Delft University of Technology
Faculty Mechanical, Maritime and Materials Engineering
Transport Technology



E.G.J. Groen Optimisation of maintenance strategies for belt conveyors in Rheinbraun's lignite mines.
Masters thesis, Report 2003.TL.6800, Transport Engineering and Logistics.


Zusammenfassung

Die von der RWE Rheinbraun AG betriebenen Braunkohletagebaue Garzweiler, Hambach und Inden befinden sich in dem Gebiet zwischen den Städten Köln, Düsseldorf und Aachen.

Die Förderung der Abraum- und Kohlemassen erfolgt sowohl innerhalb der Tagebaue als auch zwischen den Tagebauen überwiegend mit Gurtförderanlagen. Der Transport der Braunkohle von den Tagebauen zu den Kraftwerken erfolgt mit Zügen (Garzweiler, Hambach) oder Gurtförderanlagen (Inden). Die Jahresförderung beträgt derzeit ca. 100 Mio. t Braunkohle und ca. 500 Mio. m3 Abraum. Es sind ca. 250 km Gurtförderanlagen (Achsabstand) im Einsatz. Die Transportleistung beträgt ca. 10 Mrd. tkm/a.

Die Gewinnung der Braunkohle- und Abraummassen erfolgt mit Schaufelradbaggern. Die Förderleistung der Gurtförderanlagen ist der Förderleistung der Gewinnungsgeräte angepasst.

Die Fördergurte repräsentieren einen bedeutenden Wert. Bei annähernd 500 km in den Gurtförderanlagen eingebauten Förderbändern und einer durchschnittliche Lebensdauer von vier bis sechs Jahren betragen die jährlichen Kosten für Ersatz ungefähr 35 Mio. Euro.

Die Fördergurte werden erheblich beansprucht: Die Größe einzelner Fördergutbrocken kann bis zu 1 m3 betragen, die Fallhöhen in den Übergabestellen betragen in den Bandanlagen bis zu 7 m, in den Schaufelradbaggern bis zu 12 m. Die durch diese Schlagbeanspruchung verursachten Schäden an den Fördergurten tragen wesentlich zur Verkürzung der Lebensdauer bei. Über die Gurtschadenskosten hinaus entstehen durch Stillstände und Instandsetzung hohe Folgekosten.
Die entstandenen Gurtschäden müssen regelmäßig instandgesetzt werden, um ein weiteres Schadenswachstum, das zu Störungen und Stillständen des Produktionsprozesses führen würde, zu verhindern. Die Stillstandskosten werden auf 150.000 Euro pro Schicht (8 Stunden) geschätzt.

Die Gesamtkosten für die Fördergurtinstandhaltung enthalten Anteile für Personal, Geräte (Pressen, Kräne und Ähnliches), Material und Produktionsstillstände. Die Gesamtkosten betragen ein mehrfaches der 35 Mio. Euro jährliche Ersatzkosten. Die Bereich der Fördergurtkosten liegt im Vergleich zu den Gesamtkosten einer Gurtförderanlage bei 40% bis 70%.

Mögliche Ersparnisse in der Größenordnung von einigen Zehn Mio. Euro jährlich sind durch Optimierung und Abstimmung aller Instandhaltungsmaßnahmen erreichbar.

Ziel dieser Studie ist ein betriebswirtschaftlich optimiertes Vorgehen bei der Fördergurtinstandhaltung zu finden.

Zur Optimierung bedarf es eines Kompromisses zwischen folgenden Zielen:
Primäres Ziel dieser Arbeit ist es, ein Fördergurtinstandhaltungsvorgehen zu finden, das auf die Kostenminimierung des Tagebaubetriebs zielt.
Sekundäres Ziel ist die Gewinnung hinzukommender Daten wie Gurtlebensdauer, durchschnittliche Gurtkosten, etc.

In der Literatur werden mehrere Instandhaltungsvorgehen ausgeführt. Diese können in drei Gruppen eingeteilt werden: alterbedingtes, zustandsbedingtes und zuverlässigkeitsbedingtes Vorgehen. Die zuverlässigkeitsbedingtes Vorgehen sind die weitest entwickelten Instandhaltungsvorgehen. Rheinbraun nutzt heute das zustandsbedingte Vorgehen, jedoch für die drei Tagebaue in unterschiedlichem Maße. Die Unterschiede ergeben sich aus einer unterschiedlichen Schwerpunktsetzung, nämlich des Tagebaues Inden auf maximale Zuverlässigkeit, des Tagebaues Garzweiler auf maximale Gurtlebensdauer und des Tagebaues Hambach auf minimale Instandhaltungskosten mittels stationärer Instandsetzung. Diese Unterschiede gründen sich auf lokale Gegebenheiten, und sind nicht notwendigerweise Ausfluss betriebswirtschaftlichen Vorgehens. Die Evaluation eines mehr betriebswirtschaftlich orientierten Vorgehens zur Instandhaltung eines komplizierten Fördersystems erfordert ein Computermodell wie das eines "discrete-event"-Simulationsmodells.

Ein "discrete-event"-Simulationsmodell für die Evaluation mehrerer Fördergurtinstandhaltungsvorgehen wurde erfolgreich entwickelt. Das Modell ist programmiert in Borland Delphi, eine objekt-orientierte Programmiersprache. Das Programm hat eine graphische Benutzerschnittstelle mit Windows-ähnlichem Aussehen. Das Programm nutzt das Simulationstool Kontrolle- und "event"-Behandlungsmechanismus TOMAS. a Dieses Simulationstool wurde von der Technischen Universität Delft entwickelt und ist dort verfügbar.
Für die Zwecke der Demonstration und Überprüfung der Möglichkeiten des Modells wurden einige Simulation-runs (Experimente) durchgeführt. Ein Grundexperiment (Referenz) und elf Varianten sind verfügbar für die Untersuchung der Effekte zu:
Aufgrund der besten heute verfügbaren Schätzungen der Input-Parameter wurden folgende Ergebnisse erzielt: Die Experimente wurden ausgeführt mit geschätzten Verteilungsfunktionen für Schadensauftrittfrequenzen, -abmessungen, -positionen und -wachstum. Die Qualität des Outputs kann mit zunehmender Verwendung von Verteilungsfunktionen, die aus Messdaten aus der Praxis gewonnen wurden, verbessert werden. Es ist zu empfehlen diese Messdaten in einer zentralen Datenbank zu sammeln.

Über eine verbesserte Datenbasis hinaus kann das Programm selbst noch verfeinert werden: Weitere Optimierung kann erreicht werden mit der Entwicklung eines "top-down" Optimierungsmodells für den gesamten Tagebau und darin eingeschlossenen Simulationsmodellen für gesonderte Geräte sowie Bandanlagen.


Reports on Transport Engineering and Logistics (in Dutch)
Modified: 2004.03.01; logistics@3mE.tudelft.nl , TU Delft / 3mE / TT / LT.