DE3928895A1

DE3928895A1 - Gleichstrom-kompakt-einrichtung

Info

Publication number: DE3928895A1
Application number: DE19893928895
Authority: DE
Inventors: Hans Widiger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1991-03-07

Description

Gattung

Die Erfindung betrifft eine Gleichstrom-Kompakt-Einrichtung zum stufenlos regelbaren Anfahren und Betreiben von Stetig förderern und seilgetriebenen Pendelförderern in schlag wettergefährdeten Grubenräumen und eine beladungs- und/oder belastungsabhängige Geschwindigkeitsregelung dieser Anlagen.

Stand der Technik 1. Stetigförderer + Bandstraßensysteme

In den Steinkohle fördernden Staaten der EG waren Ende 1988 ca. 5000 Bandanlagen im Betrieb. Alle diese Gurtförderer werden mit konstanter Geschwindigkeit betrieben. Unabhängig vom Beladungszustand des Förderers, ob überladen oder gänzlich leer, wird die einmal durch Motordrehzahl, Getriebeuntersetzung und Antriebstrommeldurchmesser vorge angebene Gurtgeschwindigkeit beibehalten. Der Umstand, daß Bandanlagen sehr häufig nicht voll beladen sind und damit also zu schnell laufen, führt zwangsläufig zu einem vermeidbaren Verschleiß an Gurten, Verbindungen, Tragrollen und Antriebskomponenten.

2. Seilgetriebene Pendelförderer

Ende 1988 wurden in der Bundesrepublik Deutschland ca. 1000 seilgetriebene Einschienenhängebahnen (EHB) und ca. 220 seilgetriebene Schienenflurbahnen (SFB) betrieben. Die Antriebe (Häspel) dieser seilgetriebenen EHB′nen und SFB′nen werden in der Regel von einem Drehstromasynchron motor (Leistung 88 bis 90 kW) über eine Hydropumpe, Schlauch leitungen, Ventile und Hydromotore angetrieben.

Der Gesamtwirkungsgrad dieser Antriebsart liegt bei ca. 60% und ist damit sehr unwirtschaftlich. Undichtigkeiten, Schlauchbrüche und Verlust der umweltängefährdenden PCB haltigen Hydraulikflüssigkeit bei Wartung und Reparatur machen die Entsorgung unkontrollierbar.

Die Steuerung einschließlich der Sicherheitseinrichtungen wie Temperaturüberwachung, Niveauschalter etc. erfordern Fachpersonal und aufwendige Wartungsarbeiten.

Um die stark umweltgefährdenden HFD-Flüssigkeiten zu vermeiden, werden Hydro-Pumpen und -Motore für den Betrieb mit HFC-Flüssigkeit entwickelt. HFC-Hydraulik flüssigkeiten können im Gegensatz zu HFD-Hydraulikflüssig keiten jedoch nur mit Temperaturen von max. 55°C (HFD = 80°C) und max. Arbeitsdrücken von 160 bar (HFD = 230 bar) betrieben werden. Um die gleiche Leistung übertragen zu können, müssen an größere Pumpen und Motore eingesetzt werden. Die Temperaturbegrenzung auf max. 55°C ist nur durch zusätzliche Kühlaggregate und damit einer weiteren Verschlechterung des Gesamtwirkungsgrades erreichbar.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kombination von elektrischen Komponenten gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 so zusammenzufügen, daß durch diese Kompakteinrichtung ein stufenlos regelbares Anfahren und ein von der Beladung und/oder Belastung geschwindigkeits geregeltes Betreiben von Stetig- und Pendelförderern in schlagwettergefährdeten Grubenräumen ermöglicht wird. Außerdem wird angestrebt, diese Kompakteinheit umwelt schutzfördernd, kosten- und verschleißgünstiger auszuführen und durch den Einsatz dieser Einrichtungen einen Beitrag zur Humanisierung der Arbeitsplätze zu leisten.

Eine optimale Förderstrategie hat die Maximierung der Laufzeit der Gewinnungsmaschinen und die vollständige Nutzung der Förderschachtkapazität zum Ziel. Dieses ist jedoch nur erreichbar, wenn die Gurtförderer aus den Abbaurevieren und die Hauptbandstraße(n) (in Abstimmung mit dem Füllstand vorhandener Bunker) in ihren Geschwindig keiten zu regeln sind, und zwar stufenlos vom Stillstand bis zur Nenngeschwindigkeit.

Dieses Ziel, nämlich den relativ geringen Ausnutzungsgrad vorhandener Betriebsmittel zu erhöhen, ist mit den in den EG-Steinkohleländern verwendeten Drehstromasynchron motoren nicht erreichbar.

In den Steinkohlenbergwerken der Bundesrepublik Deutschland sind für EHB′nen Seilzugkräfte von 30 kN durchweg üblich (einige wenige Ausnahmen bis 45 kN); bei Schienenflurbahnen sind 60 kN üblich (einige Ausnahmen bis 90 kN). Die maximale Seil geschwindigkeit beträgt 2 m/s, woraus sich eine Antriebsleistung an der Treibscheibe von 60 kW errechnet.

Nähe befindliche Stromrichter wird vom Haspelfahrer durch einen eingeprägten, eigensicheren Strom von 4 bis 20 mA angesteuert. Dieser Strom steuert die Ankerspannung des Gleichstrom-Nebenschlußmotors und damit proportional dazu dessen Drehzahl. Von Drehhzahl Null bis zur Nenndrehzahl liefert dieser Motor das volle Nennmoment.

Ein Positionieren und Rangieren des Einschienenhänge bahn-Zugverbandes mit Schleichfahrt und das Durch fahren von Langsamfahrstrecken ist damit ohne weiteres möglich. Der große Vorteil eines Gleichstromantriebes, nämlich seine überragende gute Regelfähigkeit, kann bei dieser Betriebsart voll ausgenutzt werden.

Die Speisung des fremderregten Gleichstrom-Neben schlußmotors geschieht über eine gegenparallele Brückenschaltung unter Verwendung von Thyristormodulen. Dieser Gleichrichter erlaubt damit problemlos einen Vierquadrantenbetrieb des Gleichstrommotors; es ist also das Antreiben und Bremsen in beiden Dreh richtungen möglich.

Bei Talfahrt in geneigten Grubenbauen wird damit die im Motor generatorisch erzeugte Energie voll ins Netz zurückgespeist.

Lösung

Ausgehend von einer Gleichstsrom-Kompakt-Einrichtung der im Gattungsbegriff beschriebenen, mit diesen Gattungs merkmalen nicht zum Stand der Technik zählenden Konstruktion wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Einige Vorteile

Bei Verwendung dieser erfindungsgemäßen Gleichstrom-Kompakt- Einheit lassen sich erstmals in schlagwettergefährdeten Grubenräumen mit elektrischen Antrieben ausgerüstete Stetig- und seilgetriebene Pendelförderer stufenlos regelbar anfahren und betreiben.

Gleichzeitig wird durch den Einsatz dieser GKE

- der Umweltschutz gefördert (Reinhaltung der Grundwässer)
- Kosten durch Wegfall der umweltgefährdenden PCB-haltigen Hydraulikflüssigkeiten und der Entsorgung derselben sowohl bei den Betreibern als auch bei Reparaturunternehmen eingespart
- Energieeinsparungen durch wesentlich höhere Wirkungsgrade erzielt
- Eine bessere Fehlerdiagnostik, geringerer Verschleiß und niedrigere Investitionskosten im Vergleich zu Drehstrom asynchronmotor-Antrieben sind ebenfalls zu erreichen.

Claims

Kombination einer Gleichstrom-Kompakt-Einrichtung (GKE) zum stufenlos geschwindigkeitsgereängelten Anfahren und Betreiben von Stetig- und Pendelförderern nach der Dreh momentenkennlinie von Gleichstrommotoren zur Verwendung in schlagwettergefährdeten Grubenräumen dadurch gekennzeichnet, daß diese Kombination einer Gleichstrom-Kompakt-Einrichtung aus sch-d-geschütztem Stromrichter, Thyristorsteuerung, Gleichstrommotor und einer Bandstraßensystemsteuerung einschließlich Prozeß rechner besteht, welche in ihren Funktionen aufeinander abgestimmt und konstruktiv zu einer Gesamtheit zusammen gefügt werden.