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Überwachung und Diagnose von Motoren in einer Kohle-Waschanlage
FDT-Technologie reduziert Aufwand erheblich
Förderbänder schaffen die im Laufe des Transports verunreinigten Schüttgüter zu verschiedenen Prozessstationen, wo sie von Vermischungen mit anderen Stoffen gereinigt werden. Elektronische Motormanagement-Module, die per FDT parametrier- und diagnostizierbar sind, sorgen für den störungsfreien Betrieb der Bänder.

Deutschland bezieht rund 70 Prozent der verwendeten Steinkohle aus dem Ausland. Auf ihrem teils langen Weg zu den deutschen Kraft- und Eisenhüttenwerken wird die Import-Kohle auf den unzähligen Umschlag- sowie Verlade- und Lagerplätzen mit den Resten von Eisenerz und weiteren Stoffen verunreinigt. Diese so genannten Vermischungsschäden müssen einerseits beseitigt werden, damit der Rohstoff optimal weiterverarbeitet werden kann. Auf der anderen Seite würden ohne die Stofftrennung wertvolle Materialien verloren gehen. Die unterschiedlichen Substanzen lassen sich gut mithilfe von Wasser separieren. Denn Kohle ist leicht und schwimmt, während Eisenerz wegen der vergleichsweise hohen Dichte zu Boden sinkt. Die Beseitigung der Vermischungsschäden und die nachgelagerte Trocknung von Kohle und Eisenerz gestalten sich maschinell aufwändig. Dies, weil in der Regel große Rohstoffmengen über Förderbänder bewegt werden. Die in Rheinberg im Nordwesten des Ruhrgebiets ansässige Techno-Agrar Rohstoffhandel GmbH hat daher ein besonderes Verfahren entwickelt. Das 1987 aus der Techno-Agrar Handelsgesellschaft für Düngemittel, Kalk und Dolomit mbH hervorgegangene Unternehmen ist auf die Aufbereitung und Trennung vermischter Mineralien spezialisiert.

Frühzeitiges Erkennen von Störungen oder Überlast

Zur Separierung von Kohle und Eisenerz stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Zunächst wird das Gemisch mit viel Wasser aufgeschwemmt. Anschließend trennen Filter oder Siebe die groben Erz- und Kohlestücke voneinander. Alternativ kann die an der Wasseroberfläche schwimmende Kohle auch mechanisch abgezogen werden. Das meiste Wasser läuft dann von allein aus dem groben Material heraus. Feinere Bestandteile von weniger als 0,5mm werden durch Hydrozyklone und Wendelscheider getrennt. Sie separieren mit Hilfe von Drehung und den so entstehenden Fliehkräften leichte von schweren Bestandteilen. Ist das Material kleiner als 100µm, erfolgt die Entwässerung über Siebbandpressen respektive durch Ausdrücken der Rohstoffe. Die Förderbänder, welche die großen Kohlemengen transportieren, müssen ständig überwacht werden, um Störungen oder Überlast frühzeitig zu erkennen. Nur so lässt sich ein durchgehender Anlagenbetrieb und damit eine reibungslose Produktion sicherstellen. Zur Vermeidung von Unterbrechungen sind also umfassende Diagnosemöglichkeiten aus der Leitwarte notwendig, sodass der Bediener schnell auf Veränderungen im Prozess reagieren kann. Zu diesem Zweck müssen die Leistungsdaten von Pumpen, Förderbändern und anderen Anlagenteilen beispielsweise auf Überlast oder Leerlauf kontrolliert werden. Ferner sind alle relevanten Parameter des Prozesses zu visualisieren. Und schließlich muss der Bediener die Parametrierung der Anlage zentral aus der Leitwarte manuell anpassen können.

Zentraler Zugriff auf Geräteparameter und Diagnosedaten

Die beschriebenen Anforderungen von Techno-Agrar resultieren aus der Tatsache, dass bei Störungen, die zu einem Anlagenstopp geführt haben, ein Wiederanlauf unter Last nicht möglich ist. Die zuvor bewegten Materialien würden verklumpen und zu einer steifen Masse werden, was die Motoren und Getriebe des Förderbands zerstört. Tritt folglich eine Störung auf, schaufeln die Mitarbeiter das Kohle-/Erzgemisch von Hand aus der Anlage. Das ist nicht nur schweißtreibend und zeitaufwändig, sondern aufgrund des langen Anlagenausfalls auch teuer. Vor diesem Hintergrund bietet sich die Nutzung von intelligenten EMM-Modulen (Elektronisches Motormanagement-Modul) von Phoenix Contact an, die per FDT (Field Device Technology) parametrier- und diagnostizierbar sind. Durch den Zugriff von der Leitwarte auf jede Motoransteuerung lassen sich Fehlerzustände rechtzeitig detektieren und sofort Gegenmaßnahmen einleiten. Die Verwendung von FDT und den zugehörigen DTM (Device Type Manager) in Verbindung mit den EMM-Bausteinen erweist sich in Applikationen wie der geschilderten als optimale Technik, um zentral auf die Geräteparameter und Diagnosedaten intelligenter Geräte zugreifen zu können. In der Anlage von Techno-Agrar kommuniziert eine überlagerte Steuerung via Profinet mit dezentral installierten Kleinsteuerungen und deren Remote-I/O-Stationen, die per Interbus und Profinet angebunden sind. Vernetzte Bedienterminals, welche verteilt in der Anlage montiert wurden, erlauben eine Vor-Ort-Bedienung. An das gleiche Netzwerk angekoppelte Safety-Baugruppen übernehmen die Not-Halt- und weitere Sicherheitsfunktionen. Die EMM-Module fungieren zur Lastüberwachung von Pumpen, Förderbändern und sonstigen Motoren.

Keine Änderungen im Anwendungsprogramm notwendig

Mit den EMM-Modulen werden Mechaniken vor Überlastung und Pumpen vor dem Trockenlaufen geschützt. Dazu erfasst das Gerät die Ströme und Leistungen, die es anschließend analysiert. Anhand der Kenngrößen Wirkleistung, Stromaufnahme und Cosinus Phi lässt sich ermitteln, ob die Förderbänder oder Pumpen ausgelastet oder bereits überlastet sind. Die Werte zeigen dem Anlagenbetreiber außerdem an, wenn ein Keilriemen durchdreht oder ein Lagerschaden vorliegt. Die EMM-Bausteine können komfortabel über ein DTM aus der Leitwarte parametriert und diagnostiziert werden. Das DTM informiert frühzeitig über Über- und Unterlast sowie Verschleiß oder Verschmutzung von Lagern, die zu einer Störung führen könnten. In der DTM-Oberfläche werden beispielsweise Daten über die aktuelle Motorwirkleistung P visualisiert. Sie lassen einen Rückschluss auf das Drehmoment zu. Durch Nutzung der EMM-Bausteine entfällt somit die aufwändig in der Anlage zu verbauende Sensorik. Der per DTM überwachbare Motormanager kann zur effektiven Erfassung von Schein-, Wirk- und Blindleistung eingesetzt werden. Die Oberfläche des DTM stellt Kurven hinsichtlich der Stromaufnahme, Spannungen, Phasenwinkel, Schaltspiele, Betriebsstunden, des Energieverbrauchs und Phasenausfalls sowie viele weitere Werte dar. Wird ein Grenzwert überschritten, kann das EMM-Modul Ausgänge setzen oder eine Abschaltung vornehmen. Grenzwerte und Schaltschwellen sind direkt im zugehörigen DTM parametrierbar. Änderungen im Anwendungsprogramm erweisen sich also als unnötig.

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Phoenix Contact Deutschland GmbH
http://www.phoenixcontact.de
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