„All inclusive“: Förderbänder mit eingebautem Condition Monitoring

Schieflauf, Risse, ungleichmäßige Geschwindigkeit: Es gibt diverse Parameter, die Rückschlüsse auf den „Gesundheitszustand“ eines Gurtförderbandes zulassen. Eine neue Gurtförderrolle erlaubt die Erfassung dieser und noch anderer Parameter. In die Rolle sind Sensoren integriert, die Daten vor Ort erfassen und auswerten und per Funk an den Anwender senden – eine Innovation für vereinfachtes „Condition Monitoring“ in Förderanlagen.

Der Anlass für diese Neuentwicklung entstand aus einer Optimierung der Gurtfördertechnik heraus. Mit der „PrimeTracker“-Lenkrolle hatte die ScrapeTec GmbH eine Förderrolle entwickelt, die Bandschieflauf erkennt und selbsttätig ausgleicht (Bild 1). Schon geringer Schieflauf wird aufgrund ungleichmäßiger Kräfte, die dann auf die Rolle wirken, sofort erkannt. Der Zylinderkörper schwenkt daraufhin selbsttätig so, dass das Band wieder zur Mitte zurückgelenkt wird.

Im Unterschied zu ähnlichen Systemen kann sich die Lenkrolle während des Betriebs im 360°-Radius völlig frei bewegen und immer einen 100 %igen Kontakt zum Gurt halten (Bild 2). Zu den weiteren Vorteilen des PrimeTrackers gehören die außerordentlich einfache Installation, der geringe Wartungsaufwand sowie der Schutz der Gurtkanten bzw. des Förderbandes.

Der PrimeTracker bewährt sich gleichermaßen bei geringem und bei starkem Schieflauf – und er funktioniert so gut, dass die Anwender schnell dazu übergehen, ihre Kontrollgänge am Band entlang deutlich einzuschränken.

Weiterentwicklung zur „intelligenten“ Lenkrolle

Das ist grundsätzlich gut – sofern nicht andere Unregelmäßigkeiten als Schieflauf auftreten. Eben das passierte aber ab und an in einigen Anwendungen, und daraus entstand der Wunsch: Kann das System erstens nicht noch mehr? Und kann es zweitens die erfassten Unregelmäßigkeiten im Sinne des Condition Monitoring nicht an Leitwarten oder CM-Systeme übermitteln? Dann wäre der Anwender vollends auf der sicheren Seite – ohne Kontrollgänge.

Genau diesen Wunsch haben die ScrapeTec-Entwickler umgesetzt – mit dem e-PrimeTracker, der erstmals auf der bauma 2022 vorgestellt wurde (Bild 3). Die Lenkrolle und das Prinzip der Bandschieflauf-Erkennung bleiben erhalten. Aber in der Rolle, die sich dank ihrer kompakten Bauweise gut im Untertrum bestehender Förderanlagen integrieren lässt, sind robuste Sensoren verbaut. Sie können neben dem Schieflauf weitere zentrale und aussagekräftige Kennwerte erfassen – zum Beispiel die Gurtposition, die Bandgeschwindigkeit und den Zustand der Gurtverbindung.

Auswertung vor Ort, Datenübertragung per Funk

Die hierfür nötige Auswertung der Daten übernimmt ein kompakter Industrierechner, der direkt am Band in einem robusten und Staub- sowie spritzwassergeschützten Gehäuse montiert wird. Eine externe Energiezufuhr ist nicht nötig. Stattdessen erzeugt ein Generator, der in die Lenkrolle integriert ist, die benötigte Energie. Damit arbeitet das System vollständig autark. Die von den Sensoren erfassten und vom Rechner aufgearbeiteten Daten werden kabellos, per Mobilfunk oder WLAN, je nach Wunsch an eine Leitwarte oder auf den Laptop oder das Handy des Servicepersonals gesendet.

Eine Vor-Ort-Zustandsanzeige z.B. mit verschiedenen Arten von Warn- oder Meldeleuchten lässt sich ebenfalls und zusätzlich realisieren. Zudem gibt es eine App, mit der die Servicetechniker vor Ort oder die Instandhaltungsplaner einen mobilen Remote-Zugang zu jedem E-PrimeTracker in den Betriebsstätten des Unternehmens bekommen.

Kontinuierliche und umfassende Betriebszustandserfassung bei Förderbändern

Damit schafft diese Weltpremiere die Voraussetzung dafür, im Sinne von Condition Monitoring und Predictive Maintenance kontinuierlich und umfassend den „Gesundheitszustand“ eines Gurtförderbandes (Risse, Unregelmäßigkeiten an den Verbindungsstellen …) zu erkennen und zu dokumentieren – mit dem Ziel, Unregelmäßigkeiten zu melden und schnellstmöglich zu beseitigen. Diese Art der Transparenz erhöht die Betriebssicherheit signifikant und verringert das Risiko von ungeplantem Stillstand. Zugleich übernimmt der e-PrimeTracker die selbsttätige Korrektur eines möglichen Bandschieflaufs.

Die aufbereiteten Sensordaten lassen sich in die marktüblichen Systeme der vorbeugenden Instandhaltung integrieren. Aus den übermittelten Daten kann der Anwender Servicebedarf ableiten, weil die Sensoren Veränderungen zuverlässig detektieren und frühzeitig – bevor es zu größeren Schäden oder Bandstillstand kommt – eine Warnmeldung ausgeben. Außerdem sammelt der e-PrimeTracker die erfassten Daten und dokumentiert sie. Auf der Basis dieser Daten kann der Anwender z.B. die Fahrweise des Bandes optimieren und so dessen Lebensdauer verlängern.

Zusätzliche Sensorik oder Auswertung der Sensordaten mit KI

Aus Sicht von ScrapeTec lässt sich das Konzept des integrierten CMS von Gurtförderanlagen vielfältig an individuellen Aufgabenstellungen anpassen und erweitern – zum Beispiel durch die Integration zusätzlicher Sensoren, etwa für die Zustandsüberwachung der Wälzlager.

Außerdem könnte die Auswertung der Sensordaten mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz verbessert werden. Im ersten Schritt wird man nun aber – gemeinsam mit den Pilot-Anwendern – zunächst Erfahrungen mit der ersten Generation des E-PrimeTrackers sammeln. In Testreihen haben die Ingenieure von ScrapeTec verschiedene Belastungssituationen und Positionen am Band sowie diverse Betriebszustände geprüft und damit die Praxistauglichkeit des e-PrimeTrackers nachgewiesen. Jetzt ist die „echte“ Praxis an der Reihe.