht die Stellgröße Ventilöffnungsgrad einen maximalen Ventilöffnungsgrad, so wird durch das Verfahren zur Volumenstromregelung vorzugsweise nur eine der zwei Stellgrößen, insbesondere die Drehzahl, verändert. Dieser Verfahrensschritt hat zum Zweck, trotz maximalen Ventilöffnungsgrades, den aktuellen Volumenstrom mit Hilfe der Drehzahl zu verändern.
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Überschreitet der aktuelle Volumenstrom den Sollvolumenstrom, so werden in dem Verfahren die mindestens zwei Stellgrößen vorzugsweise gleichzeitig verändert.
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Um den Sollvolumenstrom zu fördern, umfasst das Verfahren zur Volumenstromregelung in untertätigen Bergwerkskühlanlagen weiter bevorzugt den Verfahrensschritt, eine Anzahl an benötigten Pumpenvorrichtungen zu bestimmen. Die Anzahl der benötigten Pumpenvorrichtungen die zur Förderung des Sollvolumenstroms zugeschaltet werden müssen, entspricht der Division Sollvolumenstrom geteilt durch die Addition Minimalvolumenstrom für eine Mindestdrehzahl je Pumpenvorrichtung und einem Sicherheitszuschlag von 20%. Durch das Bestimmen der Anzahl an Pumpenvorrichtungen die zugeschaltet werden müssen, wird ein optimales Verhältnis zwischen den in Betrieb genommenen Pumpenvorrichtungen und dem zu fördernden Sollvolumenstrom geschaffen. Dadurch wird die untertägige Bergwerkskühlanlage in einem effizienten Energiehaushalt gehalten, um so die Betriebskosten auf ein Minimum zu reduzieren.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Regelvorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens mit den oben genannten Verfahrensmerkmalen, wobei die Regelvorrichtung zur Volumenstromregelung in untertägigen Bergwerkskühlanlagen einen geschlossenen Kühlkreislauf mit mindestens zwei sich gegenseitig beeinflussenden Stellgrößen aufweist. Die Regelvorrichtung kann weiterhin als Stellgrößen einen Ventilöffnungsgrad mindestens einer Ventilvorrichtung und eine Drehzahl mindestens einer Pumpenvorrichtung aufweisen. Der Ventilöffnungsgrad mindestens einer Ventilvorrichtung und die Drehzahl mindestens einer Pumpenvorrichtung können dabei so verändert werden, um ein Fluid je nach Anforderung an eine Verbrauchervorrichtung unter Ausnutzung des effizientesten Betriebspunktes zu fördern. Die Regelungsvorrichtung umfasst vorzugsweise zudem ein Sensorelement, um einen aktuellen Volumenstrom zu bestimmen. Vorzugsweise vergleicht ein PI-Regler in der Regelvorrichtung den aktuellen Volumenstrom mit einem Sollvolumenstrom. Zum Ansteuern eines Pumpenmotors, um eine Stellgröße, insbesondere die Drehzahl der mindestens einen Pumpenvorrichtung, zu verändern, umfasst die Regelvorrichtung vorzugsweise einen Frequenzumrichter. Die Regelvorrichtung umfasst zudem vorzugsweise Stellmotoren, um insbesondere die Stellgröße Ventilöffnungsgrad der mindestens einen Ventilvorrichtung zu verändern. Die Stellmotoren und/oder Frequenzumrichter können angesteuert werden, um zumindest eine der zwei Stellgrößen zu verändern, wenn der aktuelle Volumenstrom einen vordefinierten Minimalgrenzwert erreicht. Der Minimalgrenzwert ist vorzugsweise kleiner als ein drehzahlabhängiger Maximalvolumenstrom.
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Die Regelvorrichtung kann durch das Verändern zumindest einer der beiden Stellgrößen, wenn der aktuelle Volumenstrom den vordefinierten Minimalgrenzwert erreicht hat, automatisch den effizientesten Betriebspunkt der Pumpenvorrichtungen für die jeweilige Anforderung in der untertägigen Bergwerkskühlanlage anfahren. Das Betreiben der untertägigen Bergwerkskühlanlage in dem effizientesten Betriebspunkt führt zu einem geringen Energieverbrauch und damit zu einer erheblichen Betriebskosteneinsparung.
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Die Regelvorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens eine Ventilvorrichtung, die als ein Regelventil mit Durchflussmessung ausgebildet sein kann. Das mindestens eine Regelventil mit Durchflussmessung kann dabei jeweils der mindestens einen Verbrauchervorrichtung vorangestellt sein. Die Regelvorrichtung umfasst des Weiteren eine Stellgliedergruppe Regelventil, welche vorzugweise mindestens eine Ventilvorrichtung und mindestens eine Verbrauchervorrichtung umfasst. Das der Verbrauchervorrichtung vorangestellte Regelventil hat zum Zweck, den angeforderten Sollvolumenstrom an die Verbrauchervorrichtung einzuregeln.
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Die Regelvorrichtung umfasst zudem mindestens eine Pumpenvorrichtung, die vorzugsweise als eine Pumpe mit Drehzahlregelung ausgebildet sein kann. Zusätzlich kann die Regelvorrichtung eine Stellgliedergruppe Pumpe umfassen, die mindestens eine Pumpenvorrichtung umfasst. Mit Hilfe von Pumpen mit Drehzahlregelung können die Pumpenvorrichtungen an die unterschiedlichen Anforderungen in ihrer Betriebszeit angepasst werden, um den Energieverbrauch zu senken
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden, rein demonstrativen und in keiner Weise beschränkenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Insbesondere können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen auch untereinander kombiniert werden. Es zeigt jeweils in den beigefügten Zeichnungen:
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1 einen geschlossenen Kühlkreislauf.
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2 ein Verfahrensablauf.
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1 zeigt eine Regelvorrichtung 100, die einen geschlossenen Kühlkreislauf 10 mit zwei Stellgliedergruppen 18, 19 umfasst. Die Stellgliedergruppen 18, 19 umfassen dabei eine Stellgliedergruppe Pumpe 18 und eine Stellgliedergruppe Regelventil 19. Zwischen den beiden Stellgliedergruppen 18, 19 ist eine Durchflussmessvorrichtung 11 geschaltet.
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Die Stellgliedergruppe Pumpe 18 umfasst dabei mindestens eine Pumpenvorrichtung 40. Der Pumpenvorrichtung 40 ist jeweils ein Absperrschieber 43 voran- und nachgestellt. Des Weiteren ist der Pumpenvorrichtung 40 jeweils eine Rückschlagklappe 42 vorangestellt, die zwischen der Pumpenvorrichtung 40 und dem Absperrschieber 43 angeordnet ist. In einer Ausführungsform kann die Pumpenvorrichtung 40 dabei als eine Pumpe mit Drehzahlregelung 41 ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform sind mindestens zwei Pumpenvorrichtungen 40 in einer Parallelschaltung angeordnet. In wiederum einer anderen Ausführungsform liegen die mindestens zwei Pumpenvorrichtungen 40 in der Stellgliedereinheit Pumpe 18 als eine Reihenschaltung vor. Über einen Frequenzumrichter 130 (nicht dargestellt) kann die Regelvorrichtung 100 einen Pumpenmotor 140 ansteuern, um eine Stellgröße 20, insbesondere eine Drehzahl 23 der mindestens einen Pumpenvorrichtung 40 zu verändern. Die mindestens eine Pumpenvorrichtung 40 kann ein Sensorelement 110 umfassen, um einen aktuellen, von der jeweiligen Pumpenvorrichtung 40 geförderten, Volumenstrom 70 zu bestimmen. Die Durchflussmessvorrichtung 11 bestimmt dabei den geförderten aktuellen Volumenstrom 70 aller im geschlossenen Kühlkreislauf 10 befindlichen Pumpenvorrichtungen 40.
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Die Stellgliedergruppe Regelventil 19 umfasst mindestens eine Ventilvorrichtung 30 und mindestens eine Verbrauchervorrichtung 60. Die mindestens eine Ventilvorrichtung 30 ist dabei der mindestens einen Verbrauchervorrichtung 60 vorangestellt. Sowohl der Ventilvorrichtung 30 als auch der Verbrauchervorrichtung 60 sind jeweils Absperrschieber 43 voran- und nachgestellt. Die mindestens eine Ventilvorrichtung 30 kann in einer Ausführungsform als ein Regelventil mit Durchflussmessung 31 ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform sind mindestens zwei Verbrauchervorrichtungen 60 in einer Parallelschaltung angeordnet. In wiederum einer anderen Ausführungsform liegen die mindestens zwei Verbrauchervorrichtung 60 in der Stellgliedergruppe Regelventil 19 als Reihenschaltung vor. Die Verbrauchervorrichtung 60 kann wiederum in einer anderen Ausführungsform als ein Wärmetauscher 61 ausgebildet sein. Die Regelventile 31 haben die Aufgabe eine von den Verbrauchervorrichtungen 60 angeforderte Verbraucherwassermenge 74 einzuregeln. Die einzelnen Verbraucherwassermengen 74 werden der Regelvorrichtung als Sollwerte vorgegeben, wodurch sich eine Gesamtwassermenge 75 ergibt, die von den Pumpenvorrichtungen 40 zu fördern ist. Aus der berechneten Gesamtwassermenge 75 ergibt sich ein aktueller Volumenstrom 70, der je Pumpenvorrichtung 40 zu fördern ist. Die Regelvorrichtung 100 umfasst einen PI-Regler (nicht dargestellt), um den aktuellen, von den jeweiligen Pumpenvorrichtungen 40 zu fördernden Volumenstrom 70 mit einem Sollvolumenstrom 71, der sich aus der Gesamtwassermenge 75 ergibt, zu vergleichen. Des Weiteren umfasst die Regelvorrichtung 100 Stellmotoren 150 (nicht dargestellt) an den jeweiligen Ventilvorrichtungen 30, um eine Stellgröße 20, insbesondere einen Ventilöffnungsgrad 21 der mindestens einen Ventilvorrichtung 30, zu verändern.
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2 zeigt ein Ablauf des Verfahrens zur Volumenstromregelung in untertägigen Bergwerkskühlanlagen. Ein von den Pumpenvorrichtungen 40 zu fördernder Sollvolumenstrom 71 wird aus der von einem Betreiber 51 vorgegebenen Gesamtwassermenge 75 bestimmt. Anhand dieses Sollvolumenstroms 71 wird eine Anzahl 42 an Pumpenvorrichtungen 40 bestimmt, die notwendig ist, um den vom Betreiber 51 vorgegebenen Sollvolumenstrom 71 an die Verbrauchervorrichtungen 60 zu fördern. Die Anzahl 42 der Pumpenvorrichtungen 40, die zugeschaltet werden muss, entspricht der Addition des Minimalvolumenstroms 73 je Pumpenvorrichtung 40 und einem Sicherheitszuschlag 90. In einer Ausführungsform nimmt der Sicherheitszuschlag 90 einen Wert von 20% vom Minimalvolumenstrom an. Durch diese Art der Berechnung der Anzahl 42 an Pumpenvorrichtungen 40 wird die Grundlage für einen effizienten Energiehaushalt in untertägigen Bergwerkskühlanlagen gelegt.
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Die berechnete Anzahl 42 an Pumpenvorrichtungen 40 wird zunächst mit einer pumpenabhängigen vorgeschriebenen Mindestdrehzahl 24 in Betrieb genommen. Dabei wird die erste Pumpenvorrichtung 40 gestartet und gleichzeitig werden die Ventilvorrichtungen 30 geöffnet bis der Minimalvolumenstrom plus Sicherheitszuschlag 90 erreicht ist. Dann werden die Ventilvorrichtungen 30 angehalten und der Start der nächsten Pumpenvorrichtung 40 wird freigegeben. Nach dem Start der zweiten Pumpenvorrichtung werden die Ventilvorrichtungen wieder freigegeben, bis der Minimalvolumenstrom plus Sicherheitszuschlag 90 für zwei Pumpenvorrichtungen 40 erreicht ist. Dies wird solange fortgeführt bis alle benötigten Pumpenvorrichtungen 40 in Betrieb genommen sind. Nach Inbetriebnahme der Pumpenvorrichtungen 40 wird die Stellgröße 20 Ventilöffnungsgrad 21 je Ventilvorrichtung 30 verändert, insbesondere werden die Regelventile 31 geöffnet, um den vorgegebenen Sollvolumenstrom 71 zu erreichen. Dabei kommt es mittels der Sensorelemente 110 zu einem Bestimmen des aktuellen Volumenstroms 70 je Ventilvorrichtung 30. Mit Hilfe des PI-Reglers 120 kommt es zu einem ständigen Soll/Ist-Vergleich des aktuellen Volumenstroms 70 je Pumpenvorrichtung 40 mit dem angeforderten Sollvolumenstrom 71 je Pumpenvorrichtung 40. Insofern der aktuelle Volumenstrom 70 den Sollvolumenstrom 71 noch nicht erreicht hat, werden die Regelventile 31 so lange weiter geöffnet, bis der aktuelle Volumenstrom 70 je Pumpenvorrichtung 40 einen vordefinierten Minimalgrenzwert 80 erreicht hat. Dieser Minimalgrenzwert 80 ist dabei kleiner als der drehzahlabhängige Maximalvolumenstrom 72. In einer Ausführungsform wird der Minimalgrenzwert 80 als 5% kleiner dem drehzahlabhängigen Maximalvolumenstrom 72 definiert.
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Nachdem der aktuelle Volumenstrom 70 den Minimalgrenzwert 80 erreicht hat, kommt es zum gleichzeitigen Verändern der beiden Stellgrößen 20, insbesondere des Ventilöffnungsgrades 21 und der Drehzahl 23. Dabei werden gleichzeitig die Regelventile 31 geöffnet und die Drehzahl 23 je Pumpenvorrichtung 40 erhöht, bis der aktuelle Volumenstrom 70 je Pumpenvorrichtung 40 den drehzahlabhängigen Maximalvolumenstrom 72 überschritten hat. Auch hier kommt es zum ständigen Vergleich mittels des PI-Reglers 120, ob der aktuelle Volumenstrom 70 je Pumpenvorrichtung 40 dem Sollvolumenstrom 71 je Pumpenvorrichtung 40 entspricht.
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Ist der oben beschriebene Vergleich negativ, so wird das Öffnen der Regelventile 31 ab dem Erreichen des drehzahlabhängigen Maximalvolumenstroms 72 gestoppt und der aktuelle Volumenstrom 70 wird nur durch eine Erhöhung der Drehzahl 23 je Pumpenvorrichtung 40 erhöht. Durch diesen Verfahrensschritt entfernt sich der aktuelle Volumenstrom 70 je Pumpenvorrichtung 40 wieder von dem drehzahlabhängigen Maximalvolumenstrom 72. Die Drehzahl 23 je Pumpenvorrichtung 40 wird dabei solange erhöht, bis der aktuelle Volumenstrom 70 je Pumpenvorrichtung 40 den vordefinierten Minimalgrenzwert 80 erreicht hat. Dieser Minimalgrenzwert 80 ist dabei kleiner als der drehzahlabhängige Maximalvolumenstrom 72. In einer Ausführungsform wird der Minimalgrenzwert 80 als 5% kleiner dem drehzahlabhängigen Maximalvolumenstrom 72 definiert.
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Hat der aktuelle Volumenstrom 70 je Pumpenvorrichtung 40 den vordefinierten Minimalgrenzwert 80 erreicht, so beginnt der Zyklus wieder in Verfahrensschritt 2, in dem es wiederum zu einem gleichzeitigen Verändern der beiden Stellgrößen 20, insbesondere dem Ventilöffhungsgrades 21 und der Drehzahl 23, kommt. Dabei werden ab diesem Grenzwert 73 zusätzlich zum Erhöhen der Drehzahl 23 je Pumpenvorrichtung 40 die Regelventile 31 geöffnet. Verfahrensschritte 2 und 3 im Zyklus werden solange durchlaufen, bis der aktuelle Volumenstrom 70 je Pumpenvorrichtung 40 gleich dem Sollvolumenstrom 71 je Pumpenvorrichtung 40 entspricht.
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Wird mit Hilfe des PI-Reglers 120 bei einem der oben genannten Verfahrensschritte festgestellt, dass der aktuelle Volumenstrom 70 je Pumpenvorrichtung 40 dem Sollvolumenstrom 71 je Pumpenvorrichtung 40 entspricht, so wird das Verfahren ausgesetzt und die unmittelbaren Konfiguration der Stellgrößen 20, insbesondere des Ventilöffhungsgrades 21 und der Drehzahl 23, beibehalten. Stellt der PI-Regler 120 dagegen eine Ungleichheit der beiden Volumenströme 70, 71 fest, so wird das Verfahren fortgesetzt, um auf die entsprechenden Veränderungen in der untertägigen Bergwerksanlage zu reagieren.
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Wird bei dem Regelventil 31 der maximal zu erreichende Ventilöffnungsgrad 21 erreicht, so verändert das Verfahren nur eine Stellgröße 20, insbesondere die Drehzahl 23, um den aktuellen Volumenstrom 70 zu erhöhen.
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Ist der aktuelle Volumenstrom 70 größer als der Sollvolumenstrom 71, verringert das Verfahren zur Volumenstromregelung in untertägigen Bergwerkskühlanlagen gleichzeitig beide Stellgrößen 20, insbesondere den Ventilöffnungsgrad 21 und die Drehzahl 23. Befindet sich nach Erreichen des Sollvolumenstroms 71 die Pumpenvorrichtung 40 weit unterhalb des Betriebspunktes, so wird entsprechend dem oben genannten Verfahren die beiden Stellgrößen 20 gleichzeitig verändert. Die Stellgrößen 20, insbesondere der Ventilöffnungsgrad 21 und die Drehzahl 23, wird dabei so verändert, dass das Regelventil 31 geöffnet und die Drehzahl 23 je Pumpenvorrichtung 40 verringert wird. Durch diesen Verfahrensschritt kommt es zu einer Ansteuerung der Pumpenvorrichtung 40 nahe dem Betriebspunkt.
