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Gesteinsindustrie
Jun 14, 2021

5 Tipps für energiesparendes und produktives Brechen mit Kegelbrechern

Mark Kennedy
Mark Kennedy
Senior Technical Training Instructor
Schätzungsweise 5-15 % der Kosten bei der Zuschlagstoffproduktion können den Stromkosten zugerechnet werden. Wird die Wartung eines Kegelbrechers vernachlässigt, hat das negative Auswirkungen auf die Produktivität und verursacht insgesamt höhere Energiekosten je Tonne gebrochenes Material. Es ist nicht ungewöhnlich, wenn das Wartungspersonal in der Gesteinsindustrie die Wartungsanforderungen eines Kegelbrechers oder deren Einfluss auf den Energieverbrauch nicht genau kennt. Sorgen Sie dafür, dass zumindest diese fünf Bereiche des Brechers bei der Wartung überprüft werden.
Kegelbrecher HP3 und HP4 vor Ort abgebildet.

  1. Unterrahmensitz-Verschleißschutz

Der Spalt zwischen Einstellring-Unterkante und Unterrahmen-Oberkante muss regelmäßig gemessen werden, um zu ermitteln, ob der Einstellring gerade sitzt oder eine Schrägstellung aufweist. Wenn der Einstellring nicht mehr gerade auf dem Unterrahmen aufliegt, ist der geschlossene Brechspalt nicht auf allen Seiten des Brechers gleich. Dies wiederum führt zu Produktivitätsverlust sowie kurzfristigen und möglicherweise übermäßigen Stromspitzen.

Auf den konischen Sitz des Unterrahmens ist ein Verschleißschutzblech aus Bronze aufgeschweißt. Es schützt den Unterrahmen, falls der Einstellring sich beim Betrieb des Brechers bewegt oder schlägt. Bei den meisten Kegelbrechern muss dieses Verschleißblech während der Lebensdauer des Brechers gelegentlich ersetzt werden.

Ein HP-Serie Kegelbrecher hat einen Gesamtdurchsatz von 300 t/h. Schauen wir auf die Tabelle mit der Kornverteilung des Brechprodukts und nehmen an, die gewünschte geschlossene Spaltweite C.S.S. ist 10 mm [blaues Quadrat oben]. Sie sehen, bei C.S.S. 10 mm sind 81 % des Brechprodukts oder 243 t/h (81 % von 300 t/h) kleiner als 10 mm [blauer Kreis].

Für Fachleute in der Zerkleinerungstechnik ist dies ein Wert, der nur mit einem extrem effizienten Brechvorgang erreicht wird. Wenn jedoch der Einstellring z. B. um 3 mm geneigt ist, beträgt der geschlossene Spalt an einer Seite 10 mm, auf der gegenüberliegenden Seite des Brechers jedoch 13 mm.

Schauen wir wieder auf die Tabelle: Bei C.S.S. 13 mm sind 66 % des Brechprodukts kleiner 10 mm [roter Kreis], oder 198 t/h (66 % von 300 t/h).

Allerdings wäre es nicht korrekt zu sagen, dass der gesamte Anteil des Brechprodukts kleiner 10 mm von 81 % auf 66 % sinkt, denn ein erheblicher Teil kleiner 10 mm wird auf der Seite erzeugt, die weiterhin einen C.S.S. von 10 mm aufweist. Der tatsächliche Verlust an Produktivität lässt sich wie folgt berechnen: 66 + 81 = 147 / 2 = 73 %. Im Mittel werden 73 % des Brechprodukts kleiner als 10 mm sein (219 t/h). Eine Schrägstellung des Einstellrings von 3 mm verursacht also eine laufende Produktion des „Zielprodukts“ von nur 73 % anstelle der geplanten 81 % und bedeutet eine ständig um 10 % geringere Produktion von Material keiner 10 mm.

Beispiel

Sie können es sich nicht leisten, den Brecher aufgrund eines verschlissenen Verschleißschutzes am Unterrahmensitz mit einem schrägstehenden Einstellring zu betreiben. Sofern nur „eine Seite“ des Einstellrings schlägt, führt dies nach entsprechend vielen Lastzyklen zu einer Schrägstellung des Einstellrings.

Es gibt zwei häufige Ursachen, die zum Schlagen des Einstellrings an einer Seite des Brechers führen, aber nicht an der anderen:

SCHLECHTE VERTEILUNG DES AUFGABEMATERIALS

Wenn auf einer Seite des Brechers der Brechraum mit sehr viel Aufgabematerial und auf der anderen Seite der Brechraum nur wenig gefüllt ist, besteht die Gefahr, dass der Einstellring auf der Seite mit der größeren Belastung schlägt.

ENTMISCHUNG DES AUFGABEMATERIALS

Eine Entmischung entsteht, wenn die großen Steine überwiegend auf einer Seite und die kleinen Steine auf der gegenüberliegenden Seite in den Brechraum gelangen. In diesem Fall kann es zum Schlagen des Einstellrings auf der Seite mit dem feineren Material kommen.

Der Unterrahmensitz mit dem Verschleißschutz sollte bei jeder sich bietenden Gelegenheit geprüft werden, spätestens jedoch bei einem Wechsel der Brechwerkzeuge Brechkegel und Brechmantel.

Ungenügende Wartung des Verschleißschutzes am Sitz Unterrahmen/Einstellring führt zu höherem Energieverbrauch und geringerem Brecherdurchsatz. Eine ineffiziente Nutzung der Energie resultiert in höheren Energiekosten je Tonne Brechgut (kWh/t).

  1. Keilriemen

Wenn bei der Wartung des Kegelbrechers nicht die korrekte Spannung und Ausrichtung der Keilriemen geprüft wird, können diese bei höherer Belastung durchrutschen und der Brecher wird zwangsläufig zum Stillstand kommen. Ein langsamer werdender Brecher verursacht übermäßig hohe und schwankende Stromspitzen bei sehr geringem Brecherdurchsatz. Unsachgemäße Wartung der Keilriemen führt zu hohem Stromverbrauch bei geringer Produktionsleistung, die ineffiziente Nutzung der Energie resultiert in höheren Energiekosten je Tonne Brechgut (kWh/t).

Der Zustand der Keilriemen, die Ausrichtung und die Spannung müssen wöchentlich (alle 40 h) geprüft werden. Ein Drehzahlwächter kann vor einem Drehzahlabfall des Brechers warnen. Dadurch wird auch die Lebensdauer der Keilriemen verlängert, weil das Wartungspersonal rechtzeitig eingreifen kann, bevor Schäden an den Keilriemen auftreten oder der Brecher zum Stillstand kommt.

Produktionsrate der Anlage 400 STPH, Zerkleinerung 8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, 50 W/Jahr mit einem durchschnittlichen Produktverkaufspreis von 6,00 USD/Tonne

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  1. Hydraulikeinheit

Unsachgemäße Wartung der Hydraulikeinheit kann dazu führen, dass Pumpe und Motor häufiger und länger als nötig laufen oder im schlimmsten Fall sogar ständig. Der unwirtschaftliche Energieeinsatz erhöht die Energiekosten je Tonne (kWh/t). Außerdem reduziert das die Lebensdauer der Hydraulikeinheit und der Komponenten wie Pumpe, Motor, Kupplung, Starter, Druckschalter, Magnetventile, Dichtungen usw. Die Hydraulikeinheit muss täglich (alle 8 h) geprüft werden: Zustand der Filter und Belüftung, Leckagen, lose Anschlüsse oder ungewöhnliche Geräusche.

Mit Blick auf die nachfolgende Tabelle nehmen wir einen „Pumpentakt“ mit einem Pumpenlauf pro Betriebsstunde als Basiswert, der für einen neuen Brecher mit einer neuen Hydraulikeinheit typisch ist. Haben wegen „vernachlässigter Wartung” ungewöhnliche, übermäßige Ölverluste dazu geführt, dass die Hydraulikeinheit im 5-Minuten-Takt arbeiten muss, sind die Energiekosten für die Brecherschmierung in dem Fall zwölfmal höher als normal.

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  1. Brecherauslauf

Wenn die Auslaufschurre unter dem Brecher nicht richtig gewartet wird und sich Material auf den Armen des Unterrahmens oder dem Vorgelegegehäuse aufbaut, kann das Brechgut nicht ungehindert die Brechkammer verlassen. Der Brecherdurchsatz wird reduziert und gleichzeitig steigt die Stromaufnahme stark an. Durch den unwirtschaftlichen Energieeinsatz steigen die Energiekosten je Tonne (kWh/t). Der Auslaufbereich unterhalb des Brechers muss täglich (alle 8 h) auf Materialansammlungen geprüft werden.

Die nachfolgende Tabelle zeigt deutlich, dass Sie es sich nicht leisten sollten, den Bereich des Brecherauslaufs nicht zu überprüfen, sowohl unter dem Gesichtspunkt des Energiesparens als auch unter dem des Produktivitätsverlusts. Die Tabelle basiert auf einem Kegelbrecher HP400 mit 400-HP-Antriebsmotor, Betrieb bei C.S.S. 13 mm, 80 % Leistungsaufnahme (320 HP), Durchsatz 250 t/h, 8 h/Tag, 5 Tage/Woche und 50 Wochen/Jahr.

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  1. Schmierölpumpe

Wenn die Schmierölpumpe des Brechers nicht ordnungsgemäß gewartet wird und der Ölfluss aufgrund von innerem Verschleiß der Pumpe sinkt, steigt die Temperatur des umlaufenden Öls. Durch den Anstieg der Rücklauföl-Temperatur schaltet der Lüftermotor des Ölkühlers häufiger ein und läuft im schlechtesten Fall sogar ständig. Der unwirtschaftliche Energieeinsatz erhöht die Energiekosten je Tonne (kWh/t).

Ca. 70 % des gesamten Ölflusses werden zur Kühlung des Kegelbrechers benötigt. Sinkt der tatsächliche Ölfluss unter 70 %, kommt es zu einer Erwärmung oder gar Überhitzung des Kegelbrechers. Wenn die Wartung der Schmiereinheit vernachlässigt wird und dadurch das Schmieröl verunreinigt ist, führt das schließlich zu schnellem und übermäßigem Verschleiß der Schmierölpumpe und einem verminderten Gesamt-Ölfluss.

Als Beispiel nehmen wir einen Kegelbrecher HP300 und einen korrekten Schmierölfluss von 30 GPM. Der Brecher benötigt etwa 70 % des Ölflusses für die Kühlung (21 GPM). Nehmen wir an, der tatsächliche Ölfluss beträgt aufgrund von innerem Verschleiß der Schmierölpumpe nur noch 19 GPM.

Der Brecher arbeitet dann mit einer höheren Rücklauföl-Temperatur, weil der geringere Ölfluss den Brecher nicht ausreichend kühlt. Durch die höhere Betriebstemperatur des Brechers als normal, wird der Lüfter des Ölkühlers häufiger ein- und ausschalten als üblich, im schlechtesten Fall während des gesamten Betriebstags ständig laufen.

Zusammenfassung

„Vernachlässigte Wartung“ in den beschriebenen fünf Bereichen führt unzweifelhaft zu höheren Energiekosten je Tonne Brechgut (kWh/t) und häufig zu einer geringeren Brechleistung des Kegelbrechers. Mit dieser Aufstellung möchten wir Sie auch zum Nachdenken über andere Komponenten in Ihrer Brechanlage anregen – „Vernachlässigungen“ bedeuten stets auch unwirtschaftlichen Energieeinsatz und damit „Energieverschwendung“.

Es gibt Zuschlagstoffproduzenten, die machen jedes Jahr genug Gewinn und können deshalb eine „vernachlässigte Wartung“ kompensieren. Im günstigsten Fall ist ihr Ergebnis nur etwas geringer, als es sein könnte, im schlechtesten Fall führen die geringere Gewinnmarge und ein immer stärkerer Wettbewerb dazu, abgehängt zu werden.

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