DE29707245U1

DE29707245U1 - Regelung für ein Hochleistungsförderband im industriellen Einsatz

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Publication number: DE29707245U1
Application number: DE29707245U
Authority: DE
Original assignee: LAUSITZER BRAUNKOHLE AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens AG; Vattenfall Europe Mining AG
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2007-04-23

Description

GR 97 G 8540

It· · ·

Beschreibung

Regelung für ein Hochleistungsförderband im industriellen Einsatz
5

Die Erfindung betrifft eine Regelung für ein mittels zumindest eines Antriebs angetriebenes Förderbands oder eine förderbandähnliche Einrichtung im industriellen Einsatz, wobei Massengut, wie z.B. Abraum oder Rohstoffe, mittels des Förderbandes, das für eine Förderleistung von mindestens 5 Tonnen pro Stunde ausgelegt ist, transportiert werden.

Bei Tagebauanlagen werden Rohstoffe, wie z.B. Kohle, oft viele Kilometer auf Förderbändern bzw. förderbandähnlichen Einrichtungen transportiert. Bei diesem Transport wird viel elektrische Energie verbraucht. Vergleichbare Probleme treten auch beim Ferntransport von Rohstoffen sowie beim Transport von Kohle oder Abraum unter Tage auf.

0 Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Fördereinrichtung für industrielle Anlagen bzw. Massenförderanlagen mit einer Förderleistung von mindestens 5 Tonnen pro Stunde anzugeben, bei der der Energieverbrauch gegenüber bekannten Fördereinrichtungen merklich gesenkt werden kann. 25

Die Aufgabe wird durch eine Fördereinrichtung mit einer Regelung gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei wird die Geschwindigkeit des Förderbandes in Abhängigkeit der Menge des zu transportierenden Abraums bzw. der transportierenden Rohstoffe einge-0 stellt. Während Förderbänder bei bekannten Fördereinrichtungen ständig mit einer Geschwindigkeit gefahren werden, die im wesentlichen einer Geschwindigkeit entspricht, die für eine maximale Förderleistung notwendig ist, wird erfindungsgemäß die Geschwindigkeit an den Förderstrom angepaßt, wodurch sich der Bedarf an elektrischer Energie verringert. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung stellt die Regelung die Geschwindigkeit des Förderbandes derart ein, daß es voll oder

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weitgehend voll ausgelastet ist. Dieser Betriebspunkt entspricht in dem Sinne einem Optimum, als die Energieersparnis maximal ist.

In weiterer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Regelung eine Überwachungseinrichtung auf, die das Förderband, insbesondere zeitlich vorausschauend auf Überlast überwachend und Überlast des Förderbandes verhindernd, ausgebildet ist. Auf diese Weise wird durch die erfindungsgemäße Geschwindigkeitsanhebung eine Überlastung des Förderbandes vermieden. Besonders wichtig ist dabei die vorausschauende Überwachung, die es ermöglicht, das Förderband trotz seiner großen Trägheit rechtzeitig zu beschleunigen, um auf Lastspitzen in bezug auf den zu transportierenden Abraum oder die Rohstoffe zu reagieren.

Dabei richtet sich in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Geschwindigkeit des Förderbandes nach dem Maximalwert des zu transportierenden Abraums bzw. Rohrstoffs in ei-0 nem bestimmten Zeitintervall. Auf diese Weise werden heftige

Regelbewegungen in den Antrieben sowie mögliche Überlast aufgrund der Trägheit des Förderbandes verhindert. Das Zeitintervall ist dabei vorteilhafterweise größer als die Zeit für einen Hochlauf des Förderbandes auf maximale Geschwindigkeit. 25

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Fördereinrichtung zumindest eine Meßeinrichtung auf, mittels der die Menge des zu transportierenden Rohstoffes gemessen wird. Dabei erfolgt die Messung vorteilhafterweise so 0 früh, daß Sprünge in bezug auf die zu transportierende Menge von Abraum oder Rohstoffen so rechtzeitig detektiert werden, daß das Förderband auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden kann, die dem neuen Belastungszustand entspricht.

5 Um kostenintensive Schäden an der Fördereinrichtung zu verhindern, sind Steuerungen bzw. Regelung und/oder die Meßeinrichtung zumindest zweifach redundant ausgeführt, wobei die

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von ihnen gelieferten Werte gegeneinander verglichen werden. Weichen diese bei Zweifachredundanz voneinander ab, so wird das Förderband auf seine Maximalgeschwindigkeit beschleunigt Bei einer Mehrfachredundanz kann die fehlerhafte Komponente identifiziert und ausgegliedert werden.

In weiterer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Fördereinrichtung drehzahlgeregelte Antriebe, insbesondere drehzahlgeregelte Drehstrommotoren auf.

Die Energieeinsparung durch die erfindungsgemäße Fördereinrichtung ergibt sich wie folgt:

Einsparung von Verlustenergie W je Anlauf in Läuferwiderständen, Flüssigkeits- oder WirbelStromkupplungen herkömmlicher Antriebe beim Anlaufen mit Schlupfsteuerung:

3600

(D

Dabei ist P_n die Nennleistung der Motoren in kW, f die Anlaß-0 schwere, d.h. das mittlere Anlaufmoment, und t_A die Anlaufzeit in Sekunden.

Die äquivalente Verlustleistung P_vz während der Betriebszeit T_B errechnet sich wie folgt:

Pv₂ =

Dabei ist Z₃ die Anzahl der Anläufe pro Jahr.

Für die auf die Nennleistung P_n bezogene Verlustleistung gilt nach den Gleichungen (1) und (2)

Z_a t_A

3600 T_B

(3)

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Unter Berücksichtigung der Bedarfsleistung P₃ und des Lastgrades gilt für die Einsparung von Verlustleistung P_Vd verursacht durch den Dauerschlupf S₀ ohne Motorschlupf:

Dabei ist T|_L der Lastgrad, d.h. die mittlere Förderleistung Qm bezogen auf die Nennförderleistung Q_n und k die Bedarfsleistung P₃ bei Nennförderleistung bezogen auf die Nennleistung P_N/ d.h. K = P_B / Pn- Es ergibt sich eine Einsparung von Reibungs- und Walkleistung durch Anpassen der Bandgeschwindigkeit V an den Förderstrom Q gemäß den folgenden Berechnungen:

Die Reibungs- und Walkleistung bei konstanter Bandgeschwindigkeit V_N/ also für V = V_n = const., ist:

Dabei ist Q der Förderstrom, m die Masse des Förderguts auf 0 dem Förderband und i% die Masse des Förderguts auf dem Förderband bei Nennbelastung.

Allgemein gilt für die Reibungsleistung P_R = F_R V Für v = V_n = const, gilt mit Gleichung (5):

Dabei ist P_RN die Reibungs- bzw. Walkleistung bei Nennförderleistung, Fr die Reibungs- und Walkkraft und F_RN die Nennreibungs- und Walkkraft.

0 Die Funktion kann nach Gleichung (6) angenähert durch folgende Formel beschrieben werden:

= &lgr;_&ngr; + (1 - &lgr;_&ngr;)— (7)

"rn Qn

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wobei sich durch Messungen ein Wert um &lgr;_&ngr; = 0,53 als besonders geeignet herausgestellt hat.

Für die Reibungs- und Walkleistung bei const. Beladung 1% für m = r% = const, gilt:

Qn V_n

mit Pr = F_R V folgt:

P FV

R _ R ^v I Q \

Die Funktion F_R = f (V) kann in erster Näherung durch folgende Formel dargestellt werden . Mit Gleichung (8) gilt: 15

^L X ()&Agr; (10)

wobei sich durch Messung ein Wert zwischen X_n, = 0,7 und X_n = 0,9, insbesondere X_n = 0,79, als besonders geeignet erwiesen hat.

Nach den Gleichungen (9) und (10) gilt für die Reibungs- und Walkleistung:

( V
-£- = X_n — + (l - X_m) — (11)

Das Einsparen ÄP_R von Reibungs- und Walkleistung abhängig von der Förderleistung, ergibt sich aus der Differenz der Gleichungen (7) und (11) .
30

= &lgr;_{&ngr; +} (1 - &lgr;_&ngr; - &lgr;.)-^- - (1 - Xji-f &idiagr; (12)

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die eingesparte Reibungs- und Walkleistung bezogen auf die Nennleistung der Motoren ergibt sich

_{= f}(V

P_n IqJ

Für die Bedarfsleistung P_B der Antriebsmotoren gilt folgende Gleichung:

Pb = Phn + Prm = K P_n (14)

Dabei ist P_Hn die Nenn-Hubleistung bei Nennförderleistung Q_n, d.h. Phn = g * H · Q_n, wobei g die Fallbeschleunigung und H die Hubhöhe ist.

Gleichung (14) nach P_RN aufgelöst ergibt:

Gleichung (15) in Gleichung (12) eingesetzt ergibt 20

1

^PN,

Die eingesparte Leistung ergibt sich aus dem arithmetischen Mittelwert der Gleichung (16) während der Betriebszeit t_B. 25

ÄP_D 1 ^Tr ÄP_D(t)

—^ = — f—sl^_{d t (17)}

Pn T_b I P_n

In erster Näherung kann der Mittelwert ÄP_RM durch Einsetzen der mittleren Förderleistung Q_n, = X\_L Q_n in Gleichung (16) bestimmt werden.

Daher gilt für die eingesparte Energie:

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&igr;- ^p"

^Si-J [&lgr;_&ngr; +(&idiagr;-&lgr;_&ngr; -&lgr;_&agr;)&idiagr;\_&khgr; -(1-

P_n I K P,

Für eine durchschnittliche Förderinenge &eegr;^ = 0,75 ergibt sich demnach eine Energieersparnis von bis zu 17 %. 5

Die mit der Erfindung erzielte Energieersparnis ist bei ihrem Einsatz für Tagebauförderanlagen besonders groß, da diese zum einen einen sehr hohen Energieverbrauch haben und zum anderen vergleichsweise hohen Lastschwankungen unterworfen sind.

Eine weitere besonders vorteilhafte Anwendung für die erfindungsgemäße Regelung stellen Förderbänder für den Ferntransport für Rohstoffen dar, da diese besonders viel Energie verbrauchen .

Weitere vorteilhafte Anwendungen der erfindungsgemäßen Regelung sind Fördereinrichtungen unter Tage sowie Fördereinrichtungen für den Hafenumschlag.

Weitere Vorteile und erfindungsgemäße Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:

FIG 1 ein Ausführungsbeispiel für den Einsatz einer erfindungsgemäßen Regelung in einer Fördereinrichtung mit zwei Förderbändern,

FIG 2 die prinzipielle Arbeitsweise einer berührungslos arbeit enden Bandwaage.
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FIG 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Einsatz einer erfindungsgemäßen Regelung mit zwei Förderbändern 1 und 2. Das erste Förderband 1 wird mittels einer Beladeeinrichtung 3 mit Massengut beladen. Das erste Förderband 1 transportiert das Massengut zu einem zweiten Förderband 2, das dieses wiederum

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I *

zu einer Verladeeinrichtung 4 transportiert. Mittels einer Meßeinrichtung 6 wird die Auslastung der Förderbänder 1 und 2 gemessen. Diese Meßwerte werden einer erfindungsgemäßen Regelung 7 zugeführt, die durch Beeinflussung der Antriebe 5 und 8 der Förderbänder 1 und 2 die Geschwindigkeit der Förderbänder 1 und 2 an ihre Auslastung anpaßt. Ist die Förderinenge bekannt, so ist die Meßeinrichtung 6 nicht notwendig. In beispielhafter Ausgestaltung sind in diesem Fall z.B. die Beladeeinrichtung 3 un d die Regelung datentechnisch verbunden.

FIG 2 zeigt die prinzipielle Arbeitsweise einer berührungslos arbeitenden Bandwaage zur Messung des Massestroms oder der geförderten Masse eines Schüttgutes 21 , d.h. Rohstoffen oder Abraum, auf einem Förderband 20. Die erfindungsgemäße Bandwaage weist eine Füllhöhenmeßeinrichtung 22 sowie eine Dichtemeßeinrichtung auf. Die Dichtemeßeinrichtung weist eine Strahlenquelle 24 und einen Strahlenempfänger 25 auf. Die von der Strahlungsquelle 24 ausgesandte und vom Strahlenempfänger 25 empfangene Strahlung 2 6 durchdringt Förderband 20 und Schüttgut 21. Zur Auswertung sind die Füllhöhenmeßeinrichtung 22 und die Dichtemeßeinrichtung mit einer Auswerteeinheit 23 verbunden. Eine Auswertung kann jedoch auch in der Dichtemeßeinrichtung oder in der Füllhöhenmeßeinrichtung 22 erfolgen. Die datentechnische Verbindung zwischen Dichtemeßeinrichtung, Füllhöhenmeßeinrichtung und Auswerteeinheit 23 kann über ein Bussystem oder über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen erfolgen .

Claims

1. Regelung für ein mittels zumindest eines Antriebs angetriebenes Förderband oder eine förderbandahnliche Einrichtung im industriellen Einsatz, wobei Massengut, wie z.B. Abraum oder Rohstoffe mittels des Förderbandes, insbesondere das für eine Förderleistung von mindestens 5 Tonnen pro Stunde ausgelegt ist, transportiert werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung die Geschwindigkeit des Förderbandes (1,2) in Abhängigkeit der Menge des zu transportierenden Massenguts einstellend ausgebildet ist.

2. Regelung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß sie die Geschwindigkeit des Förderbandes derart einstellend ausgebildet ist, daß es voll oder weitgehend voll ausgelastet ist.

3. Regelung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß es eine Überwachungseinrichtung aufweist, die das Förderband, insbesondere vorausschauend, auf Überlast überwachend und Überlastung des Förderbandes (1,2) verhindernd, ausgebildet ist.

4. Regelung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

GR 97 G 8540 ·; ;., I I .· I Z .'

10

daß das Zeitintervall für die Vorausschau bei der Überlastüberwachung größer ist als die Zeit für den Hochlauf des Förderbandes (1,2) auf maximale Geschwindigkeit.

5. Regelung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest eine Meßeinrichtung (6) aufweist, mittels der die Menge des zu transportierenden Massenguts gemessen wird.
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6. Regelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Meßeinrichtung (6) die Menge des zu transportierenden Massenguts vor Erreichen des Förderbandes (2,3,4) ermittelnd ausgebildet ist.

7. Regelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie und/oder die Meßeinrichtung (6) zumindest zweifach redundant ausgeführt sind.

8. Fördereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie die zeitliche Ableitung des Drehmoments des Antriebs, insbesondere auf Überschreiten eines zulässigen Toleranzwertes, überwachend ausgebildet ist.