Entwicklung eines Condition-Monitoring-Systems auf Basis einer Belastungsanalyse am Beispiel eines Beraubers
Von der Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften genehmigte Dissertation
Christian Niedringhaus, Karl Nienhaus
Bedingt durch das globale Wachstum steigt der weltweite Bedarf an Rohstoffen stetig an. Während in der Vergangenheit durch die Mechanisierung des Bergbaus Effizienzsteigerungen in der Rohstoffgewinnung erreicht werden konnten, steht heutzutage die Automatisierung und Digitalisierung im Fokus der Entwicklung.
Grundlegende Bedingung für die Erhöhung des Automatisierungsgrads von Gewinnungsmaschinen ist die Erfassung und Überwachung von Prozessinformationen. Bei vielen am Markt etablierten Maschinen sind die Prozesslasten nicht hinreichend bekannt. Insbesondere im Hinblick auf die voranschreitende Automatisierung muss dieser Umstand in den Fokus gerückt werden. Kritische Betriebssituationen können erst durch die Erfassung der tatsächlich auftretenden Prozesslasten und die Entwicklung eines geeigneten Warnsystems aufgedeckt und vermieden werden. Für viele Maschinen im Bereich des Bergbaus wurde dieser Ansatz noch nicht konsequent verfolgt.
In der vorliegenden Arbeit wird die systematische Entwicklung eines Condition-Monitoring-Systems am Beispiel eines Beraubers vorgestellt. Im Fokus der Betrachtung liegt dabei die mechanische Struktur der Maschine. Zunächst wird das Verfahren des Beraubens sowie die Maschinentechnik näher vorgestellt. Auf Basis einer Betriebsmessung werden die Prozesslasten erfasst und in verschiedene Arbeitsmodi separiert. Die Analyse des Systems bildet die Grundlage zur Entwicklung eines Condition-Monitoring-Systems. Neben den Algorithmen zur Bewertung der Betriebszustände wird ein Messsystem zur permanenten Erfassung der relevanten Messdaten vorgestellt. Sowohl die Algorithmen als auch das Messsystem werden anhand von Labortests bzw. auf Grundlage der aus den Betriebsmessung hervorgehenden Messdaten verifiziert.
