DE102022115883A1

DE102022115883A1 - Efficient belt conveyor system with error diagnosis

Info

Publication number: DE102022115883A1
Application number: DE102022115883.7A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Münch; Manfred Ziegler; Shuxian Xia; Pantelis Zafeiropoulos
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2023-12-28
Also published as: WO2024002706A1

Abstract

Verfahren zum energieeffizienten Betrieb einer Gurtförderanlage (1) für Schüttgut (2), insbesondere zur Verwendung im Bergbau, wobei die Gurtförderanlage einen Fördergurt (4), zumindest einen Antrieb (5) mit einer Leistungsmessung, eine Mehrzahl von Tragrollen (3) sowie zumindest einen Beladungssensor umfasst, wobei die Gurtförderanlage geeignet ist Schüttgut (2) in einem ersten Abschnitt (z₁) auf dem Fördergurt (4) aufzunehmen, zumindest einen weiteren Abschnitt (z) zu transportieren und in einem letzten Abschnitt (z_n) wieder abzugeben wobei mittels Steuerungssystem (7) Verfahrensschritte zur Leistungsregelung ausgeführt werden.

Method for the energy-efficient operation of a belt conveyor system (1) for bulk goods (2), in particular for use in mining, wherein the belt conveyor system has a conveyor belt (4), at least one drive (5) with a power measurement, a plurality of support rollers (3) and at least one Loading sensor comprises, wherein the belt conveyor system is suitable for picking up bulk material (2) in a first section (z ₁ ) on the conveyor belt (4), transporting at least one further section (z) and releasing it again in a last section (z _n ), using Control system (7) process steps for power control are carried out.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum energieeffizienten Betrieb einer Gurtförderanlage für Schüttgut, insbesondere zur Verwendung im Bergbau, wobei die Gurtförderanlage einen Fördergurt, zumindest einen Antrieb mit einer Leistungsmessung, eine Mehrzahl von Tragrollen sowie zumindest einen Beladungssensor umfasst, wobei die Gurtförderanlage geeignet ist Schüttgut in einem ersten Abschnitt auf dem Fördergurt aufzunehmen, zumindest einen weiteren Abschnitt zu transportieren und in einem letzten Abschnitt wieder abzugeben, wobei mittels Steuerungssystem Verfahrensschritte zur Anpassung der Leistungsregelung ausgeführt werden.The invention relates to a method for the energy-efficient operation of a belt conveyor system for bulk material, in particular for use in mining, wherein the belt conveyor system comprises a conveyor belt, at least one drive with a power measurement, a plurality of support rollers and at least one loading sensor, the belt conveyor system being suitable for bulk material in one to pick up the first section on the conveyor belt, to transport at least one further section and to deliver it again in a final section, with method steps for adapting the power control being carried out using the control system.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, für einen energieeffizienten Betrieb einer Gurtförderanlage für Schüttgut, insbesondere für eine Gurtförderanlage zur Verwendung im Bergbau. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu erreichen, dass eine vereinfachte Installation und Konfiguration der Gurtförderanlage ermöglicht.The object of the invention is to provide a method for energy-efficient operation of a belt conveyor system for bulk materials, in particular for a belt conveyor system for use in mining. Furthermore, the object of the invention is to achieve a method that enables simplified installation and configuration of the belt conveyor system.

Aus dem Stand der Technik ist die EP 3 317 619 B1 bekannt, die ein Verfahren zeigt, um mittels umfangreicher Sensorik den spezifischen Energieverbrauch von Gurtförderanlagen zu reduzieren. Ein Verfahren, um dies maßgeblich über das Steuerungssystem zu erreichen, wird nicht gezeigt.This is from the state of the art EP 3 317 619 B1 known, which shows a method for reducing the specific energy consumption of belt conveyor systems using extensive sensor technology. A method for achieving this largely via the control system is not shown.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by an embodiment according to the independent claim. Further advantageous embodiments of the present invention can be found in the subclaims.

Erfindungsgemäß werden in dem Verfahren zum energieeffizienten Betrieb einer Gurtförderanlage mittels Prozessregelung zumindest folgende Verfahrensschritte ausgeführt:

a. Eingabe von Anfangsdaten der Gurtförderanlage von zumindest Länge, Förderhöhe und Anzahl der Abschnitte
b. Erstellen einer Zeitreihe des Energieverbrauchs und der Beladung über zumindest einen Umlauf des Fördergurtes und zumindest einen Zeitraum von 10 Minuten, mit wechselnder Beladung
c. Berechnen von Referenzdaten aus den Zeitreihen zu dem spezifischen Energieverbrauch für jeden Abschnitt
d. Erstellen von Betriebsdaten aus fortlaufenden Zeitreihen des Energieverbrauchs im Betrieb der Gurtförderanlage
e. Vergleich der Betriebsdaten mit den Referenzdaten für jeden Abschnitt
f. Berechnen der Abweichung und zeitlicher Veränderung der Abweichung zwischen Referenzdaten und Betriebsdaten für jeden Abschnitt
g. Anpassen der Leistungsregelung in Abhängigkeit der Abweichung von Betriebsdaten und Referenzdaten.

According to the invention, at least the following process steps are carried out in the method for energy-efficient operation of a belt conveyor system by means of process control:

a. Entering initial data for the belt conveyor system, at least length, conveying height and number of sections
b. Creation of a time series of energy consumption and loading over at least one revolution of the conveyor belt and at least a period of 10 minutes, with changing loading
c. Calculate reference data from the time series on the specific energy consumption for each section
d. Creation of operating data from continuous time series of energy consumption in the operation of the belt conveyor system
e. Comparison of operational data with reference data for each section
f. Calculate the deviation and time variation of the deviation between reference data and operational data for each section
G. Adjusting the power control depending on the deviation of operating data and reference data.

Die Eingabe der Anfangsdaten erfolgt durch manuelle Eingabe oder Übermittlung digitaler Daten, beispielsweise mittels Datenträger oder Datenverbindung. Die Anfangsdaten bilden die Grundkonfiguration der Gurtförderanlage ab und beinhalten alle Daten, die für die Ausführung der Erfindung und für die enthaltenen Berechnungsschritte notwendig sind. Zumindest die Anzahl der Abschnitte die betrachtet werden, die Länge der Gurtförderstrecke und/oder des Förderbandes sowie die Förderhöhe sind wichtige Anfangsdaten für die Regelung. Die Förderhöhe kann dabei für jeden Abschnitt einzeln in die Berechnung einfließen oder als Summenwert für die gesamte Förderanlage berücksichtigt werden. Auch eine Aufteilung der gesamten Förderhöhe der Bandanlage auf die einzelnen Abschnitte ist vorteilhaft. Für die Anfangsdaten können vorteilhaft auch Einheiten und Umrechnungsfaktoren hinterlegt werden, um die Anfangskonfiguration zu erleichtern. Die Anfangsdaten können auch die Anzahl der Tragrollen umfassen. Lange Gurtförderanlagen können eine Mehrzahl an Antriebseinheiten umfassen, die Anfangsdaten können auch die Anzahl und Leistungswerte dieser Antriebseinheiten umfassen.The initial data is entered by manually entering or transmitting digital data, for example using a data carrier or data connection. The initial data represents the basic configuration of the belt conveyor system and contains all data that is necessary for the implementation of the invention and for the calculation steps included. At least the number of sections that are considered, the length of the belt conveyor section and/or the conveyor belt as well as the conveying height are important initial data for the control. The delivery height can be included in the calculation for each section individually or taken into account as a total value for the entire conveyor system. It is also advantageous to divide the total conveying height of the belt system into the individual sections. Units and conversion factors can also be advantageously stored for the initial data in order to make the initial configuration easier. The initial data may also include the number of idlers. Long belt conveyor systems can include a plurality of drive units; the initial data can also include the number and performance values of these drive units.

Das Erstellen von einer initialen Zeitreihe zu dem Energieverbrauch über zumindest einen Umlauf des Fördergurtes und zumindest einen Zeitraum von 10 Minuten mit wechselnder Beladung bildet die Grunddaten, mit denen weitere Berechnungen erfolgen. Die erste Zeitreihe kann dabei auch einen längeren Testzeitraum umfassen, damit eine ausreichende Sicherheit der Datenqualität erreicht wird, in Versuchen zu dieser Erfindung war ein Zeitraum von 15 Minuten bis 60 Minuten Vorteilhaft für eine erste Konfiguration. So können beispielsweise aus wiederholten Gurtumläufen Daten der Zeitreihe gemittelt werden. Bei Gurtförderanlagen mit einer Länge größer 1 km hat sich in der Praxis hat sich eine initiale Datenreihe mit Daten von 1 h bis 8 h als besonders vorteilhaft erwiesen. Auch eine Zeitreihe über einen Zeitraum indem 5 bis 50 Gurtumläufe erfolgt sind, ist vorteilhaft.Creating an initial time series of energy consumption over at least one revolution of the conveyor belt and at least a period of 10 minutes with changing loads forms the basic data with which further calculations are made. The first time series can also include a longer test period in order to achieve sufficient security of data quality. In tests on this invention, a period of 15 minutes to 60 minutes was advantageous for a first configuration. For example, time series data can be averaged from repeated belt rotations. In practice, an initial data series with data from 1 hour to 8 hours has proven to be particularly advantageous for belt conveyor systems with a length of more than 1 km. A time series over a period in which 5 to 50 belt rotations have taken place is also advantageous.

Aus dieser ersten Zeitreihe können nun die Referenzdaten für den spezifischen Energieverbrauch für jeden Abschnitt berechnet werden. Dazu werden die Zeitreihen des Energieverbrauchs und der Beladung den einzelnen Abschnitten zugeordnet. Diese Anfangswerte werden als Referenzdaten für die weitere Betrachtung und Regelung der Anlage zugrunde gelegt.From this first time series, the reference data for the specific energy consumption can now be calculated for each section. For this purpose, the time series of energy consumption and loading are assigned to the individual sections. These initial values are used as reference data for further consideration and regulation of the system.

Im weiteren Betrieb der Anlage werden kontinuierlich Betriebsdaten, insbesondere zum Energieverbrauch aufgezeichnet. Der Energieverbrauch kann dabei direkt erfasst werden oder indirekt aus anderen Betriebsdaten berechnet werden. Das Berechnen von Referenzdaten aus den Zeitreihen zu dem spezifischen Energieverbrauch kann daher auch Daten zu Leistung, Drehmoment, Wirkungsgrad, Stromverbrauchswerte, elektrischer Spannung und/oder Drehzahl der Antriebe umfassen. Eine Betrachtung der Beladung kann dabei ebenfalls direkt über das gemessene Gewicht oder indirekt über die Beladungshöhe oder die Leistung der Beladungseinrichtung erfolgen. Ein spezifischer Energieverbrauch berechnet sich als Energieverbrauch pro Beladung und Förderstrecke. Der spezifische Energieverbrauch kann dabei als Energieverbrauch pro Tonne Fördergut und Förderbandweg betrachtet werden, und beispielsweise die Einheiten kWh / (T * m) oder Wh / (T * km) verwenden.As the system continues to operate, operating data, particularly regarding energy consumption, is continuously recorded. Energy consumption can be recorded directly or calculated indirectly from other operating data. Calculating reference data from the time series on the specific energy consumption can therefore also include data on power, torque, efficiency, power consumption values, electrical voltage and/or speed of the drives. The loading can also be considered directly via the measured weight or indirectly via the loading height or the performance of the loading device. A specific energy consumption is calculated as energy consumption per load and conveyor route. The specific energy consumption can be viewed as energy consumption per ton of conveyed goods and conveyor belt path, using the units kWh / (T * m) or Wh / (T * km), for example.

Die den einzelnen Abschnitten zugeordnete Vergleichswertbetrachtung kann vorteilhaft für die Steuerung der Antriebe verwendet werden, wobei insbesondere bei Abweichungen in einzelnen Abschnitten, eine vorausschauende Steuerung ermöglicht wird. So kann beispielsweise die Leistung oder Geschwindigkeit der Antriebe verändert werden, wenn in einem Abschnitt der Anlage eine Abweichung des Energieverbrauchs, oder des spezifischen Energieverbrauchs festgestellt wird.The comparison value consideration assigned to the individual sections can be used advantageously for controlling the drives, with predictive control being made possible, particularly in the event of deviations in individual sections. For example, the power or speed of the drives can be changed if a deviation in energy consumption or specific energy consumption is detected in a section of the system.

Zeitreihe bezeichnet einen Datensatz, der mit Zeitdaten verknüpfte Werte enthält. Im Rahmen dieser Erfindung werden Werte beispielsweise jede Sekunde oder jede Minute ermittelt oder erhoben, typische vorteilhafte Zeitintervalle für Zeitreihen sind zwischen 0,1 Sekunden bis 60 Sekunden. Zeitreihen können auch Mittelwerte zwischen den erfassten Zeiten umfassen.Time series means a data set that contains values associated with temporal data. Within the scope of this invention, values are determined or collected, for example, every second or every minute; typical advantageous time intervals for time series are between 0.1 seconds and 60 seconds. Time series can also include averages between recorded times.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren wobei in einem weiteren Verfahrensschritt bei einer Abweichung von Referenzdaten und Betriebsdaten in einem Abschnitt ein Alarmwert generiert wird, wobei der Alarmwert einem Abschnitt der Gurtförderanlage zugeordnet wird.Also advantageous is a method in which an alarm value is generated in a further method step in the event of a deviation between reference data and operating data in a section, the alarm value being assigned to a section of the belt conveyor system.

Ein genaues Zuordnen eines Alarmwertes auf einen Abschnitt einer Gurtförderanlage bietet eine Vielzahl von Vorteilen. Der Alarm kann besser genutzt werden, um Gegenmaßnahmen einzuleiten oder eine verbesserte Wartungsplanung durchzuführen. Auch ist eine Erfassung von Verschleiß oder Ausfällen einzelnen Abschnitten zuzuordnen, ohne dass die Abschnitte über eine eigene Messtechnik verfügen müssen. Aus den berechneten Werten lassen sich auch automatisch Rückschlüsse auf verschiedene Antriebseinheiten, Stützrollen oder Belastungen der Gurtförderanalage schließen. Der Alarm kann dabei lokal in einer Prozessleitstelle angezeigt werden, oder eine indirekte Visualisierung umfassen, indem der Alarm beispielsweise auf ein Mobiltelefon eines Mitarbeiters weitergeleitet wird.Accurately assigning an alarm value to a section of a belt conveyor system offers a variety of advantages. The alarm can be better used to initiate countermeasures or carry out improved maintenance planning. The recording of wear or failures can also be assigned to individual sections without the sections having to have their own measurement technology. The calculated values can also be used to automatically draw conclusions about different drive units, support rollers or loads on the belt conveyor system. The alarm can be displayed locally in a process control center, or include an indirect visualization, for example by forwarding the alarm to an employee's cell phone.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren wobei in einem weiteren Verfahrensschritt eine Korrektur der Referenzdaten mittels Zeitreihen der Betriebsdaten erfolgt, wobei zumindest je eine Zeitreihe der Betriebsdaten zu dem Energieverbrauch und zu der Beladung über zumindest einen Umlauf des Fördergurtes und zumindest einen Zeitraum von 15 Minuten, mit wechselnder Beladung verwendet wird.Also advantageous is a method in which, in a further method step, the reference data is corrected by means of time series of the operating data, with at least one time series of the operating data relating to the energy consumption and the loading over at least one revolution of the conveyor belt and at least a period of 15 minutes, with changing loading is used.

Bei einer fortlaufenden Veränderung der Gurtförderanlage, beispielsweise als Folge von Verschleiß, kann eine neue Kalibrierung notwendig werden. Auch bei einer Veränderung der Gurtförderanlage durch Wartungsarbeiten und/oder den Austausch von Teilen der Gurtförderanlage kann eine neue Kalibrierung notwendig sein. Die Kalibrierung entspricht dabei der Korrektur von den ursprünglich verwendeten Referenzdaten mittels Zeitreihen aktueller Betriebsdaten. Wobei auch für diese neuen Betriebsdaten wieder ein Zeitreihe ausreichender Größe zu verwenden ist, um die Qualität der neuen Referenzdaten sicherzustellen. Hier hat sich besonders vorteilhaft eine Zeitreihe von 15 min. bis 150 min. als geeignet gezeigt. Bei längeren Gurtförderanlagen, mit einer Förderlänge größer 1000 m, hat sich ein Zeitraum von 2 Stunden bis 4 Stunden als besonders vorteilhaft gezeigt. Dabei können auch für jede Zone direkt Mittelwertdaten berechnet werden. Zur Berechnung der Referenzdaten ist es zudem vorteilhaft statistische Ausreißer ebenfalls auszuschließen, beispielsweise über einen gewichteten Mittelwert.If there are ongoing changes to the belt conveyor system, for example as a result of wear, a new calibration may become necessary. A new calibration may also be necessary if the belt conveyor system is changed due to maintenance work and/or the replacement of parts of the belt conveyor system. The calibration corresponds to the correction of the originally used reference data using time series of current operating data. A time series of sufficient size must also be used for these new operating data in order to ensure the quality of the new reference data. A time series of 15 minutes to 150 minutes has proven to be particularly advantageous here. For longer belt conveyor systems with a conveying length of more than 1000 m, a period of 2 hours to 4 hours has proven to be particularly advantageous. Average data can also be calculated directly for each zone. To calculate the reference data, it is also advantageous to exclude statistical outliers, for example using a weighted average.

Die Korrektur der Referenzdaten kann dabei durch Ereignisse gestartet werden, wie beispielsweise das Zurücksetzen eines Alarmwerts, das Erreichen eines Sensorwertes, oder das Erreichen eines berechneten Wertes. So können Temperaturwerte, Mittelwerte oder Abweichungen einzelner Abschnitte beispielsweise automatisch eine Korrektur der Referenzdaten starten. Die Korrektur der Referenzdaten kann aber auch periodisch wiederholt werden, beispielsweise alle 12 Stunden um Temperaturunterschiede, die sich aus Tag und Nacht-Betrieb ergeben zu berücksichtigen.The correction of the reference data can be started by events, such as resetting an alarm value, reaching a sensor value, or reaching a calculated value. For example, temperature values, average values or deviations from individual sections can automatically start a correction of the reference data. The correction of the reference data can also be repeated periodically, for example every 12 hours, to take into account temperature differences that result from day and night operation.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren, wobei für die Anzahl der Abschnitte der Anfangsdaten mit 30 - 300 Abschnitten gewählt wird, wobei die Abschnitte äquidistant die Länge der Gurtförderanlage teilen.Also advantageous is a method in which the number of sections of the initial data is chosen to be 30 - 300 sections, with the sections equidistantly dividing the length of the belt conveyor system.

Eine Unterteilung der Gurtförderanlage in gleichlange Abschnitte bringt den Vorteil, dass Zeitreihen einfach den Abschnitten zugeordnet werden können. In der Praxis hat sich dabei eine Anzahl von Abschnitten von 30 - 250 und insbesondere eine Anzahl von 30 - 150 Abschnitten als vorteilhaft gezeigt. So konnten einerseits ausreichend viele Werte dem Abschnitt zugeordnet werden. Andererseits sind die Abschnitte in der Gurtförderanlage identifizierbar. Bei einer vorteilhaften Abschnittsgröße kann ein Alarm in einem Abschnitt physikalisch eindeutig einem Bereich der Gurtförderanlage zugeordnet werden. Auch für die Anzahl der Datenpunkte pro Abschnitt ist eine Größe eines Abschnitts vorteilhaft, die zumindest drei, vorzugsweise 5 bis 25 Messungen einer Zeitreihe abbildet. So kann über Mittelwerte die Qualität der Messungen verbessert werden. Werden Abschnitte der Gurtförderanlage äquidistant gewählt, so kann das auch eine gleiche Anzahl von Messwerten der Zeitreihe, also einen zeitlich gleichlangen Abschnitt bezeichnen.Dividing the belt conveyor system into sections of equal length has the advantage that time series can be easily assigned to the sections. In practice, a number of sections of 30 - 250 and in particular a number of 30 - 150 sections has proven to be advantageous. On the one hand, a sufficient number of values could be assigned to the section. On the other hand, the sections in the belt conveyor system can be identified. With an advantageous section size, an alarm in a section can be physically clearly assigned to an area of the belt conveyor system. A size of a section that represents at least three, preferably 5 to 25 measurements of a time series is also advantageous for the number of data points per section. In this way, the quality of the measurements can be improved using average values. If sections of the belt conveyor system are chosen to be equidistant, this can also mean an equal number of measured values in the time series, i.e. a section of equal length.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren wobei die Anzahl der Abschnitte der Anfangsdaten mit 30 - 150 Abschnitten gewählt wird, wobei den Abschnitten je eine definierte Länge der Gurtförderanlage zugewiesen wird.Also advantageous is a method in which the number of sections of the initial data is chosen to be 30 - 150 sections, with each section being assigned a defined length of the belt conveyor system.

Eine Gurtförderanlage wird oft über längere Strecken mit unterschiedlichen geographischen Randbedingungen geführt. Dabei kann es vorteilhaft sein, beispielsweise Anlagenabschnitte mit starker Steigung genauer zu betrachten. Anlagenabschnitte die gleichförmig in der Ebene verlaufen, können dementsprechend weniger genau betrachtet werden. In dem Verfahren dieser Erfindung kann das berücksichtigt werden, indem beispielsweise mehr und kürzere Abschnitte in Bereichen mit großer Steigung betrachtet werden. Zu diesem Zweck werden unterschiedlich lange Abschnitte betrachtet, wobei jedem Abschnitt eine zeitlich oder örtlich definierte Länge zugewiesen wird.A belt conveyor system is often guided over long distances with different geographical conditions. It can be advantageous to take a closer look at system sections with steep gradients, for example. System sections that run uniformly on the plane can therefore be viewed less closely. In the method of this invention this can be taken into account by, for example, considering more and shorter sections in areas of high gradient. For this purpose, sections of different lengths are considered, with each section being assigned a length that is defined in terms of time or location.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren wobei in einem weiteren Verfahrensschritt den Abschnitten eine Förderhöhe (h) zugeordnet wird.Also advantageous is a method in which a delivery height (h) is assigned to the sections in a further method step.

Die Förderhöhe bezeichnet Veränderung der Höhe, die das Schüttgut bei der Förderung auf der Gurtförderanlage erfährt. Die Höhe bezieht sich dabei auf die Geographische, also inwieweit ein definierter Ort über oder unter dem Meeresspiegel liegt. Die Förderhöhe nimmt einen positiven Wert ein, wenn das Schüttgut eine Steigung hoch gefördert wird. Die Förderhöhe hat einen direkten Einfluss auf den Energieverbrauch der Gurtförderanlage, der sich aus dem Produkt von Masse des Schüttguts und der Förderhöhe und der Schwerkraft ergibt. Bei einer Betrachtung einzelner Abschnitte ist es vorteilhaft, die Förderhöhe für jeden Abschnitt zu berücksichtigen, da so die Berechnung verbessert wird, und die Relevanz der betrachteten Daten besser eingeordnet werden kann.The conveying height refers to the change in the height that the bulk material experiences when being conveyed on the belt conveyor system. The height refers to the geographical area, i.e. the extent to which a defined location is above or below sea level. The delivery height takes on a positive value when the bulk material is conveyed up an incline. The conveying height has a direct influence on the energy consumption of the belt conveyor system, which results from the product of the mass of the bulk material and the conveying height and gravity. When considering individual sections, it is advantageous to take the funding height into account for each section, as this improves the calculation and allows the relevance of the data under consideration to be better classified.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt Zeitreihen von Umgebungsdaten erfasst werden und diese für die Leistungsregelung und/oder die Korrektur der Betriebsdaten verwendet werden.Also advantageous is a method in which, in a further method step, time series of environmental data are recorded and these are used for power control and/or correction of the operating data.

Umgebungsdaten können dabei Temperatur, Feuchte und/oder Niederschlag umfassen. Eine Korrektur der Leistungsregelung kann dabei beispielsweise das erhöhte Beladungsgewicht aufgrund von Niederschlägen berücksichtigen. Weiterhin können Umgebungsdaten auch Zustandsdaten der Gurtförderanlage umfassen, wie beispielsweise Temperaturen der Antriebe, Druckmessungen, oder Positionsdaten des Fördergurtes.Environmental data can include temperature, humidity and/or precipitation. A correction to the power control can, for example, take into account the increased load weight due to precipitation. Furthermore, environmental data can also include status data of the belt conveyor system, such as temperatures of the drives, pressure measurements, or position data of the conveyor belt.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren, wobei die Beladung der Gurtförderanlage mittels Beladungsregelung reduziert wird, wenn der Betriebswert eines Abschnitts einen kritischen Wert überschreitet.Also advantageous is a method in which the loading of the belt conveyor system is reduced by means of loading control when the operating value of a section exceeds a critical value.

Der kritische Wert, bezeichnet dabei die Belastungsgrenze eines Abschnitts. Dabei kann sich diese Belastungsgrenze auf verschiedene Eigenschaften beziehen, die zu einem Ausfallen des Abschnitts der Gurtförderanlage beitragen können. Die Belastungsgrenze kann beispielsweise von Verschleiß, Antriebsleistung, Gurtbeschaffenheit beeinflusst werden. Aber auch temporäre Faktoren, wie Betriebstemperatur, Zunahme des Gewichts aufgrund von Regen oder anderen Umwelteinflüssen können von dem Verfahren dieser Erfindung berücksichtigt werden. Die Beladung mit Schüttgut wird dabei beispielsweise gerade so weit reduziert, dass die Gurtförderanlage das Schüttgut ohne Ausfälle über alle Abschnitte transportieren kann. Eine detaillierte Betrachtung aller Abschnitte kann so eine vorausschauende Regelung ermöglichen, die beispielsweise in einer sogenannten „feed forward“ Steuerung umgesetzt wird.The critical value refers to the load limit of a section. This load limit can relate to various properties that can contribute to a failure of the section of the belt conveyor system. The load limit can be influenced, for example, by wear, drive power and belt quality. But temporary factors such as operating temperature, increase in weight due to rain or other environmental influences can also be taken into account by the method of this invention. For example, the loading of bulk material is reduced just enough so that the belt conveyor system can transport the bulk material across all sections without failures. A detailed consideration of all sections can enable predictive control, which is implemented, for example, in a so-called “feed forward” control.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren wobei die Geschwindigkeit der Gurtförderanlage auf die maximal mögliche Geschwindigkeit angepasst wird, bei der eine kritische Abweichung in einem Abschnitt der Gurtförderanlage unterschritten wird.Also advantageous is a method in which the speed of the belt conveyor system is adjusted to the maximum possible speed at which a critical deviation in a section of the belt conveyor system is undershot.

Neben einer Beladungsregelung ist auch eine Geschwindigkeitsregelung in diesem Verfahren möglich, um in einzelnen Abschnitten Ausfälle der Gurtförderanlage zu vermeiden. Die kritische Abweichung bezeichnet dabei die Veränderung des Energieverbrauchs in einem Abschnitt der Gurtförderanlage, wobei ein vorher festgelegter Wert überschritten wird und ein Ausfall wahrscheinlicher wird. Ein Ausfall der Gurtförderanlage kann dabei beispielsweise durch blockierte Tragrollen, Beschädigungen an dem Fördergurt oder Überlastungen an Antrieben und Getrieben erfolgen. Um derartige Ausfälle zu vermeiden, kann die Geschwindigkeit so weit reduziert werden, dass der Energieverbrauch reduziert und eine zu hohe Beladung pro Längeneinheit der Gurtförderanlage vermieden wird. Eine Geschwindigkeitsregelung kann dabei auch in Kombination mit einer Beladungsregelung erfolgen.In addition to load control, speed control is also possible in this process in order to avoid failures of the belt conveyor system in individual sections. The critical deviation refers to the change in energy consumption in a section of the belt conveyor system, whereby a predetermined value is exceeded and a failure becomes more likely. This can result in a failure of the belt conveyor system For example, due to blocked support rollers, damage to the conveyor belt or overloading on drives and gears. In order to avoid such failures, the speed can be reduced to such an extent that energy consumption is reduced and an excessive load per unit length of the belt conveyor system is avoided. Speed control can also be carried out in combination with load control.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren bei dem die zeitliche Veränderung der Abweichung zwischen Betriebsdaten und Referenzdaten berechnet wird, wobei ein Alarm ausgegeben wird, wenn die zeitliche Veränderung in einem Abschnitt der Gurtförderanlage von der durchschnittlichen zeitlichen Veränderung abweicht.Also advantageous is a method in which the temporal change in the deviation between operating data and reference data is calculated, with an alarm being issued if the temporal change in a section of the belt conveyor system deviates from the average temporal change.

Eine abschnittsweise Betrachtung der Gurtförderanlage ermöglicht ein genaues Betrachten von Verschleiß und zeitlicher Veränderung des Verschleißes. In Versuchen zu dem Verfahren dieser Erfindung hat sich gezeigt, dass zeitlich kurz vor Ausfällen oft eine stärkere Veränderung im Energieverbrauch zu sehen ist. Daher ist es vorteilhaft, die zeitliche Veränderung genau zu betrachten. Weicht diese vom gleichmäßigen Verschleiß ab, kann das ein Hinweis auf ein Problem in einem Abschnitt sein. So können beispielsweise blockierte Tragrollen, erhöhte Reibung in beschädigten Lagern oder Ansammlungen von Schüttgut außerhalb des Gurtes zu Ausfällen führen. Mit der detaillierten Betrachtung verschiedener Abschnitte können derartige Probleme bereits identifiziert und behoben werden, bevor es zu größeren Ausfällen kommt.A section-by-section view of the belt conveyor system enables a precise look at wear and changes in wear over time. Experiments with the method of this invention have shown that a greater change in energy consumption can often be seen shortly before failures. It is therefore advantageous to take a close look at the change over time. If this deviates from uniform wear, this could be an indication of a problem in a section. For example, blocked idlers, increased friction in damaged bearings or accumulation of bulk material outside the belt can lead to failures. By looking at different sections in detail, such problems can be identified and resolved before major failures occur.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren, wobei der Fördergurt zumindest eine mitlaufende Sensoreinheit umfasst, die geeignet ist, Spannung und/oder Vibrationen in dem Fördergurt aufzunehmen, wobei die Messwerte der Sensoreinheit an die Steuerung der Gurtförderanlage übermittelt werden.Also advantageous is a method in which the conveyor belt comprises at least one rotating sensor unit which is suitable for recording tension and/or vibrations in the conveyor belt, the measured values of the sensor unit being transmitted to the control of the belt conveyor system.

Eine zusätzliche mitlaufende Sensoreinheit in dem Fördergurt kann ein Zuordnen von Veränderungen in der Gurtförderanlage zu einem Abschnitt verbessern. Dabei werden Spannungen und/oder Vibrationen, die nur in einem Abschnitt auftreten diesem zugeordnet, während gleichmäßige Veränderungen dem Fördergurt selbst zugeordnet werden können. Die Sensoreinheit kann neben Spannungen und/oder Vibrationen auch einen Temperatursensor und/oder Feuchtesensor umfassen, um weiterhin auch Umwelteinflüsse an der Gurtförderanlage in der Regelung zu berücksichtigen. An additional moving sensor unit in the conveyor belt can improve the allocation of changes in the belt conveyor system to a section. Tensions and/or vibrations that only occur in one section are assigned to this section, while uniform changes can be assigned to the conveyor belt itself. In addition to voltages and/or vibrations, the sensor unit can also include a temperature sensor and/or humidity sensor in order to also take environmental influences on the belt conveyor system into account in the control.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren, wobei die Messwerte der mitlaufenden Sensoreinheit den Abschnitten der Gurtförderanlage zugeordnet werden. Eine zeitliche Zuordnung von Messwerten der umlaufenden Sensoreinheit, ermöglicht eine weitere Validierung und verbesserte Zuordnung von Veränderungen in der Gurtförderanlage. So können Wartungsarbeiten gezielter durchgeführt werden, und eine Lokalisation von Problemen an der Gurtförderanlage wird erleichtert.A method is also advantageous in which the measured values of the rotating sensor unit are assigned to the sections of the belt conveyor system. A temporal assignment of measured values from the rotating sensor unit enables further validation and improved assignment of changes in the belt conveyor system. This means that maintenance work can be carried out more specifically and it is easier to localize problems on the belt conveyor system.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer Figur erläutert.The invention is explained below with reference to a figure.

1 zeigt eine schematische vereinfachte nicht maßstäbliche Systemdarstellung einer Gurtförderanlage 1, geeignet das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Gurtförderanlage 1 umfasst einen Fördergurt 4, einen Antrieb 5 und eine Prozessregelung 11. Der Antrieb 5 wird dabei mittels einer Leistungsregelung 6 geregelt, wobei die Leistungsregelung 6 einen nicht bildlich dargestellten Frequenzumrichter umfassen kann, geeignet die Geschwindigkeit und/oder das Drehmoment des Antriebs 5 und damit seine Leistung zu regeln. Die Prozessregelung 11 umfasst die Leistungsregelung 6, ein Steuerungssystem 7 und eine Visualisierung 8, die miteinander verbunden sind. Dabei können Elemente der Prozessregelung 11 auch über eine Internet- oder Datenverbindung an die Gurtförderanlage 1 angebunden sein, und somit nicht lokal an der Gurtförderanlage 1 angeordnet sein. Insbesondere kann die Visualisierung 8 über mobile Endgeräte dargestellt werden, dies kann sowohl über eine lokales Funknetzwerk als auch über eine Internetverbindung beispielsweise in Form einer sogenannten Cloud-Applikation umgesetzt werden. Die Visualisierung 8 ist weiterhin geeignet, Alarmwerte darzustellen und/oder Informationen, insbesondere den spezifischen Energieverbrauch zu den Abschnitten z der Gurtförderanlage 1 anzuzeigen. Der Fördergurt 4 wird mit einer Vielzahl von Tragrollen 3 gestützt. Die Beladung von Schüttgut 2 erfolgt mittels einer Beladungsvorrichtung 10, wobei die Beladungsvorrichtung 10 geeignet ist, eine Änderung der Beladungsrate zu erwirken. Die Gurtförderanlage 1 ist in eine Vielzahl von Abschnitten z unterteilt, wobei der erste Abschnitt z₁ mittels der Beladungsvorrichtung 10 mit dem Schüttgut 2 beladen wird. In dem letzten Abschnitt z_n wird das Schüttgut 2 wieder von dem Fördergurt 4 entladen. Erfindungsgemäß kann die Gurtförderanlage 1 mittels Beladungssensor 12 kontinuierlich die Beladungsrate messen. Der Beladungssensor 12 ist mit dem Steuerungssystem und/oder der Prozessteuerung verbunden. Weiterhin kann der Fördergurt 4 der Gurtförderanlage 1 zumindest eine mitlaufende Sensoreinheit 9 umfassen. Wobei die mitlaufende Sensoreinheit 9 Messwerte von Vibrationen, Spannungen im Fördergurt und/oder Temperaturen ermitteln und an das Steuerungssystem 7 und/oder an die Prozessregelung 11 übermittelt. 1 shows a schematic, simplified, not to scale, system representation of a belt conveyor system 1, suitable for carrying out the method according to the invention. The belt conveyor system 1 comprises a conveyor belt 4, a drive 5 and a process control 11. The drive 5 is controlled by means of a power control 6, the power control 6 being able to include a frequency converter (not shown), suitable for the speed and/or the torque of the drive 5 and thus regulate its performance. The process control 11 includes the power control 6, a control system 7 and a visualization 8, which are connected to one another. Elements of the process control 11 can also be connected to the belt conveyor system 1 via an Internet or data connection, and therefore cannot be arranged locally on the belt conveyor system 1. In particular, the visualization 8 can be displayed via mobile devices; this can be implemented both via a local radio network and via an Internet connection, for example in the form of a so-called cloud application. The visualization 8 is also suitable for displaying alarm values and/or information, in particular the specific energy consumption for the sections z of the belt conveyor system 1. The conveyor belt 4 is supported by a large number of support rollers 3. The loading of bulk material 2 takes place by means of a loading device 10, the loading device 10 being suitable for bringing about a change in the loading rate. The belt conveyor system 1 is divided into a plurality of sections z, with the first section z ₁ being loaded with the bulk material 2 by means of the loading device 10. In the last section z _n the bulk material 2 is unloaded again from the conveyor belt 4. According to the invention, the belt conveyor system 1 can continuously measure the loading rate using the loading sensor 12. The load sensor 12 is connected to the control system and/or the process control. Furthermore, the conveyor belt 4 of the belt conveyor system 1 can include at least one rotating sensor unit 9. The rotating sensor unit 9 determines measured values of vibrations, tensions in the conveyor belt and/or temperatures and transmits them to the control system 7 and/or to the process control 11.

2 zeigt eine schematische vereinfachte nicht maßstäbliche Systemdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Gurtförderanlage 1. In 2 sind die Abschnitte z nicht äquidistant, sondern in unterschiedlicher Abschnitt-Länge L ausgeführt. Bei der Beschriftung in 2 ist das symbolisch nur für den zweiten Abschnitt z gezeigt. Mittels unterschiedlicher Abschnitt-Längen L können den einzelnen Abschnitten auch unterschiedlichen Abschnitt-Förderhöhen hz zugeordnet werden. Diese Ausführungsform erfordert zwar einen zusätzlichen Konfigurationsaufwand, kann aber für Teile der Gurtförderanlage 1, die beispielsweise eine höhere Belastung erfahren auch eine detailliertere Betrachtung ermöglichen. So können in diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft einzelne Tragrollen 3 einzelnen Abschnitten zugewiesen werden, um Defekte von Tragrollen 3 schnell zu identifizieren. Ein Teil der Gurtförderanlage, der eine größere Förderhöhe h, hz überwinden muss, kann so auch mit mehreren Abschnitten z überwacht werden. Während ein Teil der Gurtförderanlage ohne größere Belastung, beispielsweise eine ebene Förderstrecke, mittels längerer Abschnitt-Längen L weniger detailliert überwacht werden kann. 2 shows a schematic, simplified, not-to-scale system representation of a further embodiment of the belt conveyor system 1. In 2 the sections z are not equidistant, but have different section lengths L. When labeling in 2 This is shown symbolically only for the second section z. Using different section lengths L, different section delivery heights hz can also be assigned to the individual sections. Although this embodiment requires additional configuration effort, it can also enable a more detailed consideration of parts of the belt conveyor system 1 that, for example, experience a higher load. In this exemplary embodiment, individual support rollers 3 can advantageously be assigned to individual sections in order to quickly identify defects in support rollers 3. A part of the belt conveyor system that has to overcome a greater conveying height h, hz can also be monitored with several sections z. While a part of the belt conveyor system without major load, for example a flat conveyor section, can be monitored in less detail using longer section lengths L.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: GurtförderanlageBelt conveyor system
22: SchüttgutBulk goods
33: Tragrollesupport roller
44: Fördergurtconveyor belt
55: Antriebdrive
66: LeistungsregelungPerformance control
77: SteuerungssystemControl system
88th: VisualisierungVisualization
99: Mitlaufende SensoreinheitMoving sensor unit
1010: BeladungsvorrichtungLoading device
1111: ProzessregelungProcess control
1212: Beladungssensor Load sensor
hH: FörderhöheDelivery height
z1z1: Erster Abschnittfirst section
ze.g: AbschnittSection
znzn: n-ter Abschnitt oder letzter Abschnittnth section or last section
LL: Abschnitt-LängeSection length
hzhz: Abschnitt-FörderhöheSection head

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 3317619 B1 [0003]

Claims

Method for the energy-efficient operation of a belt conveyor system (1) for bulk goods (2), in particular for use in mining, wherein the belt conveyor system has a conveyor belt (4), at least one drive (5) with a power measurement, a plurality of support rollers (3) and at least one Loading sensor comprises, wherein the belt conveyor system is suitable for picking up bulk material (2) in a first section (z ₁ ) on the conveyor belt (4), transporting at least one further section (z) and releasing it again in a last section (z _n ), thereby characterized in that at least the following process steps are carried out using the control system (7): a. Entering initial data for the belt conveyor system (1) of at least length, conveying height and number of sections b. Creating a time series of energy consumption and loading over at least one revolution of the conveyor belt (4) and at least a period of 10 minutes, with changing loading c. Calculate reference data from the time series on the specific energy consumption for each section d. Creation of operating data from continuous time series of energy consumption in the operation of the belt conveyor system. Comparing the operating data with the reference data for each section f. Calculating the deviation and change over time in the deviation between the reference data and the operating data for each section g. Adjusting power control (6) depending on the deviation of operating data and reference data.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that in a further method step an alarm value is generated in the event of a deviation between reference data and operating data in a section, the alarm value being assigned to a section of the belt conveyor system.

Procedure according to Claim 1 or Claim 2 , characterized in that in a further method step, the reference data is corrected using time series of the operating data, at least one time series of the operating data relating to the energy consumption over at least one revolution of the conveyor belt (4) and at least a period of 15 minutes, with changing load, being used .

Method according to one of the preceding claims, characterized in that 30 - 300 sections are selected for the number of sections of the initial data, the sections equidistantly dividing the length of the belt conveyor system.

Procedure according to one of the previous ones Claims 1 until 3 , characterized in that 30 - 150 sections are selected for the number of sections of the initial data, with each section being assigned a defined length of the belt conveyor system.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a further method step a delivery head (h) is assigned to the sections.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a further method step, time series of environmental data are recorded and these are used for power control and/or correction of the operating data.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the loading of the belt conveyor system is reduced by means of loading control when the operating value of a section exceeds a critical value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the speed of the belt conveyor system is adjusted to the maximum possible speed at which a critical deviation in a section of the belt conveyor system is undershot.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temporal change in the deviation between operating data and reference data is calculated, an alarm being issued if the temporal change in a section of the belt conveyor system deviates from the average temporal change.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the conveyor belt (4) comprises at least one traveling sensor unit (9) which is suitable for recording tension and/or vibrations in the conveyor belt (4), the measured values of the traveling sensor unit (9 ) are transmitted to the control of the belt conveyor system.

Procedure according to Claim 10 , characterized in that the measured values of the rotating sensor unit (9) are assigned to the sections of the belt conveyor system.