Ausgangslage
Die Diplomarbeit wird gemeinsam mit der Firma Omya GmbH umgesetzt. Omya entwickelt in Kooperation mit der Firma About ein KI-System zur Überwachung und Optimierung von Bergbaumaschinen. Aktuell werden Parameter wie Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung aufgezeichnet. Das System wird um eine kontinuierliche und temperaturkompensierte Treibstoffverbrauchsmessung erweitert.

Themenstellung
Es ist eine robuste und für Kevlar-verstärkte Treibstoffschläuche geeignete Treibstoffverbrauchsmessung für Bergbaumaschinen zu entwickeln. Der Prototyp des Messsystems soll in einem Radlader L586 der Marke Liebherr eingesetzt werden. Herr Ulbing ist für die Konzeption des Messsystems und die Auswahl eines geeigneten Sensors verantwortlich. Weiters wird das Messsystem unter Laborbedingungen kalibriert und einer Evaluierung im Feld unterzogen. Herr Gutschi stellt eine Schnittstelle zur Datenanbindung des Messsystems an das vorhandene KISystem bereit und realisiert einen Prototypen zur Labortestung.

Zielsetzung
Es wird der momentane Treibstoffverbrauch bis zu einem Volumenstrom von 1500 ml/min im Sekundentakt und mit einer geringen Messunsicherheit von unter 5% erfasst. Das Messsystem ist flexibel für unterschiedliche Bergbaumaschinentypen einsetzbar und kann mittels einer Datenschnittstelle an das KI-System angebunden werden. Die Garantieansprüche der Bergbaugerätehersteller bleiben gewahrt.

Geplantes Ergebnis der individuellen Themenstellungen
Ulbing, Maximilian: Recherche und Auswahl eines Durchflusssensors; Evaluierung, Kalibrierung und Feldtestung
Gutschi, Bernd: Messwerterfassung und -aufbereitung; Datenschnittstelle; Laborprototyp

Unser Projekt wird bearbeitet und erstellt an der HTL Mössingerstraße

Dieses Projekt wird gemeinsam mit einem Wirtschaftspartner durchgeführt:

Omya GmbH
Gersheim Straße 1-2, 9722 Gummern - Österreich

Details

Projektbeschreibung

Liebherr 566 Radlader

Für eine bessere Erklärung, hier ein kurzes Gedankenspiel.
Sie Minenleiter in einem Bergbau, in welchem im Jahr 4 Millionen Tonnen Gestein abgebaut werden.
In einem Jahr gibt es meist um die 250 Werktage. Somit werden täglich 16.000t Material gesprengt, aussortiert, verführt, gebrochen und verarbeitet.
Um diese Mengen an Material Täglich zu verarbeiten werden Baufahrzeuge in einem anderen Ausmaß benötigt.
Die Koordination dieser Baufahrzeuge stellt eine große Herausforderung dar. Um diese Arbeit zu erlichtern gibt es das Datenlogger-System der About GmbH.
Das Ziel dabei ist es, die Daten zu analysieren und auszuwerten, um die Bergbauprozesse wie Laden und Entladen der Schwer-LKW, aber auch vorbereitende Tätigkeiten und Stillstände und Kraftfahrzeuge automatisiert zu erkennen und damit die Förderzyklen zu optimieren.

Lösung

Systemstruktur

Grundsätzlich besteht das Projekt aus zwei Sensoren, welche hin und Rückfluss messen. Diese zwei Sensoren werden dann, mithilfe eines Messumformers, ausgewertet. Im nächsten Schritt wird eine Differenz aus den Durchflussmessungen gebildet. Daraus resultiert der tatsächliche Verbrauch des Motors. Diese Größe wird die Einheit [Masse/Zeiteinheit] haben, beispielsweiße [kg/h]. Dies ist damit zu begründen, dass die Massendichte des Treibstoffs stark temperaturabhängig ist.
Dieser Wert wird dann Mithilfe eines Pegelwandler-Bausteines in ein RS485 Signal umgewandelt. Über diese Schnittstelle werden die Daten zu dem Industrie-Computer der Firma Abaut weitergeleitet. Dort werden diese Daten verarbeitet und mit den anderen Daten gemeinsam, für die Künstliche Intelligenz zur Aufbereitung, bereitgestellt.
Die Anforderung liegt darin, dass die Sensoren im Sekundentakt Daten liefern. Diese genaue Auflösung ist nötig, um bei den verschiedenen Tätigkeiten einen genauen Treibstoffverbrauchen zu sehen. Weiters muss bei der Messung die Dichte des Treibstoffes berücksichtigt werden. Damit ist die thermische Ausdehnung gemeint.
Da sich Flüssigkeiten bei steigender Temperatur ausdehnen, würde im Sommer (bei einer reinen volumetrischen Messung) ein ganz anderer Wert gemessen werden als im Winter.
Um diesen Effekt zu umgehen, kann entweder ein Volum Meter in Kombination mit einer Temperaturmessung oder ein Massenmeter eingesetzt werden.
Im laufe der Recherche hat man sich für ein Coriolis-Massendurchflussmesser der Firma Endress+Hauser entschieden.