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Die Erfindunq betrifft eine Anordnung zur Erfassung von Be-
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triebsdaten, insbesondere des Ofenqanges von Koksofenbatterien, bei
de r mehreren Ofenkammern eine Koksausdrückmaschine zugeordnet ist, auf der eine
mit einem elektrischen Antrieb versehene Druckstanqe angeordnet ist, welche in jede
Ofenkammer einfahrbar ist und bei Vorwärtsfahrt bis zum Erreichen des gegenüberliegenden
Ofenkammerendes den Kokskuchen ausdrückt, wobei der Ofengang durch Messung der Leistung
des Druckstangenantriebsmotors gekennzeichnet und Schwellwerte vorgegeben werden.
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Für den geordneten Betrieb von Koksofenbatterien ist einerseits die
Einhaltung eines sogenannten Ofenfahrplanes eine unerläßliche Voraussetzung. Andererseits
ist die gleichmäßige Fahrweise einer ganzen Kokerei bis zum Bezug vorbestellter
Fremdenergie u.a.
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vom reibungslosen Verlauf des Ofenbetriebes abhängig. Grundlage h-ierfür
ist die bei qleichbleibender Beschaffenheit der Kokskohle und unveränderten Heizungsbedinqunqen
für sämtliche Ofen qleiche Betriebszeit, die sich aus der Zahl der vorhandenen Öfen
und der Zahl der in 24 Stunden zu drückenden Ofen ergibt.
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Dagegen bedeutet die Garungszeit die Anzahl der Stunden vom Beqinn
des Füllens eines Ofens bis zum Decken, d.h. Schließen der Verbindung zwischen Steiqrohr
und Vorlage. Bestimmende Faktoren für die Garunsszeit sind Kohleeiqenschaften, Verkokungstemperatur
und die Ofenbauart.
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Im Ofenfahrplan ist die Reihenfolge der zu drückenden Ofen mit der
Uhrzeit festgelegt. Der Plan wird täglich neu erstellt, unter Einbezug etwa vorausgegangener
Betriebsstörungen.
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Für die Kontrolle des Arbeitsablaufes benötigt man u.a. die Zeitpunkte,
zu denen bestimmte Öfen gedrückt worden sind. Ausserdem benötigt man eine schriftliche
Unterlage, welche eine Beurteilunq erlaubt, oh betriebliche Mängel vorliegen und
qeqebenenfalls worauf diese Mängel zurückgeführt werden müssen.Der
Ofenganq
ist ein wichtiqes ilfsmitte dieser Art.
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Unter schwerem oder leichtem Ofenganq versteht man im wesentlichen
den Widerstand,den die ausqeqarte Ofenkammerfüllung dem Ausdrücken des glühenden
Kokses entgegensetzt.
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Leichter Ofenganq ist eine betriebliche Voraussetzung für die korrekte
Einhaltung des Ofenfahrplanes und die Erhaltung der Ofenkammern.
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Es ist bekannt, den Ofengang auf der Ausdrückmaschine durch Aufzeichnen
der Stromaufnahme des Druckstanqenantriebsmotors auf einem fortlaufenden Schreibstreifen
analog wiederzugeben, um daraus den Energiebedarf abzuschätzen. Hierdurch kann jedoch
nur eine selbsttätige Kontrolle des Maschinisten erreicht werden, die Aussagen darüber
qestattet, ob eine über eine Zeiteinheit bestimmte Anzahl von Öfen plangemäß gedrückt
worden ist.
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Dem so gewonnenen Schreibstreifen sind jedoch keine eindeutigen Meßgrößen
für den Ofengang zu entnehmen. Wenn z.B. bei schwergängigen Öfen die Druckstange
zeitlich versetzt mehrfach auf den Koks aufgefahren wird, treten auch mehrere Leistunqsspitzen
auf, die sich nicht mehr einem oder mehreren Ofen eindeutig zuordnen lassen, so
daß im Ergebnis eine eindeutige Unterlage über den Ofengang nicht erzielt wird.
Außerdem lassen sich auch die an mehreren Tagen gewonnenen Schreibstreifen nicht
mehr mit ausreichender Aussagekraft miteinander vergleichen, weil die Leistungsspitzen
nicht eindeutig einander zugeordnet werden können. Die nachträgliche Verfolqunq
einer sich allmählich aufbauenden Schwergängigkelt einzelner Ofen bleibt erfolglos.
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Es ist auch nachteilig, daß derartige Schreibeinrichtungen mit Meßwerken
als Folie von Stößen und Vibrationen der Maschine innerhalb kurzer Zeit unbrauchbar
wurden. Auch kann es bei ruckartigen Bewegungen der Maschine zu Auslenkungen der
Schreibfeder,
die in keinem Zusammenhang mit der Stromaufnahme standen,
kommen.
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Es ist auch bekannt, die Stromaufnahme der qesamten Ausdrückmaschine
zu messen und auf einem Schreibstreifen über die Zeit festzuhalten. Diese Messungen
werden am Fahrdraht der Ausdrückmaschine und daher stationär außerhalb der Ausdrückmaschine
vorgenommen. Die so gewonnenen Stromdaten enthalten Meßwerte, die nicht zum eiqentlichen
Druckvorgang gehören, z.B. die abqebremste Fahrt der Druckstange bis zur Ofenöffnun,
der Rückwärtslauf der Druckstange nach dem Drücken eines Ofens, die Stromaufnahme
des Motors der Planierstange und des Fahrmotors der Ausdrückmaschine. Es ist nicht
auszuschließen, daß zwei Druckmaschinen gleichzeitig in einem Meßstromkreis unterschiedlich
arbeiten. Dann werden auch die Stromaufnahmen beider Maschinen gleichzeitiq geschrieben.
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Der Erfindunq liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs
bezeichneten Art, die auf der Ausdrückmaschine selbst angeordnet ist, zu schaffen,
welche weitgehend selbsttätig die erforderlichen Leistungswerte des Druckstangenantriebsmotors
liefert, die der Uhrzeit und den Ofen einzeln zuzuordnen sind und außerdem weitere
Meßwerte erbrinqt, welche zusammen mit den l,eistungswerten genaue Aussagen über
den Ofenqang n und den Betriebsablauf beim Drücken des Kokses ermöglichen.
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Gemäß der Erfindunq wird diese Aufqabe dadurch gelöst, daß die selbsttti
über Kontakte beim Einfahren der Druckstange in eine Ofenkammer eingeleiteten und
beim Erreichen des betreffenden Kammerendes abgeschlossenen Messungen in der kontinuierlichen
Erfassung der Wirkleistung des Dr-uckstangenantriebsmotors durch einen Meßumformer
besteht, der Meßwerte in Form
eines eingepragten Stromes liefert,
deren Maximalwert von einem Spitzenwert-Halteverstärker erfaßbar ist, während die
Meßwerte davon unabhängig in eine proportionale Impulsfrequenz umsetzbar sind, die
ein Zählerbiock in Form von Einzelimpulsen summiert, und daß für die Meßwertaufzeichnungein
Digitaldruckwerk vorgesehen ist, auf dem die maximale Wirkleistung sowie die aus
den summierten Einzel impulsen gewonnene elektrische Arbeit zusammen mit der Uhrzeit
sowie einer Ofenkennung ausdruckbar sind.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß man die beim Ausdrücken
des Kokses an der Druckstange abgenommene elektrische Leistung und die elektrische
Arbeit messen muß, um eindeutige Aussagen machen zu können, und daß man deswegen
das Wirkleistungssiqnal im Spitzenwert-Malteverstärker unabhängig von der ihm proportionalen
Impulsfrequenz verfolgen muß, die ihrerseits gezählt und zum Arbeitsaufwand während
eines Ausdrückvorganges summiert werden muß. Dann ist es nämlich möqlich, einer
Ofenkammer unmittelbar eine Leistung und dieser eine elektrische Arbeit zuzuordnen,
wodurch die Betriebsbedingungen innerhalb der Ofenkammer transparent werden. Sie
ergeben sich dann nicht nur aus der Leistung, sondern auch noch aus der Arbeit,
die beim Ausdrücken geleistet wird Normaler Ofengang liegt vor bei Meßwerten, die
die Schwellwert für die Meßgrößen Leistung und Arbeit nicht überschreiten. Die unabhängig
voneinander wählbaren Schlveilwerte sind Erfahrungsgro8en, die nach kurzer Betriebszeit
der Meßeinrichtung festgelegt werden können. Meßwerte unterhalb dieser Schwellwerte
deuten auf einen absolut reibungslosen Ofenbetrieb hin.
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Erschwerter Ofengang läßt sich durch ein Sonderzeichen z.B.
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+ kennzeichnen, wenn der Schwellwert für Leistung oder
Arbeit
oder für beide Meßgrößen überschritten worden ist.
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Aufgrund der qetrennten Erfassung von Leistung und Arbeit sind folgende
Differenzierungen möglich:Der Schwellwert Leistung wurde überschritten, der Meßwert
Arbeit blieb unterhalb seines Schwellwertes.
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Aussage: Für die Beschleunigung des Ofenbesatzes war kurzzeitig eine
das Normalmaß überschreitende Leistung erforderlich, dann verlief das Ausdrücken
normal. Die Ursache kann darin zu suchen sein, daß der Koks in Türnähe am Anfang
oder am Ende des Ofens festgesessen hat, z.B. bedingt durch eine während der Verkokung
ungenügend abdichtende Ofentür.
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Der Schwellwert Arbeit wurde überschritten, der Meßwert Leistung blieb
unterhalb seines Schwellwertes.
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Aussage: Der Koks hat für eine längere Zeit dem Drücken größeren Widerstand
entgegengesetzt. Größerer Widerstand bedeutet eine höhere Leistungsforderung und
ist zusätzlich mit einer Drehzahlabsenkunq des Druckstangenmotors verbunden. Das
Produkt aus Leistung und Zeit wird zwangsläufig größer.
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Hieraus läßt sich schließen, daß ein größerer Anteil von kleinstückigem
Koks vorliegt. Die Bildung von kleinstückigem Koks wird u.a. durch ungünstige Veränderunq
der Kohlenmischung oder fehlerhafter Beheizung begünstigt.
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In einem anderen Fall erscheinen durch mehrfaches Anfahren des Druckstangenmotors
mehrere Meßwertkolonnen, die nicht durch Leerzeilen auf dem Druckstreifen abgesetzt
sind.
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Aussage: Die Position der Druckmaschine vor dem Ofen war ungenau,
dadurch wurden nachtr:i7liche Korrekturen erforderlich.Ein Koksofen hat z.B. eine
Länge von mehr als 10 m und eine Kammerbreite von 0,40 bis 0,45 m. Durch diese relativ
schmale Kammer muß die Druckstange zentrisch bis zum Ofenende gefahren werden, ohne
dabei mit dem Druck schild an einer Kammerwand anzuecken und dadurch Ofenschäden
zu verursachen.
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Der Schwellwert für Leistung wurde überschritten, und es erscheinen
mehrere, nicht abgesetzte Meßwertkolonnen mit fallender Tendenz der Leistung und
steigenden Meßwerten für die Arbeit.
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Aussage: Festsitzender Koks.
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Der Maschinist nimmt mehrfach Anlauf mit der Druck stange und boxt"
den Koks, um den Ofen trotz Festsitzen zu drücken und damit seine Ofenanzahl einzuhalten.
Diese Methode ist fraglich; es kann zu Schäden am Ofen und durch Stauchen des Besatzes
zu weiteren Verdichtungen führen.
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Schwerer Ofengang, der sich ebenfalls durch Meßwerte mit einem Sonderzeichen
z.B. "#" kennzeichnen läßt.
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Die Meßgröße Leistung nimmt einen Meßwert in Höhe des Meßbereichsendes
an. Der Meßwert für Arbeit bleibt in der Regel klein.
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Aussage: Der Koks hat sich durch mangelhaftes Schwinden nicht hinreichend
genug von den Kammerwänden abgesetzt. Der Druckstangenmotor wird sofort nach dem
Auffahren auf den Koks bis zum Stillstand abgebremst.
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Ein solcher Ofen kann nicht ohne zusatzliche Maßnahmen gedrückt werden.
Die Ursache ist in der Regel in der Kokskohle zu suchen.
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Da man erfindungsgemäß die Messungen durch die Kontakte auf die Ofenkammer
selbst und auf die Vorwärtsfahrt der Druckstange beschränkt, unterdrückt die erfindungsgemäße
Anlaqe damit auch sämtliche Meßwerte, die die gewünschten Messungen verfälschen
würden. Darüberhinaus führt die Zwangsläufigkeit der Messungen zu einer wesentlichen
Anhebung des Mechanisierungsgrades. Man kann es daher dem Maschinisten überlassen,
die Ofenkennung von Hand einzugeben, obgleich auch dieser Vorgang noch mechanisiert
werden könnte.
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Zunächst ist das Ergebnis der Erfindunq eine ausgedruckte Un-Unterlage
mit digitalen Meßwerten der Uhrzeit, der Ofenkennung, sowie der maximalen Wirkleistung
und der insgesamt auftretenden elektrischen Arbeit beim Koksausdrücken aus der betreffenden
Ofenkammer. Diese Unterlage läßt die Einhaltung des Ofenfahrplanes unmittelbar erkennen
und liefert aufgrund ihrer den Ofenkammern einzeln zugeordneten Wirkleistungs- und
Arbeitswerte ein MaB für den Ofengang, der seinerseits u.a. vom Zustand der Kammerwände
und von der Verkokbarkeit der jeweiligen Kokskohle abhängt. Daher kann man Verschlechterungen
oder Verbesserungen der Kokskohle schneller als bisher ermitteln und gegebenenfalls
Gegenmaßnahmen treffen. Man kann Schäden verhüten bzw. bereits eingetretene Schäden
an den Kammerwänden in einem frühen Stadium ermitteln und dadurch größere Schäden
durch alsbaldige Reparaturen vermeiden.
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Die Auswertunq einer solchen gedruckten Unterlage wird erfindungsgemäß
dadurch wesentlich erleichtert, daß der Drucker Schwellwertüberschreitungen der
Wirkleistung und/oder der Arbeit durch die ge X n % derzeichen zusätzlich ausdruckt.
Dann braucht man nämlich nicht Zahlenwerte miteinander zu vergleichen, sondern sieht
anhand der Kennungen, welche Ofenkammern besonders beachtet werden müssen.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Anordnung so ausgebildet,
daß sie mit einem Endschalter auf der AusdrUckmaschine zusammenwirkt. Kommt es bei
festsitzendem Koks zu einem vorzeitigen Abbruch des Druckvorganges, so werden die
Meßwerte erst nach Auslösen des Endschalters ausgedruckt, weil der am Ofenende befindliche
Kontakt nicht ausgelöst worden ist.
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Das kann man damit verbinden, daß auf dem Drucker ein weiteres Sonderzeichen
ausgedruckt wird.
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Kommt es zwischen der Betätigung der Schalter A und B oder C zum Anhalten
und Wiederanfahren der Druckstange, so erfolqt augenblicklich das Ausdrucken der
bis dahin erzielten Meßwerte.
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Die Leistunqsspitze wird dabei für jeden Fahrabschnitt neu gebildet,
während die Integration der Arbeit bis zur Cæsamb eit für den Druckvorgang durchgehend
verläuft.
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Da man die erfindungsgemäße Anordnung elektronisch ausbildet, kann
man sie auch mit einer Sonderstromversorgung ersehen.
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Durch entsprechende Auswahl der elektronischen Bausteine kann dem
robusten Betrieb auf der Ausdrückmaschine Rechnung qetragen werden, der durch Vibrationen,
Schocks, erhöhte Temperatur sowie elektrische und magnetische Störfelder gekennzeichnet
ist.
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Unterbrechungen der Hilfsenergie treten bei eigener Stromversorgung
der erfindungsgemäßen Anlage nicht auf, so daß ein Abheben eines Schleifers vom
Fahrdraht auch keinen Datenverlust bedeutet.
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Die Meßeinrichteng ist m Führerstand des Maschinisten kompakt angebracht.
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Die Erfindunq wird im folgenden anhand eines Schaltschemas näher erläutert
aus dem das Prinzip der erfindungsgemäßen Anordnung hervorgeht.
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Ein elektronischer Meßumformer 1 bildet für die Wirkleistung des Druckstangenmotors
bei Vorwärtsfahrt kontinuierliche Meßwerte in Form eines eingepräqten Stromes (0...20mn),
der von einem Spitzenwert-Jtalteverstärker 2 verfolgt und unabhängig davon in eine
proportionale Impulsfrequenz 3 umgesetzt wird.
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Ein Disitalgerät 4 erfaßt den Maximalwert der Wirkleistung aus dem
lialteverstärker, zeigt diesen auf Leuchtziffern auf einem Panel im Führerstand
der Ausdrückmaschine an und stellt ihn nach Abschluß des Druckvorganges einem numerischen
Drucker 8 zur Verfügung.
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Die Impulsfrequenz gelangt auf einen elektronischen Zählblock 5, in
de die Einzelimpulse vom Beginn bis zum Abschluß des Druckvorganges summiert werden.
Der Zählerstand ist dann ein Maß für die beim Druckvorgang geleistete Arbeit; er
wird ebenfalls angezeigt und dem Drucker zugeführt.
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Eingeleitet wird die Messung automatisch durch Schließen eines Kontaktes
A bei der Einfahrt der Druckstange in den Koksofen, abgeschlossen wird sie im Normalfall
durch einen Kontakt B, der anspricht, sobald die Stange das gegenüberliegende Ende
des Ofens erreicht hat. Dann erfolgt selbsttätig der Ausdruck der Meßwerte, gemeinsam
mit der Uhrzeit 6 und der vom Maschinisten gemäß dem Ausführungsbeispiel vor dem
Druckvorgang eingetasteten Batterie und Ofennummer 7.
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Kommt es bei festsitzendem Koks zu einem vorzeitigen Abbruch des Druckvorganges,
so werden die Meßwerte erst nach dem vollständigen Zurückfahren der Stange auf der
Maschine ausgedruckt, sobald der Endschalter C ausgelöst worden ist.
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Am Drucker kann sich dann das nachstehende Diagramm ergeben: 1206
335 3209 168 + 1224 403 3542 248 + 1233 411 2345 133 1248 405 2768 070 1250 405
2567 158 1255 405 2000 200 + 1304 327 1855 t50 1315 421 2755 100 1320 421 1876 160
1345 322 1456 130 1400 349 1234 115 1410 318 1355 155 Die erste Spalte gibt die
Uhrzeit wieder, so daß ersichtlich ist, daß das Druckbild von 1206 bis 1410 Uhr
reicht. Die zweite Zahlenkolonne qibt die Ofenkennung wieder, aus der Batterie und
Ofenkammer ersichtlich sind. Die dritte Spalte zeigt die Maßeinheit kW und damit
den Maximalwert der Wirkleistung, die am Druckstanqenantriebsmotor abqenommen worden
ist. Die letzte Zahlenspalte zeigt die Maßeinheit kwh und damit die während des
Druckvorganges geleistete Gesamtarbeit.
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Die Pluszeichen kennzeichnen Meßwerte, die bei Drückvorangen gewonnen
wurden; bei denen der Koks zwar gedrückt werden konnte, die Leistungsspitze und/oder
die Arbeit jedoch einen für beide Kriterien getrennt einstellbaren Schwellwert überschritten
hat.
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Das Zeichen # bedeutet dageqen einen Drückvorgang, bei dem der Koks
so fest saß, daß es zu einem vorzeitigen Abbruch gekommen ist, wodurch der Endschalter
C, nicht aber der Endschalter B ausgelöst wurde. Fährt der Maschinist die Druckstanae
mehrfach auf den Koks auf (sogenannter Boxer), so erfolqt automatisch nach jedem
Auffahren der Ausdruck von Uhrzeit, Batterie und
Ofennummer, der
Leistungsspitze und der bis dahin aufgebrachten Arbeit. Nach Abschluß des Druckvorganges
erscheinen dann gegebenenfalls zusätzlich zu den rleßwerten die erwähnten Sonderzeichen.
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Ein anderer Ofen wird vom vorausgegangenen automatisch durch eine
Leerzeile im Druckbild abgesetzt.
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