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WO2021122371A1 - Device and method for energy-efficient control for continuously conveying material, in particular for conveying bulk material - Google Patents

Device and method for energy-efficient control for continuously conveying material, in particular for conveying bulk material Download PDF

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WO2021122371A1
WO2021122371A1 PCT/EP2020/085758 EP2020085758W WO2021122371A1 WO 2021122371 A1 WO2021122371 A1 WO 2021122371A1 EP 2020085758 W EP2020085758 W EP 2020085758W WO 2021122371 A1 WO2021122371 A1 WO 2021122371A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drives
drive
throughput
function
energy efficiency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2020/085758
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German (de)
French (fr)
Inventor
Viktor Raaz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Industrial Solutions AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of WO2021122371A1 publication Critical patent/WO2021122371A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a device and a method for continuous material conveyance with a predefinable conveying capacity, whereby, on the one hand, an energetic optimization can take place and, on the other hand, the material throughput on a material flow path along several individual mining or conveying units can be regulated.
  • the invention relates to a device and a method according to the features of the respective independent or co-ordinate claim.
  • Handling systems have to be optimized with regard to material flow in many applications, in particular conveyor applications.
  • Components or components of handling systems, especially for bulk goods can be mentioned by way of example: raw material extraction systems or material receiving devices (in particular excavators, reclaimers, unloaders, scrapers), conveyor systems or transport systems (such as belt conveyors, conveyor belts, conveyor bridges, screw conveyors), processing systems (in particular crushers, mills , Cyclones, kilns) or sorting systems such as vibrating screen devices, or also settlers (material handling devices).
  • Transshipment systems usually consist of a plurality of such components arranged one after the other or branched along at least one material flow path.
  • the material should be conveyed or turned over from at least one receiving point to at least one depositing point at a predefined or desired throughput in a predefined or desired time window.
  • the material can also be processed or remunerated; For example, the material properties (in particular grain size, composition) can be changed.
  • a maximum material throughput or a maximum loading of conveyor belts for example, must not be exceeded, especially with regard to risks such as blockages, clogging, overloading, overheating.
  • the material throughput varies quite strongly in many applications anyway, in particular as a function of the operating mode, operating phases, type of material, environmental conditions, or the like. The desired minimum or maximum material throughput may then not always be guaranteed.
  • the risks with regard to idling are more or less great. In this respect, an effective control and regulation of the material flow process is therefore desirable.
  • the individual system components extending along the material flow path are therefore usually designed for a standard throughput and operated in the corresponding standard operating mode, possibly also in a continuous manner in an operating mode for maximum material throughput.
  • this is not optimal, neither in terms of energy nor in terms of technology, especially not before the goal of being able to provide a sustainable, resource-saving process.
  • the drives used are unnecessarily operated in many situations at high drive powers or at high speeds (for example also disadvantageously high idle powers).
  • a method for controlling a conveyor belt is known from EP 3 173879 A1.
  • a method for controlling belt conveyor lines is known from DD 234952 A1. Accordingly, there is interest in devices and methods as well as in a control-technically optimizable material flow process, if possible, also for those applications in which the material throughput cannot be exactly foreseen, in particular due to fluctuating degradation / conveying rates and is therefore suitable for optimizing energy efficiency.
  • the object of the invention is to provide a method with the features described at the beginning, with which the material handling along predefinable material flow paths can be optimized with regard to the situation-dependent conveying capacity requirement, in particular also from an energetic point of view.
  • the task is in particular to work on material flow paths (especially also for bulk goods) that have several downstream
  • System components run to enable an optimizable setting of the system components as a function of one another, preferably also with the least possible wear of the device-related components provided for the material flow in batches or continuously. This object is achieved by the method with the features of the main claim.
  • Advantageous exemplary embodiments are listed in the subclaims.
  • the method according to the invention for controlling and regulating a device for continuous material conveyance with a predefinable conveying capacity by means of a working organ set up to dismantle or at least take up material, which can be moved relative to the ground by means of at least one drive of the device in successive work processes, serves to optimize the energy efficiency of the Device, the method comprising the following steps: a) setting or regulating a / the material throughput from the working organ via at least one system component downstream of the working organ comprising at least one second drive of the device, and b) detecting at least one value of one by means of the respective first and second drive of the device power consumed during a work process as a function of the conveying capacity, in particular as a function of an instantaneous mass impulse of the moving material masses, and c) Er averaging an energy efficiency for the work process on the basis of the at least two values, and d) regulating the drives as a function of the determined energy efficiency, the mass pulse being calculated from the mass distribution along the device and the speed profile along
  • the term mass impulse should not only be understood to refer to the physical term impulse as the product of mass and speed. Rather, the mass momentum in the sense of the invention can also be any quantity proportional to the kinetic energy, such as the product of mass and the square of the speed.
  • the kinetic energy can also be determined from the product of momentum and speed.
  • the aim is to compare the currently absorbed energy for the drive systems (drive power) directly with the sum of all mass impulses of the currently transported masses of conveyed goods or the speed-related change in the kinetic energy of the currently transported masses of conveyed goods in the overall system and thus to determine the efficiency and thus to regulate it precisely . Precise knowledge of the mass distribution is therefore essential.
  • the speed can also be determined directly via the speeds of the working organs themselves. According to the invention, it is not a question of determining and optimizing an efficiency averaged over longer periods of time, but rather to determine the current energy efficiency promptly (preferably in real time), correctly and stably, and a speed or rate based on this
  • the mass distribution along the conveyor chain fluctuates because, for example, the amount of degraded or abandoned material cannot be kept constant due to operational reasons. If the material is mined and abandoned by a bucket wheel excavator, for example, at the end of each pivoting process, disc dismantling and block dismantling, there will be a break in dismantling and thus a significant reduction or short break in the material application and thus in the material flow. These variations in the mass distribution are unavoidable, but inevitably lead to a significant variation in the currently transported masses, which often have no clear correlation with the currently determined flow rate at a popular measuring point (belt scale or volume scanner).
  • the mass pulse is detected in that the mass of the material on the working element (6) is measured in a time-resolved manner at at least one first position.
  • at least one of the first and second drives is regulated in the load state as a function of the further drive (s) that the current drive power or energy consumption of the corresponding drive is related to the current drive Delivery rate or is optimized with respect to a target delivery rate to be set for a predefinable point in time.
  • the energy efficiency is regulated by controlling the utilization of the work organ and the downstream system components.
  • the adjustment can be made by adjusting the conveying speed.
  • the energy efficiency for the work process is determined as a function of at least four predefinable delivery rates and in relation to the first and second drives and the drives are regulated as a function of the determined at least four energy efficiencies, in particular when the respective delivery rate is correlated with at least a partial utilization level from the group: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% material throughput.
  • the partial utilization level is preferably regulated at an early stage and the amount of material supplied is adjusted via an easily adjustable change in the conveying speed, so that in this case the crusher in optimal energy efficiency range is operated.
  • a material throughput-dependent power regulation takes place by regulating a throughput graduation with respect to at least two of the drives; and / or wherein a material throughput-dependent power regulation takes place by regulating an / the operating state of the respective drive in a time window defined by at least one switchover or throughput level adjustment time.
  • a controllable storage device connected between the working organ and the system component connected downstream of the working organ is controlled.
  • the working organ be a conveyor belt and the system component a crusher.
  • an intermediate store is arranged between the conveyor belt and the crusher.
  • the conveyor belt preferably has a controllable outlet in order to provide the crusher with material inflows that can be set in steps, which correspond to the partial utilization levels of the crusher. This allows the mass distribution to be adjusted very easily and quickly to changes in the partial load levels of the crusher.
  • a conveyor belt can also be used as an intermediate store.
  • the invention relates to a control system for a device for continuous material conveyance, the control system being designed to carry out the method according to the invention
  • the method according to the invention is carried out on a control system for a device for continuous material conveyance with a predefinable conveying capacity, in particular for bulk material conveyance, by means of a working element set up for dismantling or at least for picking up material, which is driven by at least one first drive of the device in successive Work processes can be moved relative to the subsurface, wherein a / the material throughput (or material flow) from the working organ is set or regulated by means of the drives via at least one system component downstream of the working organ comprising at least one second drive of the device, the control system being set up at least one To detect the value of a power consumed by the respective first and second drive of the device during a work process, in particular electrical power, as a function of the conveying capacity, in particular as a function of an instantaneous mass impulse of the moving material masses, and on the basis of the at least two values (the power consumed by the drives , in particular electrical power,) to determine an energy efficiency for the work process (as a function of the conveying
  • this favors the optimization of an operating state of the device with regard to material flow (for example avoidance of overcrowding or clogging); on the other hand, the device can also be operated in an energetically optimized manner.
  • a savings potential in the range of at least 30% can be exploited.
  • the material handling along the at least one predefined material flow path can also be optimized at one or more material transfer points (in particular P1, P2, ..., Pn), for example by regulating system components in the form of bunkers.
  • the material can also be dismantled / picked up in batches.
  • the current drive current or the current drive power as well as the material throughput are measured or determined in some other way. Based on these Values can be subjected to a continuous plausibility check, in particular to determine whether a selected power / throughput level of the drive is still advantageous for a momentary utilization of the device. For example, such a plausibility check takes place continuously or at least after a few seconds or minutes or as a function of a momentary change in measured values and / or when an application-specific definable threshold value is exceeded or not reached (e.g. minimum load on a conveyor belt).
  • a plausibility check takes place continuously or at least after a few seconds or minutes or as a function of a momentary change in measured values and / or when an application-specific definable threshold value is exceeded or not reached (e.g. minimum load on a conveyor belt).
  • the invention is also based on the concept of changing the speed of drives in such a way that the temporal flow rate curves are specified or adapted with a view to minimized power consumption, in particular with regard to the entire material flow chain along a plurality of drives connected in series in the material flow direction.
  • a target value for the delivery rate can also be defined as a control parameter.
  • the drive speed is at least partially adapted, in particular a point-in-time adaptation of the idle drive power.
  • An adaptation measure can also be carried out in advance, in particular by completing a throughput level adaptation measure (for example increase in speed) at a predetermined point in time (initiation of the measure with a predefinable time buffer).
  • the device can optionally also be equipped with material flow buffers such as intermediate bunkers or speed regulators for conveyor belts, whereby these material flow units can also be coupled to the control system or integrated into the control system. It has been shown that a material throughput monitor or an occupancy sensor (in particular a fill level sensor) can facilitate control / regulation.
  • the actual current delivery rate can in practice depending on the design of the system or the process of the respective the desired or predefined delivery rate.
  • One or more occupancy sensors in particular based on radar, ultrasound, laser or force signals or measured values, in particular also in an arrangement at the entrance to the system, enable monitoring of actual delivery rates.
  • a local, site-specific throughput rate can also be determined, for example by multiplying the conveyor belt occupancy with the belt speed at a material transfer point to the next conveyor belt or intermediate bunker. Through integration, both the current bunker content and the mass occupancy of subsequent conveyor belts can be determined.
  • the mass impulse of the moved material mass is understood in particular to be the sum product of the moved material masses with the movement speed.
  • the ratio of these two variables (drive power to mass impulse, or vice versa) relative to one another facilitates the quantitative assessment of energy efficiency, especially for horizontal displacement (transport).
  • the resulting physical unit [kWh / (t km)] or [J / (kg m)] or [N / kg] can (analogously) be compared with the specific total transport resistance, and is advantageously (only) based on the currently ( current) transopted material mass and the entire transport route.
  • control system is also set up to regulate at least one of the first and second drives in the load state as a function of the further drive (s), in particular to regulate down from a full load state to a partial load state, that the current drive power or energy consumption of the corresponding drive with regard to the current conveying capacity (material throughput at point P 1, P2, ..., Pn on the material flow path) or with regard to a predefinable / predefined Point in time to be set target delivery rate is optimized, in particular is minimized.
  • the mode of operation can also be designed to be particularly sustainable.
  • control system is set up to determine a first and second energy efficiency for the work process as a function of a first and second predefined / predefinable delivery rate and in relation to the first and second drives and to assign the drives as a function of the determined first and second energy efficiency regulate, especially with changing delivery rates in the range of a minimum variation of 20 to 50 percent, especially for the purpose of achieving better / maximum energy efficiency. This also enables particularly resource-saving operation.
  • control system is set up to determine the energy efficiency for the work process as a function of at least four predefined / predefinable conveying capacities and in relation to the first and second drives and to regulate the drives as a function of the determined at least four energy efficiencies, especially when there is a correlation of the respective conveying capacity with at least one partial utilization level from the group: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% material throughput.
  • This also provides good practicability, in particular in that the regulation takes place with regard to a comparatively small, manageable number of adjustment stages.
  • control system is set up to control and regulate the respective drive as a function of time in such a way that the operating state of the respective drive to be set or regulated is ensured in relation to the switchover point, in particular by correlating a / the predefined / predefinable conveying capacity or a target material throughput with a drive-specific and / or operating state-specific switchover time (ramp duration) of the respective drive or the respective system component.
  • This also promotes good utilization with optimized load changes and, last but not least, also enables a lean structural design (with a possibly reduced safety factor).
  • the control system comprises at least one material flow or material throughput monitor (including at least one sensor) and is set up to provide material throughput information (measured values) recorded upstream of at least one of the drives for control of the respective drive when the operating state is set of the respective drive with a drive-specific switchover time (ramp duration).
  • material throughput information measured values recorded upstream of at least one of the drives for control of the respective drive when the operating state is set of the respective drive with a drive-specific switchover time (ramp duration).
  • control system is set up for material throughput-dependent power regulation by setting / regulating a throughput graduation with respect to at least two of the drives of the device. Last but not least, this favors a practicable control concept that is comparatively easy to implement even on a technical scale, in particular with only a few predefined throughput levels.
  • control system is set up for material throughput-dependent power regulation by setting / regulating an / the operating state of the respective drive in a predefined / predefinable time window, in particular in a time window defined by at least one switching or throughput level adjustment time.
  • This also provides predictive control along comparatively sluggish material flow chains, for example also on conveyor belts, and can homogenize the material flow.
  • the control system is set up for material throughput-dependent power regulation by setting / regulating one / the operating state of at least two in the material flow direction Drives connected in series with a time offset, in particular taking into account the integral storage function of at least one intermediate bunker (or other material buffer in the case of strong variations in the material flow) with predetermined storage volumes, and / or in particular as a function of at least one intermediate bunker of the device (or other material buffer in the case of strong variations in the material flow ) specified time offset.
  • the storage function can define the size of the buffer.
  • the time offset can also be defined, for example, by the time required to run through a certain distance along the material flow path
  • control system is set up for frequency control of at least one drive of the device.
  • This type of control and regulation has proven to be advantageous for various types of drive and devices.
  • a device for continuous material conveyance for carrying out the method according to the invention comprising a working element set up to pick up material, which can be moved relative to the ground by means of at least one first drive in successive work processes, further comprising at least one system component downstream of the working element, comprising at least a second drive, the working element and the at least one downstream system component defining at least one material flow path for the material, and further comprising a previously described control system for regulating the device by means of the drives.
  • the device comprises at least one conveyor belt or at least one conveyor belt system (downstream system component), the device being set up for frequency control of the drives (second drives) of the conveyor belt. Last but not least, this also favors the regulation of drives that are supposed to move large masses.
  • the method for controlling and regulating a device for continuous material conveyance with a predefinable conveying capacity, in particular for bulk material conveyance, by means of a working element set up to dismantle or at least take up material, which is movable relative to the ground by means of at least one drive of the device in successive work processes in particular below
  • Use of a control system described above is further elaborated below: Setting or regulating a / the material throughput (or material flow) from the working organ via at least one system component downstream of the working organ, comprising at least one second drive of the device, and detecting at least one value of one by means of the respective first and second drive of the device power consumed during a work process as a function of the delivery rate, in particular as a function of a momentary measure enimpulses of the moving material masses, and determining an energy efficiency for the work process (as a function of the conveying capacity and in relation to the first and second drives) on the basis of the at least two values (the power consumed by the drives), and regulating the
  • At least one of the first and second drives is controlled in the load state as a function of the further drive (s) that the current drive power or energy consumption of the corresponding drive with respect to the current delivery output or with respect to a target value to be set for a predefinable point in time. Delivery rate is optimized.
  • the energy efficiency for the work process is determined as a function of at least four predefinable delivery rates and in relation to the first and second drives and the drives are controlled as a function of the determined at least four energy efficiencies, in particular when the respective delivery rate is correlated with at least one partial utilization level from the group: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% material throughput.
  • the respective drive is controlled as a function of time with respect to the rotational speed and controlled in relation to the switching point in time, in particular by means of a frequency converter.
  • a material throughput-dependent power regulation takes place by regulating a throughput graduation with respect to at least two of the drives; and / or the material throughput-dependent power regulation takes place by regulating an / the operating state of the respective drive in a time window defined by at least one switchover or throughput level adjustment time. This also helps avoid overcrowding or long idle times.
  • the entire device can be designed / constructed to be lean in terms of device technology, even with comparatively strong fluctuations in throughput, and operated in an energetically efficient manner.
  • the aforementioned object is also achieved in particular by using a control system for regulating a device for continuous material conveyance by means of a plurality of first and second drives provided for successive work processes, in particular a control system described above, the control system for detecting values of a consumed power of the respective drive is used as a function of the conveying capacity, in particular as a function of an instantaneous mass pulse of the moving material masses, and for determining and regulating an energy efficiency for the work performed by the drives, in particular for regulating the drives as a function of a
  • Throughput level adjustment time in particular as a function of at least one item of material throughput information.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a control system in / on a
  • the abscissa is the time axis (in particular seconds; here: time window, for example 300 seconds), and the ordinate relates to the percentage utilization (0 to 100%).
  • the bunker is equipped with a variable outlet opening.
  • the material throughput fluctuates sinusoidally; the discharge throughput (in particular discharge from an intermediate bunker; short dashed line) fluctuates discontinuously with comparatively large jumps, depending on the design of the outlet opening and its mode of operation, the curve of the discharge throughput intersecting the material throughput curve at some points; the crusher availability (especially drive speed; long dashed line) runs despite discontinuities at least approximately parallel to the curve (course) of the material throughput and above this curve, each with a short lead time; the material level in the bunker (bottom line with circular dots) fluctuates rather moderately in this example in the range from 0 to approx. 35% (intermediate bunker only partially used).
  • FIG. 1 illustrates an operating state in which the entire device works in an energy-optimized manner by interconnecting the system components, although the device is also designed for significantly larger throughputs and the throughput could be set to a higher power level.
  • FIG. 1 also illustrates that, in spite of discontinuous load levels, a comparatively smooth, continuous adjustment of the material throughput can be realized.
  • the drive speed of the crusher can also be optimized with regard to the current material throughput.
  • FIG. 1 also illustrates, in particular, a simulation of operating states at a throughput of 25, 50, 75 and 100% or a corresponding power consumption.
  • a momentary amount of material at one of the points of the material flow path can be recorded and sent to the control system (or to a control / regulating device of the control system) as a control parameter with a time lead, in particular at least ten (10) seconds. be passed on.
  • the intermediate bunker or its outlet opening can also be set, for example, in four operating states, in particular for 25, 50, 75 and 100% throughput.
  • FIG. 1 also illustrates a throughput staggered crusher operation, in particular such that at least 30% of the power consumption or the idle power of the crusher drive (s) can be saved.
  • FIG. 2 shows a control system 1 which is coupled to a device 10 for continuous material conveyance or is integrated therein.
  • the device 10 comprises several conveying drives 2 connected one behind the other in the material flow direction, each of which drives a conveyor belt 4 (downstream system component) by means of which the material 3 is conveyed.
  • a material throughput monitor 5 with at least one sensor (optionally with several measuring units) enables a more in-depth analysis of the material throughput (current conveying capacity).
  • the material throughput monitor 5 comprises an occupancy sensor which is set up to detect a layer height of the material 3.
  • the conveyor belts 4 can, for example, also each have individual gradients or inclines. Intermediate bunkers can also be provided at the material transfer points between the individual conveyor belts.
  • the three conveyor belts 4 each convey a momentarily moving mass of material at an individual momentary belt speed.
  • a speed can be specified for each of the three drives 2, in particular as a function of a respective individual instantaneous drive power.
  • the control / regulation-related interaction is indicated by the arrows between the conveying components and the control system 1.
  • FIG. 2 also illustrates a smoothing function of intermediate bins at the material transfer points.
  • the intermediate bunkers can limit a maximum layer height of the material on the respective conveyor belt, for example by providing a correspondingly arranged or dimensioned or adjustable outlet opening.
  • the storage / buffer function of the respective intermediate bunker enables a gentle variation of the downstream belt speed, in particular taking into account the current bunker filling level, which can be detected by means of the sensors 5, for example.
  • a working element 6 can be connected upstream of the system components shown in FIG. 2, for example a bucket wheel or an excavator shovel.
  • the working element 6 delivers a more or less constant flow of material (amount per unit of time) depending on the conditions of use and / or the nature of the soil.

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Abstract

The invention relates to a control system (1) for a device (10) for continuously conveying material at a predefinable conveying capacity by means of a working element (6) which is designed to mine or at least to collect material and which can be moved relative to the ground in successive work processes by means of at least a first drive of the device, wherein a/the material throughput from the working element is set or is controlled by means of the drives (2) in a closed-loop manner, via at least one system component (4) which is connected downstream of the working element and which comprises at least a second drive (2) of the device (10), wherein the control system (1) is designed to detect at least one value of a capacity recorded during a work process by means of the respective first and second drives (2) of the device as a function of the conveying capacity, in particular as a function of an instantaneous mass pulse of the moved material mass, and to determine an energy efficiency for the work process on the basis of the at least two values, and to control the drives in a closed-loop manner as a function of the determined energy efficiency. The invention also relates to a corresponding open-loop/closed-loop control method.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Energieeffizienz-Steuerung bei kontinuierlicher Materialförderung, insbesondere bei Schüttgutförderung Device and method for energy efficiency control in the case of continuous material conveyance, in particular in the case of bulk material conveyance

Beschreibung: Description:

TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Materialförderung bei vordefinierbarer Förderleistung, wobei einerseits eine energetische Optimierung erfolgen kann und andererseits der Materialdurchsatz auf einem Materialflusspfad entlang von mehreren einzelnen Abbau- oder Fördereinheiten geregelt werden kann. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß Merkmalen des jeweiligen unabhängigen oder nebengeordneten Anspruchs. HINTERGRUND The invention relates to a device and a method for continuous material conveyance with a predefinable conveying capacity, whereby, on the one hand, an energetic optimization can take place and, on the other hand, the material throughput on a material flow path along several individual mining or conveying units can be regulated. In particular, the invention relates to a device and a method according to the features of the respective independent or co-ordinate claim. BACKGROUND

Umschlagsanlagen sind bei vielen Anwendungen, insbesondere fördertechnischen Anwendungen, hinsichtlich Materialfluss zu optimieren. Als Bestandteile oder Komponenten von Umschlagsanlagen insbesondere für Schüttgut können beispielhaft genannt werden: Rohstoffgewinnungsanlagen oder Materialaufnahmevorrichtungen (insbesondere Bagger, Rücklader, Entlader, Kratzer), Förderanlagen oder Transportanlagen (wie zum Beispiel Gurtförderer, Förderbänder, Förderbrücken, Schneckenförderer), Aufbereitungsanlagen (insbesondere Brecher, Mühlen, Zyklone, Brennofen) oder Sortieranlagen wie zum Beispiel Schwingsiebvorrichtungen, oder auch Absetzer (Materialabsatzgeräte). Umschlagsanlagen bestehen üblicherweise aus mehreren von solchen nacheinander oder verzweigt entlang von wenigstens einem Materialflusspfad angeordneten Komponenten. Dabei soll das Material bei vordefiniertem oder gewünschtem Durchsatz in einem vordefinierten oder gewünschten Zeitfenster von wenigstens einer Aufnahmestelle bis zu wenigstens einer Absetzstelle gefördert beziehungsweise umgeschlagen werden. Optional wird das Material dabei auch bearbeitet beziehungsweise vergütet; zum Beispiel können die Materialeigenschaften (insbesondere Korngröße, Zusammensetzung) verändert werden. Einerseits darf ein maximaler Materialdurchsatz beziehungsweise eine maximale Beladung zum Beispiel von Förderbändern nicht überschritten werden, insbesondere in Hinblick auf Risiken wie Blockaden, Verstopfung, Überlastung, Überhitzung. Andererseits variiert der Materialdurchsatz in vielen Anwendungsfällen ohnehin recht stark, insbesondere in Abhängigkeit von Betriebsmodus, Betriebsphasen, Art des Materials, Umweltbedingungen, oder dergleichen. Der gewünschte Mindest- oder Maximal-Materialdurchsatz kann dann eventuell nicht immer sichergestellt werden. Je nach Anwendungsfall sind die Risiken hinsichtlich Leerlauf (gar kein Materialdurchsatz) dabei mehr oder weniger groß. Insofern ist also eine effektive Steuerung und Regelung des Materialfluss-Prozesses wünschenswert. Handling systems have to be optimized with regard to material flow in many applications, in particular conveyor applications. Components or components of handling systems, especially for bulk goods, can be mentioned by way of example: raw material extraction systems or material receiving devices (in particular excavators, reclaimers, unloaders, scrapers), conveyor systems or transport systems (such as belt conveyors, conveyor belts, conveyor bridges, screw conveyors), processing systems (in particular crushers, mills , Cyclones, kilns) or sorting systems such as vibrating screen devices, or also settlers (material handling devices). Transshipment systems usually consist of a plurality of such components arranged one after the other or branched along at least one material flow path. The material should be conveyed or turned over from at least one receiving point to at least one depositing point at a predefined or desired throughput in a predefined or desired time window. Optionally, the material can also be processed or remunerated; For example, the material properties (in particular grain size, composition) can be changed. On the one hand, a maximum material throughput or a maximum loading of conveyor belts, for example, must not be exceeded, especially with regard to risks such as blockages, clogging, overloading, overheating. On the other hand, the material throughput varies quite strongly in many applications anyway, in particular as a function of the operating mode, operating phases, type of material, environmental conditions, or the like. The desired minimum or maximum material throughput may then not always be guaranteed. Depending on the application, the risks with regard to idling (no material throughput at all) are more or less great. In this respect, an effective control and regulation of the material flow process is therefore desirable.

Um die Schwankungen im Materialdurchsatz zu berücksichtigen sind solche Anlagen üblicherweise auf eine um etwa 40 % über der gewünschten Durchschnittsförderleistung ausgelegt, um im Mittel beispielsweise bei einer Auslastung von etwa 70 %den gewünschten Materialdurchsatz zu erzielen. Real schwankt der Materialdurchsatz somit um diesen Wert. Dieses bedeutet, dass Anlagenteile zu verschiedenen Zeiten unterschiedlich ausgelastet werden. In order to take into account the fluctuations in the material throughput, such systems are usually designed for around 40% above the desired average delivery rate in order to achieve the desired material throughput on average, for example at a utilization of around 70%. In real terms, the material throughput fluctuates around this value. This means that system parts are used differently at different times.

In manchen Anwendungsfällen gestaltet sich eine Steuerung und Regelung entlang der Materialflusskette als schwierig. Üblicherweise werden die einzelnen sich entlang des Materialflusspfades erstreckenden Anlagenkomponenten daher für einen Standard-Durchsatz ausgelegt und im entsprechenden Standard-Betriebsmodus betrieben, gegebenenfalls auch auf kontinuierliche Weise in einem Betriebsmodus für maximalen Materialdurchsatz. Dies ist jedoch weder in energetischer noch in technischer Hinsicht optimal, insbesondere nicht vor dem Ziel, einen nachhaltigen ressourcenschonenden Prozess bereitstellen zu können. Insbesondere ist nachteilig, dass die verwendeten Antriebe in vielen Situationen unnötigerweise bei hohen Antriebsleistungen beziehungsweise mit hohen Drehzahlen betrieben werden (beispielsweise auch nachteilig hohe Leerlaufleistungen). Sofern nun in einem Materialfluss-Prozess ein hoher Anteil von Leerlauf- oder Teilauslastungs-Phasen nicht vermieden werden kann, ergeben sich sowohl für die Energiebilanz als auch hinsichtlich des vorrichtungstechnischen Aufwands recht nachteilige Effekte (insbesondere verringerte Lebensdauer, höherer Wartungsaufwand, zahlreichere technische Ausfälle, unverhältnismäßig hohe Energiekosten und nicht zuletzt auch unnötige Schall- und Abgas-Emissionen). In some applications, it is difficult to control and regulate along the material flow chain. The individual system components extending along the material flow path are therefore usually designed for a standard throughput and operated in the corresponding standard operating mode, possibly also in a continuous manner in an operating mode for maximum material throughput. However, this is not optimal, neither in terms of energy nor in terms of technology, especially not before the goal of being able to provide a sustainable, resource-saving process. In particular, it is disadvantageous that the drives used are unnecessarily operated in many situations at high drive powers or at high speeds (for example also disadvantageously high idle powers). If a high proportion of idle or partial utilization phases cannot be avoided in a material flow process, this results in quite disadvantageous effects both for the energy balance and with regard to the technical complexity (in particular reduced service life, higher maintenance costs, more numerous technical failures, disproportionately high energy costs and, last but not least, unnecessary noise and exhaust emissions).

Aus der DE 19880506 B4 ist eine Fördereinrichtung für Tagebauanlagen mit zumindest einem mittels zumindest eines Antriebs angetriebenen Förderband und einer Steuerung bekannt, wobei die Geschwindigkeit des Förderbandes in Abhängigkeit der zu transportierenden Menge eingestellt wird. From DE 19880506 B4 a conveyor device for open-cast mining systems with at least one conveyor belt driven by means of at least one drive and a control is known, the speed of the conveyor belt being set as a function of the amount to be transported.

Aus der EP 3 173879 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Förderbandes bekannt. A method for controlling a conveyor belt is known from EP 3 173879 A1.

Aus der DD 234952 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung von Gurtfördererlinien bekannt. Demnach besteht Interesse an Vorrichtungen und Verfahren sowie an einem steuerungs-/regelungstechnisch optimierbaren Materialfluss-Prozess möglichst auch für solche Anwendungen, in welchen der Materialdurchsatz nicht exakt vorhersehbar ist, insbesondere aufgrund schwankender Abbau-/Förderraten und dadurch zur Optimierung der Energieeffizienz geeignet ist. A method for controlling belt conveyor lines is known from DD 234952 A1. Accordingly, there is interest in devices and methods as well as in a control-technically optimizable material flow process, if possible, also for those applications in which the material throughput cannot be exactly foreseen, in particular due to fluctuating degradation / conveying rates and is therefore suitable for optimizing energy efficiency.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF THE INVENTION

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen zur Verfügung zu stellen, womit der Materialumschlag entlang vordefinierbarer Materialflusspfade in Hinblick auf situationsabhängigen Förderleistungsbedarf optimiert werden kann, insbesondere auch in energetischer Hinsicht. Die Aufgabe besteht insbesondere auch darin, auf Materialflusspfaden (speziell auch für Schüttgüter), die über mehrere nachgeschalteteThe object of the invention is to provide a method with the features described at the beginning, with which the material handling along predefinable material flow paths can be optimized with regard to the situation-dependent conveying capacity requirement, in particular also from an energetic point of view. The task is in particular to work on material flow paths (especially also for bulk goods) that have several downstream

Anlagenkomponenten verlaufen, eine optimierbare Einstellung der Anlagenkomponenten in Abhängigkeit voneinander zu ermöglichen, bevorzugt auch bei möglichst minimalem Verschleiß der für den Materialfluss vorgesehenen chargenweise oder kontinuierlich fördernden vorrichtungstechnischen Komponenten. Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden in den Unteransprüchen aufgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern und Regeln einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Materialförderung bei vordefinierbarer Förderleistung mittels eines zum Abbauen oder zumindest zum Aufnehmen von Material eingerichteten Arbeitsorgans, welches mittels wenigstens eines Antriebs der Vorrichtung in aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen relativ zum Untergrund bewegbar ist, dient der Optimierung der Energieeffizienz der Vorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Einstellen oder Regeln eines/des Materialdurchsatzes vom Arbeitsorgan über wenigstens eine dem Arbeitsorgan stromab nachgeschaltete Anlagenkomponente umfassend wenigstens einen zweiten Antrieb der Vorrichtung, und b) Erfassen wenigstens eines Werts einer mittels des jeweiligen ersten und zweiten Antriebs der Vorrichtung während eines Arbeitsvorgangs aufgenommenen Leistung als Funktion der Förderleistung, insbesondere als Funktion eines momentanen Massenimpulses der bewegten Materialmassen, und c) Ermitteln einer Energieeffizienz für den Arbeitsvorgang anhand der wenigstens zwei Werte, und d) Regeln der Antriebe als Funktion der ermittelten Energieeffizienz, wobei der Massenimpuls rechnerisch aus der Masseverteilung entlang der Vorrichtung und dem Geschwindigkeitsprofil entlang der Vorrichtung ermittelt wird, und wobei aus dem Massenimpuls und der durch die Antriebe aufgenommenen Energie die Energieeffizienz ermittelt wird. System components run to enable an optimizable setting of the system components as a function of one another, preferably also with the least possible wear of the device-related components provided for the material flow in batches or continuously. This object is achieved by the method with the features of the main claim. Advantageous exemplary embodiments are listed in the subclaims. The method according to the invention for controlling and regulating a device for continuous material conveyance with a predefinable conveying capacity by means of a working organ set up to dismantle or at least take up material, which can be moved relative to the ground by means of at least one drive of the device in successive work processes, serves to optimize the energy efficiency of the Device, the method comprising the following steps: a) setting or regulating a / the material throughput from the working organ via at least one system component downstream of the working organ comprising at least one second drive of the device, and b) detecting at least one value of one by means of the respective first and second drive of the device power consumed during a work process as a function of the conveying capacity, in particular as a function of an instantaneous mass impulse of the moving material masses, and c) Er averaging an energy efficiency for the work process on the basis of the at least two values, and d) regulating the drives as a function of the determined energy efficiency, the mass pulse being calculated from the mass distribution along the device and the speed profile along the device, and from the mass pulse and the The energy efficiency is determined by the energy absorbed by the drives.

Der Begriff Massenimpuls ist im Sinne der Erfindung nicht nur auf den physikalischen Begriff des Impulses als Produkt aus Masse und Geschwindigkeit zu verstehen. Vielmehr kann der Massenimpuls im Sinne der Erfindung auch jede der kinetischen Energie proportionale Größe sein, als beispielsweise das Produkt aus Masse und dem Quadrat der Geschwindigkeit. Ebenso kann die kinetische Energie aus dem Produkt von Impuls und Geschwindigkeit ermittelt werden. Ziel ist es, die aktuell aufgenommene Energie für die Antriebssysteme (Antriebsleistung) direkt mit der Summe aller Massenimpulse von aktuell transportierten Fördergutmassen beziehungsweise der geschwindigkeitsbezogenen Änderung der kinetischen Energie von aktuell transportierten Fördergutmassen im Gesamtsystems zu vergleichen und so die Effizienz zu ermitteln und dadurch exakt zu regeln. Wesentlich ist daher die exakte Kenntnis der Massenverteilung. Die Geschwindigkeit kann über die Geschwindigkeiten der Arbeitsorgane selbst ebenfalls direkt ermittelt werden. Es geht also erfindungsgemäß eben nicht darum, eine über größere Zeiträume gemittelte Effizienz zu bestimmen und zu optimieren, sondern die aktuelle Energieeffizienz zeitnahe (vorzugsweise in Echtzeit), korrekt und stabil zu bestimmen und darauf basiert eine Geschwindigkeit- beziehungsweiseIn the context of the invention, the term mass impulse should not only be understood to refer to the physical term impulse as the product of mass and speed. Rather, the mass momentum in the sense of the invention can also be any quantity proportional to the kinetic energy, such as the product of mass and the square of the speed. The kinetic energy can also be determined from the product of momentum and speed. The aim is to compare the currently absorbed energy for the drive systems (drive power) directly with the sum of all mass impulses of the currently transported masses of conveyed goods or the speed-related change in the kinetic energy of the currently transported masses of conveyed goods in the overall system and thus to determine the efficiency and thus to regulate it precisely . Precise knowledge of the mass distribution is therefore essential. The speed can also be determined directly via the speeds of the working organs themselves. According to the invention, it is not a question of determining and optimizing an efficiency averaged over longer periods of time, but rather to determine the current energy efficiency promptly (preferably in real time), correctly and stably, and a speed or rate based on this

Förderleistungssteuerung zu ermöglichen. Die Massenverteilung entlang der Förderkette schwankt, da beispielsweise die Menge von abgebauten oder aufgegebenem Material betriebsbedingt nicht konstant gehalten kann. Wird das Material beispielsweise durch einen Schaufelradbagger abgebaut und aufgegeben, so wird beispielsweise durch Verfahren am Ende jedes Schwenkvorgangs, Scheibenabbaus und Blockabbaus eine Abbaupause kommen und dadurch zu einer deutlichen Reduzierung oder kurzer Pause beim Materialauftrag und damit im Materialstrom. Diese Variationen in der Massenverteilung sind unvermeidbar, führt aber unausweichlich zur einer deutlicher Variation der aktuell transportierten Massen, die oft keine deutliche Korrelation mit dem aktuell ermittelten Förderstrom an einer beliebten Messstelle (Bandwaage oder Volumenscanner) haben. To enable flow control. The mass distribution along the conveyor chain fluctuates because, for example, the amount of degraded or abandoned material cannot be kept constant due to operational reasons. If the material is mined and abandoned by a bucket wheel excavator, for example, at the end of each pivoting process, disc dismantling and block dismantling, there will be a break in dismantling and thus a significant reduction or short break in the material application and thus in the material flow. These variations in the mass distribution are unavoidable, but inevitably lead to a significant variation in the currently transported masses, which often have no clear correlation with the currently determined flow rate at a popular measuring point (belt scale or volume scanner).

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Massenimpuls dadurch erfasst, dass an wenigstens einer ersten Position die Masse des Materials auf dem Arbeitsorgan (6) zeitaufgelöst gemessen wird. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens einer der ersten und zweiten Antriebe derart im Lastzustand in Abhängigkeit von dem/den weiteren Antrieb(en) geregelt wird, dass die momentane Antriebsleistung oder Energieaufnahme des entsprechenden Antriebs bezüglich der momentanen Förderleistung oder bezüglich einer für einen vordefinierbaren Zeitpunkt einzustellenden Soll-Förderleistung optimiert ist. In a further embodiment of the invention, the mass pulse is detected in that the mass of the material on the working element (6) is measured in a time-resolved manner at at least one first position. In a further embodiment of the invention, at least one of the first and second drives is regulated in the load state as a function of the further drive (s) that the current drive power or energy consumption of the corresponding drive is related to the current drive Delivery rate or is optimized with respect to a target delivery rate to be set for a predefinable point in time.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Energieeffizienz durch die Steuerung der Auslastung des Arbeitsorgans und der nachgeschalteten Anlagenkomponente geregelt wird. Beispielsweise kann die Anpassung durch eine Anpassung der Fördergeschwindigkeit erfolgen. In a further embodiment of the invention, the energy efficiency is regulated by controlling the utilization of the work organ and the downstream system components. For example, the adjustment can be made by adjusting the conveying speed.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Energieeffizienz für den Arbeitsvorgang in Abhängigkeit von wenigstens vier vordefinierbaren Förderleistungen und in Bezug auf die ersten und zweiten Antriebe ermittelt und die Antriebe werden als Funktion der ermittelten wenigstens vier Energieeffizienzen geregelt, insbesondere bei Korrelation der jeweiligen Förderleistung mit wenigstens einer Teilauslastungsstufe aus der Gruppe: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% Materialdurchsatz. In a further embodiment of the invention, the energy efficiency for the work process is determined as a function of at least four predefinable delivery rates and in relation to the first and second drives and the drives are regulated as a function of the determined at least four energy efficiencies, in particular when the respective delivery rate is correlated with at least a partial utilization level from the group: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% material throughput.

Es ist bevorzugt nicht nur Fördervorrichtungen, sondern beispielsweise auch andere Anlagenkomponenten, beispielsweise Brecher, in Teilauslastungsstufen, insbesondere 0%, 25%, 50%, 75%, 100% Materialdurchsatz betrieben werden. Flinzu kommt, dass beispielsweise ein Brecher nicht schnell beliebig die Auslastung und damit den Materialdurchsatz ändern kann. Läuft der Brecher jedoch auf einer höheren Auslastung als der Menge des zugeführten Materials entspricht, so ist die Energieeffizienz entsprechend schlecht. Daher wird besonders bevorzugt eine Regelung ausgehend von der am schlechtest regelbaren Komponente aus vorgenommen. Beispielsweise sei ein Brecher genannt, der in den Teilauslastungsstufen 0%, 25%, 50%, 75%, 100% betrieben werden soll. Wird aus der Masseverteilung klar, dass die Teilauslastungsstufe geändert werden muss, weil entweder mehr oder weniger Material aufgegeben wird, so wird bevorzugt die Teilauslastungsstufe bereits frühzeitig geregelt und die zugeführte Materialmenge über eine einfach anpassbare Änderung der Fördergeschwindigkeit angepasst, sodass in diesem Fall der Brecher im optimalen Energieeffizienzbereich betrieben wird. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine materialdurchsatzabhängige Leistungsregelung durch Regeln einer Durchsatzstaffelung bezüglich wenigstens zweier der Antriebe; und/oder wobei eine materialdurchsatzabhängige Leistungsregelung erfolgt durch Regeln eines/des Betriebszustands des jeweiligen Antriebs in einem durch wenigstens eine Umschalt- oder Durchsatzstufenanpassungszeit definierten Zeitfenster. It is preferred not only conveying devices, but also, for example, other system components, for example crushers, to be operated in partial capacity levels, in particular 0%, 25%, 50%, 75%, 100% material throughput. In addition, a crusher, for example, cannot change the capacity and thus the material throughput quickly and at will. However, if the crusher is running at a higher capacity than the amount of material fed in, the energy efficiency is correspondingly poor. Therefore, regulation is particularly preferably carried out on the basis of the component that is most difficult to regulate. For example, a crusher is mentioned that is to be operated in the partial load levels 0%, 25%, 50%, 75%, 100%. If it becomes clear from the mass distribution that the partial utilization level has to be changed because either more or less material is being fed in, the partial utilization level is preferably regulated at an early stage and the amount of material supplied is adjusted via an easily adjustable change in the conveying speed, so that in this case the crusher in optimal energy efficiency range is operated. In a further embodiment of the invention, a material throughput-dependent power regulation takes place by regulating a throughput graduation with respect to at least two of the drives; and / or wherein a material throughput-dependent power regulation takes place by regulating an / the operating state of the respective drive in a time window defined by at least one switchover or throughput level adjustment time.

In einerweiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt zusätzlich zur Optimierung der Energieeffizienz die Ansteuerung eines zwischen Arbeitsorgan und der dem Arbeitsorgan stromab nachgeschaltete Anlagenkomponente zwischengeschalteten regelbaren Speichervorrichtung. Beispielsweise sei das Arbeitsorgan ein Förderband und die Anlagenkomponente ein Brecher. So sei in diesem Fall zwischen dem Förderband und der Brecher ein Zwischenspeicher angeordnet. Das Förderband weist bevorzugt einen regelbaren Auslass auf, um den Brecher vorzugsweise stufenweise einstellbaren Materialzuflüssen zu versehen, die den Teilauslastungsstufen des Brechers entsprechen. Hierdurch kann die Masseverteilung sehr einfach und schnell auf Umstellungen der Teilauslastungsstufen des Brechers angepasst werden. In a further embodiment of the invention, in addition to optimizing the energy efficiency, a controllable storage device connected between the working organ and the system component connected downstream of the working organ is controlled. For example, let the working organ be a conveyor belt and the system component a crusher. In this case, an intermediate store is arranged between the conveyor belt and the crusher. The conveyor belt preferably has a controllable outlet in order to provide the crusher with material inflows that can be set in steps, which correspond to the partial utilization levels of the crusher. This allows the mass distribution to be adjusted very easily and quickly to changes in the partial load levels of the crusher.

Auch ein Förderband kann als Zwischenspeicher verwendet werden. Insbesondere können bei mehreren hintereinander angeordneten Förderbändern diese durch unterschiedliche Laufgeschwindigkeiten zur gezielten Variation der Masseverteilung verwendet werden und können daher als Zwischenspeicher Material aufnehmen oder abgegeben. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Steuerungssystem für eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Materialförderung, wobei das Steuerungssystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist A conveyor belt can also be used as an intermediate store. In particular, in the case of several conveyor belts arranged one behind the other, they can be used for the targeted variation of the mass distribution through different running speeds and can therefore take up or dispense material as intermediate storage. In a further aspect, the invention relates to a control system for a device for continuous material conveyance, the control system being designed to carry out the method according to the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durchgeführt auf einem Steuerungssystem für eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Materialförderung bei vordefinierbarer Förderleistung, insbesondere zur Schüttgutförderung, mittels eines zum Abbauen oder zumindest zum Aufnehmen von Material eingerichteten Arbeitsorgans, welches durch wenigstens einen ersten Antrieb der Vorrichtung in aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen relativ zum Untergrund bewegbar ist, wobei ein/der Materialdurchsatz (beziehungsweise Materialfluss) vom Arbeitsorgan über wenigstens eine dem Arbeitsorgan stromab nachgeschaltete Anlagenkomponente umfassend wenigstens einen zweiten Antrieb der Vorrichtung mittels der Antriebe eingestellt ist oder geregelt wird, wobei das Steuerungssystem eingerichtet ist, wenigstens einen Wert einer mittels des jeweiligen ersten und zweiten Antriebs der Vorrichtung während eines Arbeitsvorgangs aufgenommenen Leistung, insbesondere elektrischen Leistung, als Funktion der Förderleistung zu erfassen, insbesondere als Funktion eines momentanen Massenimpulses der bewegten Materialmassen, und anhand der wenigstens zwei Werte (der aufgenommenen Leistung der Antriebe, insbesondere elektrischen Leistung,) eine Energieeffizienz für den Arbeitsvorgang (als Funktion der Förderleistung und in Bezug auf die ersten und zweiten Antriebe) zu ermitteln und die Antriebe als Funktion der ermittelten Energieeffizienz zu regeln, insbesondere hinsichtlich wenigstens zweier vordefinierter/vordefinierbarer Förderleistungen, beispielsweise in einem Bereich entsprechend 25 bis 75% des maximal erzielbaren Durchsatzes. Dies begünstigt einerseits die Optimierung eines Betriebszustandes der Vorrichtung hinsichtlich Materialfluss (zum Beispiel Vermeidung von Über-Belegung oder Verstopfung); andererseits kann die Vorrichtung auch auf energetisch optimierte Weise betrieben werden. Insbesondere hat sich gezeigt, dass hinsichtlich der Leistungsaufnahme beziehungsweise der Leerlaufleistung einzelner Antriebe der Vorrichtung ein Einsparpotential im Bereich von mindestens 30% ausgeschöpft werden kann. The method according to the invention is carried out on a control system for a device for continuous material conveyance with a predefinable conveying capacity, in particular for bulk material conveyance, by means of a working element set up for dismantling or at least for picking up material, which is driven by at least one first drive of the device in successive Work processes can be moved relative to the subsurface, wherein a / the material throughput (or material flow) from the working organ is set or regulated by means of the drives via at least one system component downstream of the working organ comprising at least one second drive of the device, the control system being set up at least one To detect the value of a power consumed by the respective first and second drive of the device during a work process, in particular electrical power, as a function of the conveying capacity, in particular as a function of an instantaneous mass impulse of the moving material masses, and on the basis of the at least two values (the power consumed by the drives , in particular electrical power,) to determine an energy efficiency for the work process (as a function of the conveying capacity and in relation to the first and second drives) and the drives as a function of the determined energy To regulate energy efficiency, in particular with regard to at least two predefined / predefinable conveying capacities, for example in a range corresponding to 25 to 75% of the maximum achievable throughput. On the one hand, this favors the optimization of an operating state of the device with regard to material flow (for example avoidance of overcrowding or clogging); on the other hand, the device can also be operated in an energetically optimized manner. In particular, it has been shown that with regard to the power consumption or the idle power of individual drives of the device, a savings potential in the range of at least 30% can be exploited.

Dabei kann der Materialumschlag entlang des wenigstens einen vordefinierten Materialflusspfades auch an einer oder mehreren Materialübergabestellen (insbesondere P1, P2, ..., Pn) optimiert werden, beispielsweise indem Anlagenkomponenten in Ausgestaltung als Bunker geregelt werden. The material handling along the at least one predefined material flow path can also be optimized at one or more material transfer points (in particular P1, P2, ..., Pn), for example by regulating system components in the form of bunkers.

Das Abbauen/Aufnehmen des Materials kann dabei auch chargenweise erfolgen. The material can also be dismantled / picked up in batches.

Beispielsweise wird mittels des Steuerungssystems auch der aktuelle Antriebsstrom beziehungsweise die momentane Antriebsleistung sowie der Materialdurchsatz messtechnisch erfasst oder auf sonstige Art und Weise ermittelt. Basierend auf diesen Werten kann eine kontinuierliche Plausibilitätsprüfung erfolgen, insbesondere dahingehend, ob eine gewählte Leistungs-/Durchsatzstufe der Antrieb noch vorteilhaft für eine momentane Auslastung der Vorrichtung ist. Beispielsweise erfolgt eine solche Plausibilitätsprüfung kontinuierlich oder zumindest jeweils nach einigen wenigen Sekunden oder Minuten oder in Abhängigkeit einer momentanen Änderung von Messwerten und/oder bei Über-/Unterschreiten eines anwendungsspezifisch definierbaren Schwellwertes (zum Beispiel Mindest-Beladung eines Förderbandes). For example, by means of the control system, the current drive current or the current drive power as well as the material throughput are measured or determined in some other way. Based on these Values can be subjected to a continuous plausibility check, in particular to determine whether a selected power / throughput level of the drive is still advantageous for a momentary utilization of the device. For example, such a plausibility check takes place continuously or at least after a few seconds or minutes or as a function of a momentary change in measured values and / or when an application-specific definable threshold value is exceeded or not reached (e.g. minimum load on a conveyor belt).

Dabei beruht die Erfindung auch auf dem Konzept, Geschwindigkeitsänderungen von Antrieben derart vorzunehmen, dass die zeitlichen Förderstromdurchsatzverläufe in H inblick auf minimierte Leistungsaufnahme vorgegeben oder angepasst werden, insbesondere bezüglich der gesamten Materialflusskette entlang einer Mehrzahl von in Materialflussrichtung hintereinandergeschalteter Antriebe. Hierfür kann auch ein Soll-Wert für die Förderleistung als Regelungsparameter definiert werden. The invention is also based on the concept of changing the speed of drives in such a way that the temporal flow rate curves are specified or adapted with a view to minimized power consumption, in particular with regard to the entire material flow chain along a plurality of drives connected in series in the material flow direction. For this purpose, a target value for the delivery rate can also be defined as a control parameter.

Gemäß einer der möglichen Regelungsarten erfolgt zumindest teilweise auch eine Anpassung der Antriebsdrehzahl, insbesondere eine zeitpunktbezogene Anpassung der Leerlaufantriebsleistung. Eine Anpassungsmaßnahme kann dabei auch zeitlich vorausschauend erfolgen, insbesondere indem eine Durchsatzstufen-Anpassungsmaßnahme (zum Beispiel Drehzahlerhöhung) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt abgeschlossen ist (Initiierung der Maßnahme mit vordefinierbarem Zeitpuffer). Die Vorrichtung kann dabei wahlweise auch mit Materialfluss-Puffern wie zum Beispiel Zwischenbunkern oder Geschwindigkeitsreglern für Förderbänder ausgerüstet sein, wobei diese Materialfluss-Einheiten ebenfalls mit dem Steuerungssystem gekoppelt oder in das Steuerungssystem eingebunden sein können. Es hat sich gezeigt, dass ein Materialdurchsatz-Monitor beziehungsweise ein Belegungssensor (insbesondere Füllstandsensor) eine Steuerung/Regelung erleichtern kann. Die tatsächliche momentane Förderleistung kann in der Praxis je nach Ausgestaltung der Anlage beziehungsweise des Prozesses von der jeweils gewünschten beziehungsweise vordefinierten Förderleistung abweichen. Ein oder mehrere Belegungssensoren (insbesondere basierend auf Radar-, Ultraschall-, Laser oder Kraft-Signalen beziehungsweise -Messwerten), insbesondere auch in einer Anordnung am Eingang der Anlage, ermöglicht ein Monitoring tatsächlicher Fördermengen. Darauf basierend kann auch eine lokale, ortsspezifische Durchsatzleistung ermittelt werden, beispielsweise indem eine Multiplikation der Förderbandbelegung mit der Bandgeschwindigkeit an einer Materialübergabestelle zum nächstem Förderband oder Zwischenbunker erfolgt. Durch Integration kann sowohl ein aktueller Bunkerinhalt als auch die Massenbelegung nachfolgender Förderbänder ermittelt werden. According to one of the possible types of regulation, the drive speed is at least partially adapted, in particular a point-in-time adaptation of the idle drive power. An adaptation measure can also be carried out in advance, in particular by completing a throughput level adaptation measure (for example increase in speed) at a predetermined point in time (initiation of the measure with a predefinable time buffer). The device can optionally also be equipped with material flow buffers such as intermediate bunkers or speed regulators for conveyor belts, whereby these material flow units can also be coupled to the control system or integrated into the control system. It has been shown that a material throughput monitor or an occupancy sensor (in particular a fill level sensor) can facilitate control / regulation. The actual current delivery rate can in practice depending on the design of the system or the process of the respective the desired or predefined delivery rate. One or more occupancy sensors (in particular based on radar, ultrasound, laser or force signals or measured values), in particular also in an arrangement at the entrance to the system, enable monitoring of actual delivery rates. Based on this, a local, site-specific throughput rate can also be determined, for example by multiplying the conveyor belt occupancy with the belt speed at a material transfer point to the next conveyor belt or intermediate bunker. Through integration, both the current bunker content and the mass occupancy of subsequent conveyor belts can be determined.

Unter dem Massenimpuls der bewegten Materialmasse wird insbesondere das Summenprodukt der bewegten Materialmassen mit der Bewegungsgeschwindigkeit verstanden. Das Verhältnis dieser beiden Größen (Antriebsleistung zu Massenimpuls, oder vice versa) relativ zueinander erleichtert die quantitative Bewertung einer Energieeffizienz insbesondere auch für eine horizontale Verlagerung (Transport). Die dabei entstehende physikalische Einheit [kWh/(t km)] beziehungsweise [J/(kg m)] oder [N/kg] kann (sinngemäß) mit dem spezifischen Gesamttransportwiderstand verglichen werden, und wird vorteilhafter Weise (nur) auf die momentan (aktuell) transoptierte Materialmasse und die gesamte Transportstrecke bezogen. The mass impulse of the moved material mass is understood in particular to be the sum product of the moved material masses with the movement speed. The ratio of these two variables (drive power to mass impulse, or vice versa) relative to one another facilitates the quantitative assessment of energy efficiency, especially for horizontal displacement (transport). The resulting physical unit [kWh / (t km)] or [J / (kg m)] or [N / kg] can (analogously) be compared with the specific total transport resistance, and is advantageously (only) based on the currently ( current) transopted material mass and the entire transport route.

Für die Erhöhung der Steuerungsqualität von geneigten, winkelig angeordneten Anlagen (Bewegungspfad des zu fördernden Materials verläuft auch in vertikaler Richtung) kann empfohlen werden, die momentane Hubleistung (Summenprodukt der Schwerkraft und vertikaler Geschwindigkeit) von der Antriebsleistung abzuziehen. To increase the control quality of inclined, angularly arranged systems (the movement path of the material to be conveyed also runs in a vertical direction), it can be recommended to subtract the current lifting power (sum product of gravity and vertical speed) from the drive power.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuerungssystem ferner eingerichtet, wenigstens einen der ersten und zweiten Antriebe derart im Lastzustand in Abhängigkeit von dem/den weiteren Antrieb(en) zu regeln, insbesondere von einem Vollastzustand in einen Teillastzustand herunter zu regeln, dass die momentane Antriebsleistung oder Energieaufnahme des entsprechenden Antriebs bezüglich der momentanen Förderleistung (Materialdurchsatz am Punkt P 1 , P2, ..., Pn auf dem Materialflusspfad) oder bezüglich einer für einen vordefinierbaren/vordefinierten Zeitpunkt einzustellenden Soll-Förderleistung optimiert ist, insbesondere minimiert ist. Hierdurch kann die Betriebsweise auch besonders nachhaltig ausgestaltet werden. According to an exemplary embodiment, the control system is also set up to regulate at least one of the first and second drives in the load state as a function of the further drive (s), in particular to regulate down from a full load state to a partial load state, that the current drive power or energy consumption of the corresponding drive with regard to the current conveying capacity (material throughput at point P 1, P2, ..., Pn on the material flow path) or with regard to a predefinable / predefined Point in time to be set target delivery rate is optimized, in particular is minimized. As a result, the mode of operation can also be designed to be particularly sustainable.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuerungssystem eingerichtet, eine erste und zweite Energieeffizienz für den Arbeitsvorgang in Abhängigkeit von einer ersten und zweiten vordefinierten/vordefinierbaren Förderleistung und in Bezug auf die ersten und zweiten Antriebe zu ermitteln und die Antriebe als Funktion der ermittelten ersten und zweiten Energieeffizienz zu regeln, insbesondere bei wechselnder Förderleistung im Bereich einer Mindest-Variation von 20 bis 50 Prozent, insbesondere zwecks Realisierung der besseren/maximalen Energieeffizienz. Dies ermöglicht auch einen besonders ressourcenschonenden Betrieb. According to one embodiment, the control system is set up to determine a first and second energy efficiency for the work process as a function of a first and second predefined / predefinable delivery rate and in relation to the first and second drives and to assign the drives as a function of the determined first and second energy efficiency regulate, especially with changing delivery rates in the range of a minimum variation of 20 to 50 percent, especially for the purpose of achieving better / maximum energy efficiency. This also enables particularly resource-saving operation.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuerungssystem eingerichtet, eine/die Energieeffizienz für den Arbeitsvorgang in Abhängigkeit von wenigstens vier vordefinierten/vordefinierbaren Förderleistungen und in Bezug auf die ersten und zweiten Antriebe zu ermitteln und die Antriebe als Funktion der ermittelten wenigstens vier Energie-Effizienzen zu regeln, insbesondere bei Korrelation der jeweiligen Förderleistung mit wenigstens einer Teilauslastungsstufe aus der Gruppe: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% Materialdurchsatz. Dies liefert auch gute Praktikabilität, insbesondere indem die Regelung hinsichtlich einer vergleichsweise kleinen überschaubaren Anzahl von Anpassungsstufen erfolgt. According to an exemplary embodiment, the control system is set up to determine the energy efficiency for the work process as a function of at least four predefined / predefinable conveying capacities and in relation to the first and second drives and to regulate the drives as a function of the determined at least four energy efficiencies, especially when there is a correlation of the respective conveying capacity with at least one partial utilization level from the group: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% material throughput. This also provides good practicability, in particular in that the regulation takes place with regard to a comparatively small, manageable number of adjustment stages.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuerungssystem eingerichtet, den jeweiligen Antrieb als Funktion der Zeit derart anzusteuern und zu regeln, dass der einzustellende oder zu regelnde Betriebszustand des jeweiligen Antriebs umschaltzeitpunktbezogen sichergestellt ist, insbesondere durch Korrelation einer/der vordefinierten/vordefinierbaren Förderleistung oder eines Soll-Materialdurchsatzes mit einer antriebsspezifischen und/oder betriebszustandsspezifischen Umschaltzeit (Rampendauer) des jeweiligen Antriebs oder der jeweiligen Anlagenkomponente. Dies begünstigt auch eine gute Auslastung bei optimierten Lastwechseln, und ermöglicht nicht zuletzt auch eine schlanke konstruktive Auslegung (bei gegebenenfalls verringertem Sicherheitsfaktor). Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Steuerungssystem wenigstens einen Materialfluss- beziehungsweise Materialdurchsatz-Monitor (umfassend wenigstens einen Sensor) und ist eingerichtet, eine/die stromauf von wenigstens einem der Antriebe erfasste Materialdurchsatz-Information (Messwerte) zur umschaltzeitpunktbezogen Regelung des jeweiligen Antriebs beim Einstellen des Betriebszustandes des jeweiligen Antriebs mit einer antriebsspezifischen Umschaltzeit (Rampendauer) zu korrelieren. Hierdurch kann auch eine vorausschauende Anpassung von Betriebszuständen bei langen Schaltzeiten beziehungsweise langsamen Schaltvorgängen erfolgen, so dass die Lastwechsel einfacher und häufiger ohne Nachteile für den Materialfluss vorgenommen werden können. According to one exemplary embodiment, the control system is set up to control and regulate the respective drive as a function of time in such a way that the operating state of the respective drive to be set or regulated is ensured in relation to the switchover point, in particular by correlating a / the predefined / predefinable conveying capacity or a target material throughput with a drive-specific and / or operating state-specific switchover time (ramp duration) of the respective drive or the respective system component. This also promotes good utilization with optimized load changes and, last but not least, also enables a lean structural design (with a possibly reduced safety factor). According to one exemplary embodiment, the control system comprises at least one material flow or material throughput monitor (including at least one sensor) and is set up to provide material throughput information (measured values) recorded upstream of at least one of the drives for control of the respective drive when the operating state is set of the respective drive with a drive-specific switchover time (ramp duration). In this way, a predictive adaptation of operating states can take place in the case of long switching times or slow switching processes, so that the load changes can be carried out more easily and more frequently without disadvantages for the material flow.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuerungssystem eingerichtet für materialdurchsatzabhängige Leistungsregelung durch Einstellen/Regeln einer Durchsatzstaffelung bezüglich wenigstens zweier der Antriebe der Vorrichtung. Dies begünstigt nicht zuletzt ein praktikables und auch im technischen Maßstab vergleichsweise einfach realisierbares Regelungskonzept, insbesondere bei nur einigen wenigen vordefinierten Durchsatzstufen. According to one embodiment, the control system is set up for material throughput-dependent power regulation by setting / regulating a throughput graduation with respect to at least two of the drives of the device. Last but not least, this favors a practicable control concept that is comparatively easy to implement even on a technical scale, in particular with only a few predefined throughput levels.

Als Durchsatzstaffelung ist dabei insbesondere eine Abstufung der Leistungsstufen der Antriebe mit vergleichsweise wenigen (zum Beispiel zwei bis ca. zehn) Stufen zu verstehen. Graduated throughput is to be understood in particular as a gradation of the power levels of the drives with comparatively few (for example two to about ten) levels.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuerungssystem eingerichtet für materialdurchsatzabhängige Leistungsregelung durch Einstellen/Regeln eines/des Betriebszustands des jeweiligen Antriebs in einem vordefinierten/vordefinierbaren Zeitfenster, insbesondere in einem durch wenigstens eine Umschalt- oder Durchsatzstufenanpassungszeit definierten Zeitfenster. Dies liefert auch entlang von vergleichsweise trägen Materialflussketten, zum Beispiel auch bei Förderbändern, eine vorausschauende Regelung, und kann den Materialfluss homogenisieren. According to one embodiment, the control system is set up for material throughput-dependent power regulation by setting / regulating an / the operating state of the respective drive in a predefined / predefinable time window, in particular in a time window defined by at least one switching or throughput level adjustment time. This also provides predictive control along comparatively sluggish material flow chains, for example also on conveyor belts, and can homogenize the material flow.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuerungssystem eingerichtet für materialdurchsatzabhängige Leistungsregelung durch Einstellen/Regeln eines/des Betriebszustands von wenigstens zwei in Materialflussrichtung hintereinandergeschalteten Antrieben mit Zeitversatz, insbesondere unter Berücksichtigung der integralen Speicherfunktion wenigstens eines Zwischenbunkers (oder sonstigen Materialpuffers bei starken Variationen des Materialstroms) mit vorgegebenen Speichervolumen, und/oder insbesondere als Funktion eines durch wenigstens einen Zwischenbunker der Vorrichtung (oder sonstigem Materialpuffer bei starken Variationen des Materialstroms) vorgegebenen Zeitversatzes. Die Speicherfunktion kann dabei die Größe des Puffers definieren. Der Zeitversatz kann dabei zum Beispiel auch durch die für das Durchlaufen einer bestimmten Wegstrecke entlang des Materialflusspfades erforderliche Zeit definiert sein According to one embodiment, the control system is set up for material throughput-dependent power regulation by setting / regulating one / the operating state of at least two in the material flow direction Drives connected in series with a time offset, in particular taking into account the integral storage function of at least one intermediate bunker (or other material buffer in the case of strong variations in the material flow) with predetermined storage volumes, and / or in particular as a function of at least one intermediate bunker of the device (or other material buffer in the case of strong variations in the material flow ) specified time offset. The storage function can define the size of the buffer. The time offset can also be defined, for example, by the time required to run through a certain distance along the material flow path

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuerungssystem eingerichtet für eine Frequenzsteuerung wenigstens eines Antriebs der Vorrichtung. Diese Art der Ansteuerung und Regelung hat sich für diverse Antriebsarten und Vorrichtungen als vorteilhaft erwiesen. According to one embodiment, the control system is set up for frequency control of at least one drive of the device. This type of control and regulation has proven to be advantageous for various types of drive and devices.

Eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Materialförderung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere zur Schüttgutförderung, umfassend ein Arbeitsorgan eingerichtet zum Aufnehmen von Material, welches mittels wenigstens eines ersten Antriebs in aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen relativ zum Untergrund bewegbar ist, ferner umfassend wenigstens eine dem Arbeitsorgan stromab nachgeschaltete Anlagenkomponente umfassend wenigstens einen zweiten Antrieb, wobei das Arbeitsorgan und die wenigstens eine nachgeschaltete Anlagenkomponente wenigstens einen Materialflusspfad für das Material definieren, und ferner umfassend ein zuvor beschriebenes Steuerungssystem zum Regeln der Vorrichtung mittels der Antriebe. Flierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. A device for continuous material conveyance for carrying out the method according to the invention, in particular for bulk material conveyance, comprising a working element set up to pick up material, which can be moved relative to the ground by means of at least one first drive in successive work processes, further comprising at least one system component downstream of the working element, comprising at least a second drive, the working element and the at least one downstream system component defining at least one material flow path for the material, and further comprising a previously described control system for regulating the device by means of the drives. This results in the aforementioned advantages.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung wenigstens ein Förderband oder wenigstens eine Förderbandanlage (nachgeschaltete Anlagenkomponente), wobei die Vorrichtung für eine Frequenzsteuerung der Antriebe (zweite Antriebe) des Förderbandes eingerichtet ist. Dies begünstigt nicht zuletzt auch eine Regelung von Antrieben, die große Massen bewegen sollen. Das Verfahren zum Steuern und Regeln einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Materialförderung bei vordefinierbarer Förderleistung, insbesondere zur Schüttgutförderung, mittels eines zum Abbauen oder zumindest zum Aufnehmen von Material eingerichteten Arbeitsorgans, welches mittels wenigstens eines Antriebs der Vorrichtung in aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen relativ zum Untergrund bewegbar ist, insbesondere unter Verwendung eines zuvor beschriebenen Steuerungssystems, wird im Folgenden weiter ausgeführt: Einstellen oder Regeln eines/des Materialdurchsatzes (beziehungsweise Materialflusses) vom Arbeitsorgan über wenigstens eine dem Arbeitsorgan stromab nachgeschaltete Anlagenkomponente umfassend wenigstens einen zweiten Antrieb der Vorrichtung, und Erfassen wenigstens eines Werts einer mittels des jeweiligen ersten und zweiten Antriebs der Vorrichtung während eines Arbeitsvorgangs aufgenommenen Leistung als Funktion der Förderleistung, insbesondere als Funktion eines momentanen Massenimpulses der bewegten Materialmassen, und Ermitteln einer Energieeffizienz für den Arbeitsvorgang (als Funktion der Förderleistung und in Bezug auf die ersten und zweiten Antriebe) anhand der wenigstens zwei Werte (der aufgenommenen Leistung der Antriebe), und Regeln der Antriebe als Funktion der ermittelten Energieeffizienz, insbesondere hinsichtlich wenigstens zweier vordefinierter/vordefinierbarer Förderleistungen. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. According to one embodiment, the device comprises at least one conveyor belt or at least one conveyor belt system (downstream system component), the device being set up for frequency control of the drives (second drives) of the conveyor belt. Last but not least, this also favors the regulation of drives that are supposed to move large masses. The method for controlling and regulating a device for continuous material conveyance with a predefinable conveying capacity, in particular for bulk material conveyance, by means of a working element set up to dismantle or at least take up material, which is movable relative to the ground by means of at least one drive of the device in successive work processes, in particular below Use of a control system described above is further elaborated below: Setting or regulating a / the material throughput (or material flow) from the working organ via at least one system component downstream of the working organ, comprising at least one second drive of the device, and detecting at least one value of one by means of the respective first and second drive of the device power consumed during a work process as a function of the delivery rate, in particular as a function of a momentary measure enimpulses of the moving material masses, and determining an energy efficiency for the work process (as a function of the conveying capacity and in relation to the first and second drives) on the basis of the at least two values (the power consumed by the drives), and regulating the drives as a function of the determined energy efficiency, in particular with regard to at least two predefined / predefinable delivery rates. This results in the aforementioned advantages.

Gemäß einer Ausführungsform wird wenigstens einer der ersten und zweiten Antriebe derart im Lastzustand in Abhängigkeit von dem/den weiteren Antrieb(en) geregelt, dass die momentane Antriebsleistung oder Energieaufnahme des entsprechenden Antriebs bezüglich der momentanen Förderleistung oder bezüglich einer für einen vordefinierbaren Zeitpunkt einzustellenden Soll-Förderleistung optimiert ist. According to one embodiment, at least one of the first and second drives is controlled in the load state as a function of the further drive (s) that the current drive power or energy consumption of the corresponding drive with respect to the current delivery output or with respect to a target value to be set for a predefinable point in time. Delivery rate is optimized.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine/die Energieeffizienz für den Arbeitsvorgang in Abhängigkeit von wenigstens vier vordefinierbaren Förderleistungen und in Bezug auf die ersten und zweiten Antriebe ermittelt und die Antriebe werden als Funktion der ermittelten wenigstens vier Energie-Effizienzen geregelt, insbesondere bei Korrelation der jeweiligen Förderleistung mit wenigstens einer Teilauslastungsstufe aus der Gruppe: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% Materialdurchsatz. Gemäß einer Ausführungsform wird der jeweilige Antrieb als Funktion der Zeit bezüglich der Drehzahl angesteuert und umschaltzeitpunktbezogen geregelt, insbesondere mittels Frequenzumrichter. Diese jeweilige Ausgestaltung liefert auch bereits zuvor weiter oben beschriebene Vorteile. According to one embodiment, the energy efficiency for the work process is determined as a function of at least four predefinable delivery rates and in relation to the first and second drives and the drives are controlled as a function of the determined at least four energy efficiencies, in particular when the respective delivery rate is correlated with at least one partial utilization level from the group: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% material throughput. According to one embodiment, the respective drive is controlled as a function of time with respect to the rotational speed and controlled in relation to the switching point in time, in particular by means of a frequency converter. This particular embodiment also provides advantages that have already been described above.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt eine materialdurchsatzabhängige Leistungsregelung durch Regeln einer Durchsatzstaffelung bezüglich wenigstens zweier der Antriebe; und/oder die materialdurchsatzabhängige Leistungsregelung erfolgt durch Regeln eines/des Betriebszustands des jeweiligen Antriebs in einem durch wenigstens eine Umschalt- oder Durchsatzstufenanpassungszeit definierten Zeitfenster. Dies begünstigt auch die Vermeidung von Überbelegung oder langer Leerlaufzeiten. Die gesamte Vorrichtung kann auch bei vergleichsweise starken Durchsatzschwankungen vorrichtungstechnisch schlank ausgelegt/konstruiert werden und energetisch effizient betrieben werden. According to one embodiment, a material throughput-dependent power regulation takes place by regulating a throughput graduation with respect to at least two of the drives; and / or the material throughput-dependent power regulation takes place by regulating an / the operating state of the respective drive in a time window defined by at least one switchover or throughput level adjustment time. This also helps avoid overcrowding or long idle times. The entire device can be designed / constructed to be lean in terms of device technology, even with comparatively strong fluctuations in throughput, and operated in an energetically efficient manner.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere auch gelöst durch Verwendung eines Steuerungssystems zum Regeln einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Materialförderung mittels einer Mehrzahl von für aufeinanderfolgende Arbeitsvorgänge vorgesehenen ersten und zweiten Antriebe, insbesondere eines zuvor beschriebenen Steuerungssystems , wobei das Steuerungssystem zum Erfassen von Werten einer aufgenommenen Leistung des jeweiligen Antriebs als Funktion der Förderleistung, insbesondere als Funktion eines momentanen Massenimpulses der bewegten Materialmassen, und zum Ermitteln und Regeln einer Energieeffizienz für den durch die Antriebe ausgeführten Arbeitsvorgang verwendet wird, insbesondere zum Regeln der Antriebe als Funktion einerAccording to the invention, the aforementioned object is also achieved in particular by using a control system for regulating a device for continuous material conveyance by means of a plurality of first and second drives provided for successive work processes, in particular a control system described above, the control system for detecting values of a consumed power of the respective drive is used as a function of the conveying capacity, in particular as a function of an instantaneous mass pulse of the moving material masses, and for determining and regulating an energy efficiency for the work performed by the drives, in particular for regulating the drives as a function of a

Durchsatzstufenanpassungszeit, insbesondere in Abhängigkeit von wenigstens einer Materialdurchsatz-Information. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt umfassend Programmcode, der eine Computervorrichtung zur Durchführung eines zuvor beschriebenen Verfahrens veranlasst, wenn der Programmcode auf der Computervorrichtung ausgeführt wird. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. Throughput level adjustment time, in particular as a function of at least one item of material throughput information. This results in the aforementioned advantages. According to the invention, the aforementioned object is also achieved, in particular, by a computer program product comprising program code, which has a computer device for carrying out a method described above caused when the program code is executed on the computing device. This results in the aforementioned advantages.

FIGURENBESCHREIBUNG FIGURE DESCRIPTION

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen, sowie aus den Zeichnungen selbst. Dabei zeigt Further features and advantages of the invention emerge from the description of at least one exemplary embodiment with reference to drawings and from the drawings themselves

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen zeitlichen Verlauf von Nutzungsgrad, 1 shows a schematic representation of the degree of utilization over time,

Durchsatz, Verfügbarkeit und Materialaufkommen, wobei eine Regelung gemäß einem Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit von einzelnen dieser Parameter oder allen diesen Parametern erfolgen kann; Throughput, availability and material volume, with regulation according to an exemplary embodiment being able to take place as a function of some of these parameters or all of these parameters;

Fig. 2 in schematischer Darstellung ein Steuerungssystem in/an einer2 shows a schematic representation of a control system in / on a

Vorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele. Device according to one of the exemplary embodiments.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN DETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES

Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen. In the case of reference symbols that are not explicitly described with reference to an individual figure, reference is made to the other figures.

Fig. 1 veranschaulicht eine Abhängigkeit zwischen dem relativen Durchsatz, der Materialbelegung (hier: Füllstand in einem Bunker), der Verfügbarkeit von einzelnen Anlagenkomponenten (hier: Brecher) insbesondere unter Bezugnahme auf eine Antriebsdrehzahl, und dabei auch eine Zeitabhängigkeit. Die Abszisse ist die Zeit- Achse (insbesondere Sekunden; hier: Zeitfenster zum Beispiel 300 Sekunden), und die Ordinate betrifft die prozentuale Auslastung (0 bis 100%). In diesem skizzierten Beispiel ist der Bunker mit einer variablen Auslassöffnung ausgestattet. 1 illustrates a dependency between the relative throughput, the material occupancy (here: filling level in a bunker), the availability of individual system components (here: crusher), in particular with reference to a drive speed, and also a time dependency. The abscissa is the time axis (in particular seconds; here: time window, for example 300 seconds), and the ordinate relates to the percentage utilization (0 to 100%). In this example, the bunker is equipped with a variable outlet opening.

Der Materialdurchsatz (durchgehende Linie) schwankt sinusförmig; der Abzugsdurchsatz (insbesondere Abzug aus einem Zwischenbunker; kurz gestrichelte Linie) schwankt unstetig mit vergleichsweise großen Sprüngen, je nach Ausgestaltung der Auslassöffnung und deren Funktionsweise, wobei die Kurve des Abzugsdurchsatzes die Materialdurchsatz-Kurve an einigen Stellen schneidet; die Brecherverfügbarkeit (insbesondere Antriebsdrehzahl; lang gestrichelte Linie) verläuft trotz Unstetigkeiten zumindest annähernd parallel zur Kurve (Verlauf) des Materialdurchsatzes und oberhalb von dieser Kurve, jeweils mit kurzem zeitlichen Vorlauf; der Materialfüllstand im Bunker (unterste Linie mit kreisförmigen Punkten) schwankt in diesem Beispiel eher moderat im Bereich von 0 bis ca. 35% (Zwischenbunker nur teilweise ausgenutzt). Fig. 1 veranschaulicht einen Betriebszustand, in welchem die gesamte Vorrichtung durch das Verschalten der Anlagenkomponenten energieoptimiert arbeitet, obgleich die Vorrichtung auch für deutlich größere Durchsätze ausgelegt ist und im Durchsatz auf einer höheren Leistungsstufe eingestellt werden könnte. Insofern veranschaulicht Fig. 1 auch, dass trotz unstetiger Last-Stufen eine vergleichsweise sanfte stetige Anpassung des Materialdurchsatzes realisiert werden kann. Auch die Antriebsdrehzahl des Brechers kann dabei in Hinblick auf den momentanen Materialdurchsatz optimiert sein/werden. The material throughput (continuous line) fluctuates sinusoidally; the discharge throughput (in particular discharge from an intermediate bunker; short dashed line) fluctuates discontinuously with comparatively large jumps, depending on the design of the outlet opening and its mode of operation, the curve of the discharge throughput intersecting the material throughput curve at some points; the crusher availability (especially drive speed; long dashed line) runs despite discontinuities at least approximately parallel to the curve (course) of the material throughput and above this curve, each with a short lead time; the material level in the bunker (bottom line with circular dots) fluctuates rather moderately in this example in the range from 0 to approx. 35% (intermediate bunker only partially used). 1 illustrates an operating state in which the entire device works in an energy-optimized manner by interconnecting the system components, although the device is also designed for significantly larger throughputs and the throughput could be set to a higher power level. In this respect, FIG. 1 also illustrates that, in spite of discontinuous load levels, a comparatively smooth, continuous adjustment of the material throughput can be realized. The drive speed of the crusher can also be optimized with regard to the current material throughput.

In Fig. 1 wird insbesondere auch eine Simulation von Betriebszuständen bei einem Durchsatz von 25, 50, 75 und 100% oder einer entsprechenden Leistungsaufnahme illustriert. Dabei kann ein momentanes Materialaufkommen an einem der Punkte des Materialflusspfades, zum Beispiel am Anfang des Materialflusspfades, erfasst werden und als Regelparameter mit zeitlichem Vorlauf, insbesondere mindestens zehn (10) Sekunden, an das Steuerungssystem (beziehungsweise an eine Steuerungs- /Regelungseinrichtung des Steuerungssystems) weitegegeben werden. Auch der Zwischenbunker beziehungsweise dessen Auslassöffnung kann zum Beispiel in vier Betriebszuständen eingestellt werden, insbesondere für 25, 50, 75 und 100% Durchsatz. Insofern illustriert Fig.1 auch einen durchsatzgestaffelten Brecherbetrieb, insbesondere derart, dass mindestens 30% der Leistungsaufnahme beziehungsweise der Leerlaufleistung des/der Brecherantriebe eingespart werden kann. 1 also illustrates, in particular, a simulation of operating states at a throughput of 25, 50, 75 and 100% or a corresponding power consumption. A momentary amount of material at one of the points of the material flow path, for example at the beginning of the material flow path, can be recorded and sent to the control system (or to a control / regulating device of the control system) as a control parameter with a time lead, in particular at least ten (10) seconds. be passed on. The intermediate bunker or its outlet opening can also be set, for example, in four operating states, in particular for 25, 50, 75 and 100% throughput. In this respect, FIG. 1 also illustrates a throughput staggered crusher operation, in particular such that at least 30% of the power consumption or the idle power of the crusher drive (s) can be saved.

Fig. 2 zeigt ein Steuerungssystem 1, das an eine Vorrichtung 10 zur kontinuierlichen Materialförderung gekoppelt ist oder darin integriert ist. Die Vorrichtung 10 umfasst mehrere in Materialflussrichtung hintereinandergeschaltete fördernde Antriebe 2, die jeweils ein Förderband 4 (nachgeschaltete Anlagenkomponente) antreiben, mittels welchen das Material 3 gefördert wird. Ein Materialdurchsatz-Monitor 5 mit wenigstens einem Sensor (wahlweise mit mehreren Messeinheiten) ermöglicht eine tiefergehende Analyse des Materialdurchsatzes (momentane Förderleistung). Beispielsweise umfasst der Materialdurchsatz-Monitor 5 einen Belegungssensor, der eingerichtet ist zum Erfassen einer Schichthöhe des Materials 3. Die Förderbänder 4 können zum Beispiel auch jeweils individuelle Steigungen beziehungsweise Neigungen aufweisen. An den Materialübergabestellen zwischen den einzelnen Förderbändern können jeweils auch Zwischenbunker vorgesehen sein. FIG. 2 shows a control system 1 which is coupled to a device 10 for continuous material conveyance or is integrated therein. The device 10 comprises several conveying drives 2 connected one behind the other in the material flow direction, each of which drives a conveyor belt 4 (downstream system component) by means of which the material 3 is conveyed. A material throughput monitor 5 with at least one sensor (optionally with several measuring units) enables a more in-depth analysis of the material throughput (current conveying capacity). For example the material throughput monitor 5 comprises an occupancy sensor which is set up to detect a layer height of the material 3. The conveyor belts 4 can, for example, also each have individual gradients or inclines. Intermediate bunkers can also be provided at the material transfer points between the individual conveyor belts.

Die drei Förderbänder 4 fördern jeweils eine momentan bewegte Materialmasse mit einer individuellen momentanen Bandgeschwindigkeit. Dabei kann den drei Antrieben 2 jeweils eine Drehzahl vorgegeben werden, insbesondere in Abhängigkeit einer jeweiligen individuellen momentanen Antriebsleistung. Die steuerungs- /regelungstechnische Interaktion ist durch die Pfeile zwischen den fördernden Komponenten und dem Steuerungssystem 1 angedeutet. The three conveyor belts 4 each convey a momentarily moving mass of material at an individual momentary belt speed. A speed can be specified for each of the three drives 2, in particular as a function of a respective individual instantaneous drive power. The control / regulation-related interaction is indicated by the arrows between the conveying components and the control system 1.

Fig. 2 veranschaulicht auch eine glättende Funktion von Zwischenbunkern an den Materialübergabestellen. Insbesondere können die Zwischenbunker eine maximale Schichthöhe des Materials auf dem jeweiligen Förderband begrenzen, zum Beispiel indem eine entsprechend angeordnete oder dimensionierte oder verstellbare Auslassöffnung vorgesehen ist. Insbesondere ermöglicht die Speicher-/Pufferfunktion des jeweiligen Zwischenbunkers eine sanfte Variation der nachgeschalteten Bandgeschwindigkeit, insbesondere unter Berücksichtigung des momentanen Bunkerfüllstandes, welcher zum Beispiel mittels der Sensoren 5 erfasst werden kann. FIG. 2 also illustrates a smoothing function of intermediate bins at the material transfer points. In particular, the intermediate bunkers can limit a maximum layer height of the material on the respective conveyor belt, for example by providing a correspondingly arranged or dimensioned or adjustable outlet opening. In particular, the storage / buffer function of the respective intermediate bunker enables a gentle variation of the downstream belt speed, in particular taking into account the current bunker filling level, which can be detected by means of the sensors 5, for example.

Den in Fig. 2 gezeigten Anlagenkomponenten kann ein Arbeitsorgan 6 vorgeschaltet sein, zum Beispiel ein Schaufelrad oder eine Baggerschaufel. Das Arbeitsorgan 6 liefert je nach Einsatzbedingungen und/oder Bodenbeschaffenheit einen mehr oder weniger konstanten Materialfluss (Menge pro Zeiteinheit). A working element 6 can be connected upstream of the system components shown in FIG. 2, for example a bucket wheel or an excavator shovel. The working element 6 delivers a more or less constant flow of material (amount per unit of time) depending on the conditions of use and / or the nature of the soil.

Die in den zuvor beschriebenen Figuren illustrierten Ausführungsbeispiel können bezüglich derer individueller Merkmale miteinander kombiniert werden, sofern dies nicht explizit verneint wird/ist. Bezugszeichenliste: The exemplary embodiments illustrated in the figures described above can be combined with one another with regard to their individual features, unless this is / is not explicitly denied. List of reference symbols:

1 Steuerungssystem 1 control system

2 Antrieb 3 Material 2 drive 3 material

4 Förderband (nachgeschaltete Anlagenkomponente)4 conveyor belt (downstream system component)

5 Materialdurchsatz-Monitor (Sensor/Messeinheiten)5 material throughput monitor (sensor / measuring units)

6 Arbeitsorgan 6 working body

10 Vorrichtung zur kontinuierlichen Materialförderung 10 Device for continuous material conveyance

Claims

1. Verfahren zum Steuern und Regeln einer Vorrichtung (10) zur kontinuierlichen Materialförderung bei vordefinierbarer Förderleistung mittels eines zum Abbauen oder zumindest zum Aufnehmen von Material eingerichteten Arbeitsorgans (6), welches mittels wenigstens eines Antriebs der Vorrichtung in aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen relativ zum Untergrund bewegbar ist, wobei das Verfahren der Optimierung der Energieeffizienz der Vorrichtung dient, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Einstellen oder Regeln eines/des Materialdurchsatzes vom Arbeitsorgan (6) über wenigstens eine dem Arbeitsorgan stromab nachgeschaltete Anlagenkomponente (4) umfassend wenigstens einen zweiten Antrieb (2) der Vorrichtung, und b) Erfassen wenigstens eines Werts einer mittels des jeweiligen ersten und zweiten Antriebs der Vorrichtung während eines Arbeitsvorgangs aufgenommenen Leistung als Funktion der Förderleistung, insbesondere als Funktion eines momentanen Massenimpulses der bewegten1. A method for controlling and regulating a device (10) for continuous material conveyance with a predefinable conveying capacity by means of a working element (6) which is set up to dismantle or at least take up material and which can be moved relative to the ground by means of at least one drive of the device in successive work processes, The method serves to optimize the energy efficiency of the device, the method comprising the following steps: a) Setting or regulating the material throughput from the working element (6) via at least one system component (4) downstream of the working element, comprising at least one second drive ( 2) the device, and b) recording at least one value of a power consumed by means of the respective first and second drive of the device during a work process as a function of the conveying capacity, in particular as a function of an instantaneous mass pulse of the moving Materialmassen, und c) Ermitteln einer Energieeffizienz für den Arbeitsvorgang anhand der wenigstens zwei Werte, und d) Regeln der Antriebe als Funktion der ermittelten Energieeffizienz, wobei der Massenimpuls rechnerisch aus der Masseverteilung entlang derMaterial masses, and c) determining an energy efficiency for the work process on the basis of the at least two values, and d) regulating the drives as a function of the determined energy efficiency, the mass pulse being calculated from the mass distribution along the Vorrichtung und dem Geschwindigkeitsprofil entlang der Vorrichtung ermittelt wird, wobei aus dem Massenimpuls und der durch die Antriebe aufgenommenen Energie die Energieeffizienz ermittelt wird. Device and the speed profile along the device is determined, the energy efficiency being determined from the mass pulse and the energy absorbed by the drives. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenimpuls dadurch erfasst wird, dass an wenigstens einer ersten Position die Masse des Materials auf dem Arbeitsorgan (6) zeitaufgelöst gemessen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the mass pulse is detected in that the mass of the material on the working element (6) is measured in a time-resolved manner at at least one first position. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der ersten und zweiten Antriebe (2) derart im Lastzustand in Abhängigkeit von dem/den weiteren Antrieb(en) geregelt wird, dass die momentane Antriebsleistung oder Energieaufnahme des entsprechenden Antriebs (2) bezüglich der momentanen Förderleistung oder bezüglich einer für einen vordefinierbaren Zeitpunkt einzustellenden Soll- Förderleistung optimiert ist. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the first and second drives (2) is regulated in the load state as a function of the further drive (s) that the current drive power or energy consumption of the corresponding drive ( 2) is optimized with respect to the current delivery rate or with respect to a target delivery rate to be set for a predefinable point in time. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieeffizienz durch die Steuerung der Auslastung des Arbeitsorgans (6) und der nachgeschalteten Anlagenkomponente (4) geregelt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the energy efficiency is regulated by controlling the utilization of the work organ (6) and the downstream system component (4). 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieeffizienz für den Arbeitsvorgang in Abhängigkeit von wenigstens vier vordefinierbaren Förderleistungen und in Bezug auf die ersten und zweiten Antriebe (2) ermittelt und die Antriebe als Funktion der ermittelten wenigstens vier Energieeffizienzen geregelt werden, insbesondere bei Korrelation der jeweiligen Förderleistung mit wenigstens einer5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the energy efficiency for the work process is determined as a function of at least four predefinable delivery rates and in relation to the first and second drives (2) and the drives are regulated as a function of the determined at least four energy efficiencies , especially when the respective delivery rate is correlated with at least one Teilauslastungsstufe aus der Gruppe: 0%, 25%, 50%, 75%, 100%Partial utilization level from the group: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% Materialdurchsatz. Material throughput. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine materialdurchsatzabhängige Leistungsregelung durch Regeln einer Durchsatzstaffelung bezüglich wenigstens zweier der Antriebe erfolgt; und/oder wobei eine materialdurchsatzabhängige Leistungsregelung durch Regeln eines/des Betriebszustands des jeweiligen Antriebs in einem durch wenigstens eine Umschalt- oder6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a material throughput-dependent power control takes place by regulating a throughput graduation with respect to at least two of the drives; and / or wherein a material throughput-dependent power regulation by regulating a / the operating state of the respective Drive in one by at least one switching or Durchsatzstufenanpassungszeit definierten Zeitfenster erfolgt. Throughput level adjustment time defined time window takes place. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Optimierung der Energieeffizienz die7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in addition to optimizing the energy efficiency Ansteuerung eines zwischen Arbeitsorgan (6) und der dem Arbeitsorgan stromab nachgeschaltete Anlagenkomponente (4) zwischengeschalteten regelbaren Speichervorrichtung erfolgt. A controllable storage device connected between the working element (6) and the system component (4) connected downstream of the working element is controlled. 8. Steuerungssystem (1) für eine Vorrichtung (10) zur kontinuierlichen Materialförderung, wobei das Steuerungssystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist 8. Control system (1) for a device (10) for continuous material conveyance, the control system being designed to carry out the method according to the invention
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