Sicherheitsgerichtetes Antriebssystem für Schachtförderanlagen mit Netzrückspeisung
Problemdefinition
Branchenherausforderungen
- 01 Extrem hohe Sicherheitsanforderungen für den Personentransport in vertikalen Schächten (SIL3)
- 02 Bewältigung enormer Massenträgheitsmomente und zyklischer Lastspitzen beim Anfahren und Bremsen
- 03 Instabile Versorgungsnetze in abgelegenen Minenstandorten, die empfindlich auf Oberschwingungen reagieren
Spezifische Schwachstellen
- Hoher Verschleiß mechanischer Bremsen durch betriebsmäßiges Bremsen statt elektrischem Halten
- Verlust großer Mengen potenzieller Energie als Abwärme beim Absenken von Lasten (Senkbetrieb)
- Risiko des 'Rollbacks' (Rückrollens) beim Anfahren der Last am Hang oder im Schacht
- Spannungsabfälle über lange Motorkabel bei tiefen Schächten (>1000m)
Analyse des Ist-Zustands
Leistungsauswirkungen
Technische Verifizierung
Diese Lösung wurde von Atlamech Engineering nach folgenden Standards validiert:
Details anzeigenTechnischer Umfang
- Auslegung eines Mittelspannungs-Frequenzumrichtersystems (MV-VFD) mit Active Front End (AFE) für 4-Quadranten-Betrieb
- Integration einer fehlersicheren SPS (Safety PLC) zur Überwachung der Geschwindigkeits- und Positionsgrenzwerte
- Implementierung einer redundanten mechanischen Bremsansteuerung (Safe Brake Control - SBC)
- Installation von Sinusfiltern zur Reduzierung von dU/dt-Spitzen bei langen Motorleitungen
Compliance-Standards
Implementierungsstrategie
Wichtigste Liefergegenstände
Beratungsnotizen
Sicherheitsarchitektur und Lastübernahme
Bei vertikalen Hubanwendungen ist die Torque Proving-Funktion (Lastübernahmeprüfung) kritisch. Der Frequenzumrichter muss ein ausreichendes Drehmoment aufbauen und bestätigen, bevor die mechanische Bremse geöffnet wird, um ein Absacken der Last ('Load Sag') zu verhindern. Dies erfordert eine enge Synchronisation zwischen Antriebsregler und Bremsenansteuerung.
Netzrückspeisung und Kühlung
Durch den Einsatz von Active Front End (AFE) Technologie wird die beim Absenken der Last generierte Energie netzsynchron zurückgespeist. Dies eliminiert die Notwendigkeit riesiger Bremswiderstände unter Tage, was die Kühllast der Bewetterung (Lüftung) signifikant reduziert. Die Dimensionierung der AFE-Einheit muss auf die Spitzenleistung des generatorischen Betriebs ausgelegt sein, nicht nur auf die motorische Nennleistung.
Redundanzkonzept
Für SIL3-Konformität ist eine zweikanalige Struktur der Sicherheitsfunktionen (z.B. Not-Halt, SLS - Safely Limited Speed) zwingend erforderlich. Die mechanische Bremse muss als 'Fail-Safe'-System (Federkraftbremse, hydraulisch gelüftet) ausgelegt sein und über zwei unabhängige Bremskreise verfügen.
Infrastruktur-Taxonomie
Wissensgebiete
Zusammenfassung der technischen Beziehungen
Verwendete technische Komponenten
Active Front End (AFE), Sinusfilter, Fehlersichere SPS (Safety PLC)
Technische Einschränkungen
< 50 ms
Kern-Optimierungslogik
Lastübernahmeprüfung (Torque Proving), Safe Brake Control (SBC)
Zusammenfassung der Implementierungsbeispiele
Projekt-Kurzbeschreibung
Retrofit einer Schachtförderanlage mit rückspeisefähigem Mittelspannungsantrieb und SIL 3 Sicherheitssteuerung
Technisches Wissenscluster
Dezentrale Energieversorgung und Elektrifizierung im Bergbau
Dieses Cluster adressiert die ingenieurtechnischen Anforderungen an autarke Stromnetze (Off-Grid) und hybride Energiesysteme in der Rohstoffindustrie. Die Suchintention ist primär 'Commercial Investigation', getrieben von der Notwendigkeit zur Senkung der Stromgestehungskosten (LCOE) und der Dekarbonisierung. Die Struktur verknüpft Erzeugung, Speicherung und Lastmanagement semantisch, um technische Synergien zwischen Microgrids und elektrifizierten Flotten abzubilden.
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