Anwenderbericht Siemens Minerals

Durch die Verknüpfung digitaler Modelle der mechanischen und elektrischen Komponenten eines Gurtförderers in ESIs SimulationX entsteht ein digitaler Zwilling, der Optimierungen in der Konstruktion sowie eine virtuelle Inbetriebnahme des Gurtförderers ermöglicht. Damit sind wir in der Lage, Parameter für Umrichter und Motoren sowie komplexe Steuerungen zu testen, technische Daten zu validieren und den Testaufwand vor Ort für eine schnellere und sicherere Inbetriebnahme zu minimieren – davon profitieren wir genauso wie unsere Kunden.

Dr.-Ing. Torsten Hellmuth, Product Manager Bulk Material Handling
Siemens AG, Process Industries and Drives Division

Das perfekte System erschaffen:
Siemens Minerals nutzt ESIs SimulationX zur Optimierung von Gurtförderern

Herausforderung

Leistung, Investitionen und Betriebskosten sind entscheidende Faktoren während des gesamten Lebenszyklus einer Maschine.

Die Kernkompetenz und Geschäftsgrundlage von Siemens Minerals ist die Herstellung von Antrieben für die Bergbauindustrie nach kundenspezifischen Anforderungen an Leistung, Kosten und Energieeffizienz. Das alles muss für jede Antriebskonfiguration berücksichtigt werden.

Viele Variablen können sich auf die Kosten auswirken, wie z. B. ein hoher Wirkungsgrad, maximaler Beladungszustand und Schlupfreduzierung.

Nutzen

Mit ESI’s SimulationX verfügt Siemens Minerals über eine effiziente, modulare und benutzerfreundliche Lösung für schnelle und zuverlässige Arbeitsabläufe in der Konstruktion, Prüfung und Inbetriebnahme von Antriebssystemen für Gurtförderer in der Bergbauindustrie.

Damit ist Siemens Minerals in der Lage, leistungsfähige und energieeffiziente Antriebe in kürzester Zeit zu liefern.

Hintergrund

Die Konstruktion, Dimensionierung und Anpassung von Antriebssystemen für Gurtförderer ist eine der Kernkompetenzen von Siemens Minerals, die ein umfassendes Wissen über das Verhalten eines solchen Systems erfordert. Da für solche Maschinen keine Prototypen gebaut werden, gestaltet sich die Prüfung von Notfall- und Gefahrensituationen schwierig, wodurch eine zeitaufwändige und kostspielige Inbetriebnahme vor Ort erforderlich ist. Die energieeffizienteste und kostengünstigste Systemauslegung zu finden und trotzdem die erforderliche Leistung zu erzielen, hat daher einen hohen Stellenwert. Die meisten heute verfügbaren Simulationslösungen stellen nur einen Teil des Systems dar, aber sie berücksichtigen nicht das dynamische, physikalische Verhalten des gesamten Gurtförderers im Zusammenspiel von Band, Antrieb und Steuerung.

Siemens Minerals begann damit, die dynamische Systemsimulation für einen wesentlichen Teil der Inbetriebnahme noch vor der Installation der Maschine selbst zu nutzen. Damit kann die Zeit bis zur vollständigen Inbetriebnahme verkürzt werden und erübrigt den Einsatz von Fachpersonal vor Ort über einen längeren Zeitraum. Darüber hinaus ermöglicht dieser Ansatz es, verschiedene Szenarien kostengünstig und ohne Risiko für Mensch und Umwelt zu untersuchen.

Zu diesem Zweck entschieden sich Dr.-Ing. Torsten Hellmuth und seine Kollegen von Siemens Minerals für die Gurtförderlösung in ESIs SimulationX; eine Lösung, die mehr ist als ein Software-Tool, da sie auf der umfangreichen Erfahrung und dem technischen Know-how der ESI-Ingenieure, auch im Bereich Bergbau, basiert.

Siemens Minerals nutzt SimulationX zur:

  • Erstellung eines Modells von einem geplanten oder bestehenden Gurtförderer anhand der Daten eines Lieferanten oder Betreibers als Grundlage für die Auslegung, Optimierung und virtuelle Inbetriebnahme des Antriebssystems
  • Analyse des Verhaltens eines Gurtförderers in Verbindung mit dem geplanten oder bestehenden Antriebssystem
  • Bewertung der Auswirkungen von Änderungen auf das Antriebssystem oder den Gurtförderer (z. B. erhöhte Lasten, Änderungen in der Topologie)
  • Testung der Steuerungsalgorithmen für das Antriebssystem und der Auswirkungen auf das Systemverhalten
  • Analyse des Gesamtverhaltens des Gurtförderers in extremen Situationen, wie z. B. Not-Aus, Stromausfall oder Komponentenversagen

Für Siemens Minerals geht der Verwendungszweck von Simulationen weit über Konstruktionsoptimierung und virtuelle Inbetriebnahme hinaus. Echtzeittests von Steuerungshardware mit einer Hardware-in-the-Loop-Plattform ist einer der nächsten Schritte. Dabei stellt ein SimulationX-Modell auf solch einer HiL-Plattform das Verhalten des gesamten Gurtförderers dar. Mithilfe dieses Modells liefert die HiL-Plattform die gleiche Rückmeldung an das Steuergerät wie die reale Anlage.

Systemsimulation für Gurtförderer

Diese Abhandlung gibt einen Überblick über die Systemsimulation für Gurtförderer. Neben einer kurzen Einführung in die Systemsimulation im Allgemeinen werden die Anforderungen an ein Gurtförderermodell beschrieben und mögliche Analyseziele definiert. Der theoretische Modellierungsansatz wird an zwei Beispielanwendungen demonstriert.

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Gurtförderer

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