Vier Winden für einen Bohrer
Episode 12
Antriebstechnik für Teufung und weitere Lösungen für den Bergbau
Der Bergbau boomt – nicht mehr in Deutschland, aber in anderen Regionen der Welt. Frequenzumrichter spielen eine wichtige Rolle bei den Bohrungen, der sogenannten Teufung. Welche, das verraten Lutz Kramaschki von Siemag Tecberg und Jörg Drunkenmölle von Danfoss Drives in dieser Folge von Drehmoment – Der Antriebspodcast. Die beiden Experten haben auch Infos rund um weitere smarte Lösungen für den Bergbau.
Der hessische Maschinenbauer Siemag Tecberg liefert weltweit Schachtfördertechnik in die Zechen – von England bis Südafrika und Kanada. Mit dabei ist auch Technik Von Danfoss Drives. Das Einsatzszenario bei der Teufung: Vier Winden mit vier Seilen halten den Bohrer und die Herausforderung besteht darin, dass der Bohrer synchron in den Schacht einfährt, damit er sich nicht schiefstellt. Gespult sind 1000 Meter Seil. Da sind Leistung, Antriebstechnik und Ansprechzeiten entscheidend.
Digitale Services für mehr Planungssicherheit im Bergbau
In Anlagen, die weit von Städten entfernt, oder die in schwer zugänglichem Gebiet liegen, lohnt sich Condition-based Monitoring (CBM) und die vorausschauende Wartung mit intelligentem Frequenzumrichter so richtig. Denn immer dann gestaltet sich die Anreise von Servicetechnikern mühselig und teuer. Grundstein für eine hohe Verfügbarkeit solcher Anlagen kann eine einfache Internetleitung sein, weiß Jorg Drunkenmolle. Wenn Internet vorhanden ist, ist auch Condition Monitoring mit Frequenzumrichter möglich. Auf diese Weise behalten Servicetechniker ihre Anlagen aus der Ferne immer im Auge und können Wartungseinsätze besser planen. Wie das geht, hören Sie in dieser Podcastfolge.
Hier schließt sich der Kreis zu weiteren Antriebspodcast-Folgen: Episode 1 "Wie lernt ein Umrichter" und Episode 11 "Daten nutzen, Anlagenperformance steigern" erklären, was Frequenzumrichter intelligent macht und wie Sie schnell die richtigen Schlüsse aus den gelieferten Daten ziehen.
Teufung, Schachtbau, Förderung
Vor mehr als zwei Jahren schloss die letzte aktive Zeche in Bottrop und mit der letzten Fahrt der Kumpel endete in Deutschland ein Stück Bergbaugeschichte. Die Zechen sind zu, doch das heimische Wissen um Teufung, Schachtbau und Förderung lebt weiter – in anderen Regionen der Welt. „Der Bergbau ist nicht am Ende. Lithium und Salze sind begehrt und werden gefördert“, erklärt Lutz Kramaschki von Siemag Tecberg. Der hessische Maschinenbauer liefert weltweit Schachtfördertechnik an die Zechen – von Weißrussland bis England, Südafrika und Kanada. Frequenzumrichter von Danfoss Drives spielen dabei eine wichtige Rolle.
Teufrekord
Siemag Tecberg liefert für Projekte unter anderem die Kübelwinden. „Unsere Kunden nutzen die Maschinen zum Abteufen, zur Schachterstellung und konnten sogar neue Teufrekorde von 144 Meter im Monat aufstellen“, berichtet der Maschinenbauer stolz. Die Hessen lieferten für die Güterförderung im Abteufbetrieb mittels Kübel für Schacht 1 (S1) und Schacht 2 (S2) zwei ortsfest montierte 1-Seil-Trommelabteufmaschinen mit 215 kN Zugkraft und zwei ortsfest montierte 1-Seil-Trommelabteufmaschinen (mit 252 kN Zugkraft) inklusive zugehöriger Steuerungstechnik. Den Teufrekord dürfen sich auch Jörg Drunkenmölle und sein Team von Danfoss Drives zum kleinen Teil an ihr Revers heften, denn die Antriebstechnik ist eine wichtige Komponente der Maschine.
Danfoss lieferte VACON NXC Frequenzumrichter als rückspeisefähigen Low-Harmonic-Umrichter. „Die technische Herausforderung bestand vor allem darin, dass an der Trommel rechts und links jeweils ein Motorgetriebe verbaut ist. Wenn beide an die eine Achse gekoppelt sind, muss ein Antrieb andersherum laufen, synchron zum Masterantrieb, nur andersherum. Das mussten die Kollegen von Danfoss im Frequenzumrichter bewerkstelligen. Wichtig war uns: Sie dürfen natürlich nicht gegeneinander laufen und die Maschine fordert das volle Drehmoment“, erklärt Kramaschki. Obligatorisch war zusätzlich eine exakte Lastverteilung auf die beiden kraftschlüssig verbundenen Elektromotoren.
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Herausforderung bei der Teufe im Bergwerk Woodsmith in York
Im Bergwerk Woodsmith in York, England, ist die Schachtbohrmaschine an vier Punkten angeschlagen und insgesamt vier Winden lassen sie ab. Sie klemmt sich im Schacht ein und bohrt dann einen Meter. Dann fährt sie wieder hoch und wird wieder abgelassen. Vier Winden mit vier Seilen halten den Bohrer und die Herausforderung besteht darin, dass der Bohrer synchron wieder in den Schacht einfährt, damit er sich nicht schiefstellt. Gespult sind 1.000 m Seil. „Da sind Leistung, Antriebstechnik und Ansprechzeiten entscheidend“, erklärt Kramaschki. „Wir messen die Teufe, also wann der Meter erreicht ist.“
Das Antriebssystem wird vorher bestromt. Wenn die Bremse dann gelöst wird, fällt der Bohrer nicht in den Schacht. Das volle Motormoment muss bei Drehzahl Null zum Halten aufgebracht werden. Die Umrichter erhalten einen Sollwert, damit der Bohrer schwebt. Mit dem neuen Sollwert wird die Schachtbohrmaschine im Schacht weiter verfahren. „Das verantwortet immer ein Mensch“, unterstreicht der Windenexperte.
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Ein Fall von Winkelsynchronität
Drunkenmölle ergänzt: „Winkelsynchronität ist das Zauberwort.“ An jeder Motorwelle ist ein Inkrementalgeber angebracht. Dieser liefert 1024 Impulse pro Umdrehung des Motorschafts. „Das bedeutet: Wenn sich der Motorschaft einmal dreht, kriegen wir 1024-mal ein Signal Ein und Aus. Wenn wir beispielsweise einen Master-Antrieb haben, und lassen die Motorwelle beispielsweise 0,5 Umdrehungen in 1 Sekunde drehen, dann haben wir 0,5 *1.024 Impulse und wir laufen exakt den Impulsen hinterher und das in der gleichen Geschwindigkeit wie der Master“, verdeutlicht er.
„Das muss dann einfach klappen“, scherzt Kramaschki und ergänzt: „Das Engineering darf nicht unterschätzt werden. Jede Applikation in unserer Branche ist anders und ich brauche in der Antriebstechnik einen Ansprechpartner, der sich auf meine Anwendung voll einstellt. Danfoss Drives musste sich an unseren Leistungsbereich anpassen. Es müssen Schnittstellen koordiniert werden. Welche Signale gebe ich wo rüber, welche Signale braucht der Frequenzumrichter? Und je nach Hersteller sind die Schnittstellen unterschiedlich. Da braucht es einen, der das koordiniert.“
