DE3817988A1 - Verfahren zum anfahren von schweranlaufenden maschinen im untertaegigen berg- und tunnelbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren von schweranlaufenden Maschinen, insbesondere von Strebförde­ rern, im untertägigen Berg- und Tunnelbau, mit zumindest ei­ nem aus Elektromotor, Getriebe und zwischengeschalteter Flüssigkeitskupplung bestehendem Antrieb.

Durch den Einsatz von Flüssigkeitskupplungen wird bei schwe­ ranlaufenden Maschinen mit hoher Antriebsleistung ein verzö­ gerter Aufbau des übertragenen Drehmomentes und somit eine gewisse Entlastung während des Motorhochlaufes erreicht.

Nachteilig bei den bisher eingesetzten Flüssigkeitskupplun­ gen mit konstanter Füllmenge ist, daß sie unter den im Un­ tertagebetrieb gegebenen Bedingungen nur schwierig zu hand­ haben sind. Das Befüllen der Kupplung, z.B. nach Auslösen der Schmelzsicherung oder zum Ausgleich von Leckageverlu­ sten, ist sehr zeitaufwendig, das Einhalten der vogegebenen Füllmenge nahezu unmöglich. Bei zu geringer Füllmenge ist jedoch das übertragbare Drehmoment entsprechend reduziert. Eine zu große Füllmenge dagegen führt zu Leistungsverlusten mit erhöhter Erwärmung der Kupplung und ggf. Auslösen der Schmelzsicherung.

Andererseits ist die erreichte Verzögerung des Drehmomenten­ aufbaues und damit der Entlastung während des Motorhochlau­ fes in bestimmten Fällen unbefriedigend. Das gilt insbeson­ dere für die Antriebe von Strebförderern. Die immer noch ho­ hen Anfahrströme der Elektromotoren führen bei der hier ge­ gebenen hohen Schalthäufigkeit zu einer zusätzlichen Bela­ stung des Stromnetzes und auch zu einer unzulässigen Erwär­ mung der Aggregate. Darüber hinaus führt die beim Anfahren des beladenen Förderers auf die Mitnehmerkette wirkende hohe Belastung häufig zu bleibenden Längenänderungen der Mitneh­ merkette, so daß diese nach einer gewissen Betriebsdauer un­ ter großem Zeit- und Arbeitsaufwand gekürzt, unter Umständen sogar ausgetauscht werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah­ ren anzugeben, das ein weitgehend lastfreies, optimiertes Anfahren von schweranlaufenden Maschinen ermöglicht.

Bei einem Antrieb der eingangs genannten Art wird diese Auf­ gabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine im Betrieb be­ füll- und regelbare Flüssigkeitskupplung verwendet wird, daß der Hochlauf des Elektromotors lastfrei bei entleerter Flüs­ sigkeitskupplung erfolgt und daß anschließend die Befüllung der Flüssigkeitskupplung entsprechend einer vorgegebenen Be­ lastungskurve erfolgt. Durch das nunmehr praktisch lastfreie Hochfahren des Motors und den gezielt geregelten Aufbau des übertragenen Drehmomentes wird z.B. bei einem typischen Strebfördererantrieb der Spannungsabfall im Stromnetz um bis zu 14% vermindert und damit wiederum die Übertragung des Motordrehmomentes erheblich verbessert. Überlastungen der Mitnehmerkette, und in deren Folge Überdehnungen, sowie des Kettensternes und des Getriebes werden vermieden.

Bei mehreren parallelen Antrieben, z.B. Haupt- und Hilfsan­ trieb eines Strebförderers, kann über die Befüllung der Flüssigkeitskupplungen eine optimale Lastverteilung erreicht werden. Zweckmäßigerweise wird die Befüllung der einzelnen Kupplungen so abgestimmt, daß das Verhältnis der Anstiege der Motorströme gleich dem Verhältnis der Nennleistungen der Motoren ist.

Vorteilhafterweise wird als Arbeitsfluid der Flüssigkeits­ kupplung Wasser verwendet, das aus dem vorhandenen Gruben- bzw. Strebwassernetz entnommen werden kann. Somit kann auf eine eigene aufwendige Versorgungsanlage bzw. Bevorratung für das Arbeitsfluid verzichtet werden. Zum Abführen der im Normalbetrieb abzuführenden Schlupfwärme kann dann auch ständig Wasser aus der Kupplung abgezogen und durch Frisch­ wasser ersetzt werden. Das abgezogene Wasser wird in einer drucklosen Kupplungskammer aufgefangen und kann in einfacher Weise durch eine Saugstrahlpumpe abgepumpt werden, wobei als Treibmittel für die Saugstrahlpumpe das aus der Motor- und Getriebekühlung abfließende und noch unter einem Druck von 20-25 bar stehende Kühlwasser verwendet werden kann.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist selbst­ verständlich nicht auf den untertägigen Bergbau beschränkt. Vielmehr kann es grundsätzlich bei allen schweranlaufenden Maschinen bzw. Anlagen angewendet werden. So können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren z.B. bei Förderanlagen mit meh­ reren Einzelförderbändern mit unterschiedlicher Beladung die Förderströme, auch schon beim Anfahren der Anlage, optimal aufeinander abgestimmt werden.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand ei­ nes in den Fig. 1 und 2 beispielhaft dargestellten Strebfördererantriebes näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau einer Antriebsregelung.

Fig. 2 das Wasserver- und -entsorgungssystem der Flüssig­ keitskupplung.

Ein Strebförderer 3 ist mit einem Hauptantrieb 1 und einem Hilfsantrieb 2 mit jeweils einem Antriebsmotor 11, 21, einer Flüssigkeitskupplung 12, 22 sowie einem Getriebe 13, 23 aus­ gerüstet.

Die Flüssigkeitskupplungen 12, 22 sind jeweils über Leitun­ gen 14, 24 mit Hauptventilen 15, 25 und Leitungen 16, 26 mit Bypassventilen 17, 27 unter Vorschaltung einer Drucküberwa­ chung 4 mit der Strebwasserversorgung verbunden.

Die Überwachung des Anfahrvorganges und des Lastbetriebes des Antriebes erfolgt über eine - in der Zeichnung nicht dargestellte - Antriebssteuerung, die in die allgemeine Strebsteuerung integriert ist. Als Paramenter werden dieser Antriebssteuerung die Motorströme sowie die über einen Auf­ nehmer 5 gemessene Laufgeschwindigkeit des Strebförderers 3 rückgemeldet.

Zum Anfahren des Strebförderers 3 werden die Motoren 11, 21 an Haupt- und Hilfsantrieb 1, 2 bei entleerten Flüssigkeits­ kupplungen 12, 22 lastfrei an das Netz angeschaltet. Nach Beendigung des Motorhochlaufes erst startet die Antriebs­ steuerung die Befüllung der Flüssigkeitskupplungen 12, 22 mit Wasser aus der Strebwasserversorgung über die Leitungen 14, 24, wobei die Befüllung so geregelt wird, daß das Ver­ hältnis der Anstiege der Motorströme gleich dem Verhältnis der Nennleistungen der Motoren ist. Nach dem Losbrechen der Mitnehmerkette des Strebförderers 3 erfolgt darüber hinaus der weitere Hochlauf des Antriebes 1 entlang einer vorgege­ benen parametrierbaren Sollwertkurve, wobei im gezeigten Beispiel die Drehzahl des Kettensternes bzw. die Laufge­ schwindigkeit des Förderers 3 als Parameter dient.

Im Nennbetrieb wird zur Kühlung der Flüssigkeitskupplungen 12, 22 ständig gerade soviel Wasser aus den Flüssigkeitskupp­ lungen 12, 22 entnommen und zweckmäßigerweise über Bypass­ leitungen 16, 26 durch Frischwasser ersetzt, wie zum Abfüh­ ren der entstehenden Schlupfwärme erforderlich ist. Die By­ passleitungen 16, 26 sind wegen der benötigten unterschied­ lichen Wassermengen während des Befüllens der Kupplungen (ca. 80 l/min) einerseits und im Nennbetrieb (ca. 6 bis 8 l/min) andererseits zweckmäßig.

Das aus den Flüssigkeitskupplungen 12, 22 abgezogene Wasser wird in einer drucklosen Kammer des Kupplungsgehäuses gesam­ melt und durch Saugstrahlpumpen weggefördert.

Wie in Fig. 2 am Beispiel des Hauptantriebes 1 gezeigt ist, wird als Treibmittel für die Saugstrahlpumpe 8 das aus der Motor- und Getriebekühlung abfließende Kühlwasser, das noch unter einem Druck von 20-25 bar steht, benutzt. Das über Leitung 7 aus der Strebwasserversorgung mit einem Druck von ca. 25 bis 30 bar entnommene Kühlwasser wird zunächst durch den Motor 11 und danach über Leitung 9 zu dem Getriebe 13 geführt. Das über Leitung 10 aus dem Getriebe 13 abfließende Kühlwasser dient nun als Treibmittel der Saugstrahlpumpe 8. Das gesamte Abwasser wird über Leitung 20 in einen Auffang­ behälter 6 geführt und von dort in üblicher Weise entsorgt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Anfahren von schweranlaufenden Maschinen, insbesondere von Strebförderern im untertägigen Berg- und Tunnelbau, mit mindestens einem aus Elektromotor, Getrie­ be und zwischengeschalteter Flüssigkeitskupplung beste­ hendem Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Be­ trieb befüll- und regelbare Flüssigkeitskupplung verwen­ det wird, daß der Hochlauf des Elektromotors lastfrei bei entleerter Flüssigkeitskupplung erfolgt und daß anschlie­ ßend die Befüllung der Flüssigkeitskupplung entsprechend einer vorgegebenen Belastungskurve geregelt erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Parallelschaltung mehrerer Antriebe die Befüllung der einzelnen Flüssigkeitskupplungen abgestimmt so erfolgt, daß das Verhältnis der Anstiege der Motorströme gleich dem Verhältnis der Nennleistungen der Motoren ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsmittel Wasser verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Lastbetrieb zur Abführung der Schlupfwärme ständig Wasser aus der Flüssigkeitskupplung abgezogen und durch Frisch­ wasser ersetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene Wasser in einer drucklosen Kupplungskammer aufgefangen und mittels einer Saugstrahlpumpe weggeför­ dert wird und daß als Treibmittel für die Saugstrahlpumpe aus der Elektromotor- und Getriebekühlung abfließendes Druckwasser verwendet wird.