DE29707245U1 - Regulation for a high-performance conveyor belt in industrial use - Google Patents
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Description
GR 97 G 8540GR 97 G 8540
It· · ·It· · ·
BeschreibungDescription
Regelung für ein Hochleistungsförderband im industriellen Einsatz
5Control for a high-performance conveyor belt in industrial use
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.The invention relates to a control system for a conveyor belt driven by at least one drive or a conveyor belt-like device in industrial use, wherein bulk goods, such as waste or raw materials, are transported by means of the conveyor belt, which is designed for a conveying capacity of at least 5 tons per hour.
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.In open-cast mining facilities, raw materials such as coal are often transported many kilometers on conveyor belts or conveyor-like devices. A lot of electrical energy is consumed during this transport. Similar problems also occur during long-distance transport of raw materials and during the transport of coal or waste underground.
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. 250 Accordingly, the object of the invention is to provide a conveyor system for industrial plants or mass conveyor systems with a conveying capacity of at least 5 tons per hour in which the energy consumption can be significantly reduced compared to known conveyor systems. 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 oderThe object is achieved by a conveyor device with a control according to claim 1. The speed of the conveyor belt is set depending on the amount of waste to be transported or the raw materials to be transported. While conveyor belts in known conveyor devices are constantly driven at a speed that essentially corresponds to a speed that is necessary for maximum conveying capacity, according to the invention the speed is adapted to the conveying flow, thereby reducing the need for electrical energy. In an advantageous embodiment of the invention the control sets the speed of the conveyor belt in such a way that it is full or
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weitgehend voll ausgelastet ist. Dieser Betriebspunkt entspricht in dem Sinne einem Optimum, als die Energieersparnis maximal ist.is largely fully utilized. This operating point corresponds to an optimum in the sense that the energy savings are maximized.
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.In a further advantageous embodiment of the invention, the control system has a monitoring device which is designed to monitor the conveyor belt, in particular in advance for overload and to prevent overload of the conveyor belt. In this way, the speed increase according to the invention prevents overloading of the conveyor belt. Particularly important here is the anticipatory monitoring, which makes it possible to accelerate the conveyor belt in good time despite its great inertia in order to react to load peaks in relation to the waste or raw materials to be transported.
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 heftigeIn an advantageous embodiment of the invention, the speed of the conveyor belt is determined by the maximum value of the waste or raw material to be transported in a certain time interval. In this way, heavy
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. 25Control movements in the drives and possible overload due to the inertia of the conveyor belt are prevented. The time interval is advantageously longer than the time for the conveyor belt to accelerate to maximum speed. 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.In a further advantageous embodiment of the invention, the conveyor device has at least one measuring device by means of which the amount of raw material to be transported is measured. The measurement is advantageously carried out so early that jumps in relation to the amount of waste or raw material to be transported are detected in good time so that the conveyor belt can be accelerated to a speed that corresponds to the new load condition.
5 Um kostenintensive Schäden an der Fördereinrichtung zu verhindern, sind Steuerungen bzw. Regelung und/oder die Meßeinrichtung zumindest zweifach redundant ausgeführt, wobei die5 In order to prevent costly damage to the conveyor system, the controls and/or the measuring device are designed to be at least doubly redundant, whereby the
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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.The values they provide are compared with each other. If these differ in the case of double redundancy, the conveyor belt is accelerated to its maximum speed. In the case of multiple redundancy, the faulty component can be identified and eliminated.
In weiterer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Fördereinrichtung drehzahlgeregelte Antriebe, insbesondere drehzahlgeregelte Drehstrommotoren auf.In a further advantageous embodiment of the invention, the conveyor device has speed-controlled drives, in particular speed-controlled three-phase motors.
Die Energieeinsparung durch die erfindungsgemäße Fördereinrichtung ergibt sich wie folgt:The energy savings achieved by the conveyor system according to the invention are as follows:
Einsparung von Verlustenergie W je Anlauf in Läuferwiderständen, Flüssigkeits- oder WirbelStromkupplungen herkömmlicher Antriebe beim Anlaufen mit Schlupfsteuerung:Saving of energy loss W per start in rotor resistances, fluid or eddy current couplings of conventional drives when starting with slip control:
36003600
(D(D
Dabei ist Pn die Nennleistung der Motoren in kW, f die Anlaß-0 schwere, d.h. das mittlere Anlaufmoment, und tA die Anlaufzeit in Sekunden.Where P n is the nominal power of the motors in kW, f is the starting torque, ie the average starting torque, and t A is the starting time in seconds.
Die äquivalente Verlustleistung Pvz während der Betriebszeit TB errechnet sich wie folgt:The equivalent power loss P vz during the operating time T B is calculated as follows:
Pv2 = Pv2 =
Dabei ist Z3 die Anzahl der Anläufe pro Jahr.Where Z 3 is the number of attempts per year.
Für die auf die Nennleistung Pn bezogene Verlustleistung gilt nach den Gleichungen (1) und (2)For the power loss related to the nominal power P n , according to equations (1) and (2)
Za tA Z a t A
3600 TB 3600 T B
(3)(3)
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Unter Berücksichtigung der Bedarfsleistung P3 und des Lastgrades gilt für die Einsparung von Verlustleistung PVd verursacht durch den Dauerschlupf S0 ohne Motorschlupf:Taking into account the required power P 3 and the load level, the saving of power loss P V d caused by the continuous slip S 0 without motor slip is:
Dabei ist T|L der Lastgrad, d.h. die mittlere Förderleistung Qm bezogen auf die Nennförderleistung Qn und k die Bedarfsleistung P3 bei Nennförderleistung bezogen auf die Nennleistung PN/ d.h. K = PB / Pn- Es ergibt sich eine Einsparung von Reibungs- und Walkleistung durch Anpassen der Bandgeschwindigkeit V an den Förderstrom Q gemäß den folgenden Berechnungen: Where T| L is the load factor, ie the average conveying capacity Qm in relation to the nominal conveying capacity Q n and k is the required power P 3 at nominal conveying capacity in relation to the nominal power P N/ ie K = P B / Pn- This results in a saving of friction and flexing power by adjusting the belt speed V to the conveying flow Q according to the following calculations:
Die Reibungs- und Walkleistung bei konstanter Bandgeschwindigkeit VN/ also für V = Vn = const., ist:The friction and flexing power at constant belt speed V N/ i.e. for V = V n = const., is:
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.Where Q is the flow rate, m is the mass of the material being conveyed on the conveyor belt and i% is the mass of the material being conveyed on the conveyor belt at nominal load.
Allgemein gilt für die Reibungsleistung PR = FR V Für v = Vn = const, gilt mit Gleichung (5):In general, the friction power is P R = F R V For v = V n = const, the following applies with equation (5):
Dabei ist PRN die Reibungs- bzw. Walkleistung bei Nennförderleistung, Fr die Reibungs- und Walkkraft und FRN die Nennreibungs- und Walkkraft.Where P RN is the friction or flexing power at nominal conveying capacity, Fr is the friction and flexing force and F RN is the nominal friction and flexing force.
0 Die Funktion kann nach Gleichung (6) angenähert durch folgende Formel beschrieben werden:0 The function can be approximately described by the following formula according to equation (6):
= &lgr;&ngr; + (1 - &lgr;&ngr;)— (7)= λ ν + (1 - λ ν )—(7)
"rn Qn"rn Qn
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wobei sich durch Messungen ein Wert um &lgr;&ngr; = 0,53 als besonders geeignet herausgestellt hat.Measurements have shown that a value of around λ v = 0.53 is particularly suitable.
Für die Reibungs- und Walkleistung bei const. Beladung 1% für m = r% = const, gilt:For the friction and flexing performance at a constant load of 1% for m = r% = const, the following applies:
Qn Vn Qn V n
mit Pr = FR V folgt:with Pr = F R V follows:
P FVP FV
R _ R v I Q \ R _ R v I Q \
Die Funktion FR = f (V) kann in erster Näherung durch folgende Formel dargestellt werden . Mit Gleichung (8) gilt: 15The function F R = f (V) can be represented in a first approximation by the following formula. With equation (8) the following applies: 15
^L X ()&Agr; (10) ^LX ()α (10)
wobei sich durch Messung ein Wert zwischen Xn, = 0,7 und Xn = 0,9, insbesondere Xn = 0,79, als besonders geeignet erwiesen hat.Measurements have shown that a value between X n = 0.7 and X n = 0.9, in particular X n = 0.79, is particularly suitable.
Nach den Gleichungen (9) und (10) gilt für die Reibungs- und Walkleistung:According to equations (9) and (10), the friction and flexing power are:
( V
-£- = Xn — + (l - Xm) — (11) ( V
-£- = X n — + (l - X m ) — (11)
Das Einsparen ÄPR von Reibungs- und Walkleistung abhängig von
der Förderleistung, ergibt sich aus der Differenz der Gleichungen (7) und (11) .
30The saving ÄP R of friction and flexural power depending on the conveying capacity results from the difference between equations (7) and (11) .
30
= &lgr;&ngr; + (1 - &lgr;&ngr; - &lgr;.)-^- - (1 - Xji-f &idiagr; (12)= λ ν + (1 - λ ν - λ .)-^- - (1 - Xji-f δ (12)
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die eingesparte Reibungs- und Walkleistung bezogen auf die Nennleistung der Motoren ergibt sichThe saved friction and flexing power in relation to the rated power of the motors is
= f(V = f (V
Pn IqJP n IqJ
Für die Bedarfsleistung PB der Antriebsmotoren gilt folgende Gleichung:The following equation applies to the required power P B of the drive motors:
Pb = Phn + Prm = K Pn (14)Pb = Phn + Prm = KP n (14)
Dabei ist PHn die Nenn-Hubleistung bei Nennförderleistung Qn, d.h. Phn = g * H · Qn, wobei g die Fallbeschleunigung und H die Hubhöhe ist.Here, P H n is the rated lifting capacity at rated conveying capacity Q n , i.e. Phn = g * H · Q n , where g is the acceleration due to gravity and H is the lifting height.
Gleichung (14) nach PRN aufgelöst ergibt:Equation (14) solved for P RN gives:
Gleichung (15) in Gleichung (12) eingesetzt ergibt 20Equation (15) inserted into equation (12) yields 20
1 1
PN, P N,
Die eingesparte Leistung ergibt sich aus dem arithmetischen Mittelwert der Gleichung (16) während der Betriebszeit tB. 25The power saved is the arithmetic mean of equation (16) during the operating time t B . 25
ÄPD 1 Tr ÄPD(t)ÄP D 1 T r ÄP D (t)
—^ = — f—sl^d t (17) — ^ = —f—sl^ dt (17)
Pn Tb I Pn Pn T b I P n
In erster Näherung kann der Mittelwert ÄPRM durch Einsetzen der mittleren Förderleistung Qn, = X\L Qn in Gleichung (16) bestimmt werden.As a first approximation, the mean value ÄP RM can be determined by inserting the mean flow rate Q n , = X\ L Q n into equation (16).
Daher gilt für die eingesparte Energie:Therefore, the following applies to the energy saved:
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&igr;- p"&igr;- p "
^Si-J [&lgr;&ngr; +(&idiagr;-&lgr;&ngr; -&lgr;&agr;)&idiagr;\&khgr; -(1-^Si-J [ λ ν + (δ-λ ν -λ ν ) δ\ ν - (1-
Pn I K P,P n IKP,
Für eine durchschnittliche Förderinenge &eegr;^ = 0,75 ergibt sich demnach eine Energieersparnis von bis zu 17 %. 5For an average conveying capacity &eegr;^ = 0.75, this results in energy savings of up to 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.The energy savings achieved with the invention are particularly great when used for open-cast mining conveyor systems, since these have a very high energy consumption and are subject to comparatively high load fluctuations.
Eine weitere besonders vorteilhafte Anwendung für die erfindungsgemäße Regelung stellen Förderbänder für den Ferntransport für Rohstoffen dar, da diese besonders viel Energie verbrauchen .Another particularly advantageous application for the control according to the invention is conveyor belts for long-distance transport of raw materials, since these consume a particularly large amount of energy.
Weitere vorteilhafte Anwendungen der erfindungsgemäßen Regelung sind Fördereinrichtungen unter Tage sowie Fördereinrichtungen für den Hafenumschlag.Further advantageous applications of the control according to the invention are underground conveyor systems and conveyor systems for port handling.
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:Further advantages and details of the invention emerge from the following description of embodiments, based on the drawings and in conjunction with the subclaims. In detail:
FIG 1 ein Ausführungsbeispiel für den Einsatz einer erfindungsgemäßen Regelung in einer Fördereinrichtung mit zwei Förderbändern,FIG 1 shows an embodiment for the use of a control system according to the invention in a conveyor system with two conveyor belts,
FIG 2 die prinzipielle Arbeitsweise einer berührungslos arbeit
enden Bandwaage.
30FIG 2 the basic operation of a non-contact belt scale.
30
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 wiederumFIG 1 shows an embodiment for the use of a control system according to the invention with two conveyor belts 1 and 2. The first conveyor belt 1 is loaded with bulk goods by means of a loading device 3. The first conveyor belt 1 transports the bulk goods to a second conveyor belt 2, which in turn
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I *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.transported to a loading device 4. The utilization of the conveyor belts 1 and 2 is measured using a measuring device 6. These measured values are fed to a control system 7 according to the invention, which adapts the speed of the conveyor belts 1 and 2 to their utilization by influencing the drives 5 and 8 of the conveyor belts 1 and 2. If the conveyor width is known, the measuring device 6 is not necessary. In an exemplary embodiment, the loading device 3 and the control system are connected in terms of data technology in this case.
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 .FIG 2 shows the basic operation of a contactless belt scale for measuring the mass flow or the conveyed mass of a bulk material 21, i.e. raw materials or waste, on a conveyor belt 20. The belt scale according to the invention has a filling level measuring device 22 and a density measuring device. The density measuring device has a radiation source 24 and a radiation receiver 25. The radiation 26 emitted by the radiation source 24 and received by the radiation receiver 25 penetrates the conveyor belt 20 and the bulk material 21. For evaluation, the filling level measuring device 22 and the density measuring device are connected to an evaluation unit 23. However, an evaluation can also take place in the density measuring device or in the filling level measuring device 22. The data connection between the density measuring device, fill level measuring device and evaluation unit 23 can be made via a bus system or via point-to-point connections.
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung die Geschwindigkeit des Förderbandes (1,2) in Abhängigkeit der Menge des zu transportierenden Massenguts einstellend ausgebildet ist.1. Regulation for a conveyor belt driven by at least one drive or a conveyor-like device in industrial use, whereby bulk goods such as waste or raw materials are transported by means of the conveyor belt, in particular which is designed for a conveying capacity of at least 5 tonnes per hour,
characterized in that the control is designed to adjust the speed of the conveyor belt (1,2) depending on the quantity of bulk goods to be transported.
105. Control according to one of claims 1 to 4, characterized in that it has at least one measuring device (6) by means of which the quantity of bulk goods to be transported is measured.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19971002 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VATTENFALL EUROPE MINING AKTIENGESELLSCHAFT, DE Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, LAUSITZER BRAUNKOHLE AKTIENGESE, , DE Effective date: 20030627 Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, DE Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, LAUSITZER BRAUNKOHLE AKTIENGESE, , DE Effective date: 20030627 |
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| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20050708 |
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| R071 | Expiry of right |