Microtex batteriebetriebene Untertage-Bergbauausrüstung
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Microtex-Batterien für batteriebetriebene Bergbauausrüstung unter Tage

In diesem Blog untersuchen wir die Anforderungen für den sehr schwierigen Untertagebetrieb von Batterien für batteriebetriebene Ausrüstung für den Untertagebau. Auch wenn die Sicherheitsanforderungen verständlicherweise das Hauptaugenmerk bei der Entwicklung von Batterien und Materialien für den Einsatz unter Tage sind, dürfen wir die Bedeutung der Leistung und die praktischen Schwierigkeiten bei der Wartung und dem Aufladen von Batterien in dieser Umgebung nicht vergessen. Die Herausforderungen, die diese Anwendung mit sich bringt, sind vielfältig, und wenn auch nur ein kleiner Teil des Entwurfs oder der Herstellung falsch gemacht wird, kann dies katastrophale Folgen haben.

Die Arbeitsumgebung für die Batterieeiner Grubenlokomotive
Wie die meisten Menschen wissen, ist die Arbeitsumgebung in einem Bergwerk so unwirtlich und gefährlich wie keine andere auf diesem Planeten. Das gilt für die Geräte ebenso wie für die fleißigen Mitarbeiter, die uns mit den für unsere moderne Welt wichtigen Erzen und Mineralien versorgen. So wie es einer sorgfältigen Auswahl des Personals, eines hohen Maßes an Vorbereitung und Schutzausrüstung bedarf, bevor ein Arbeiter in ein Bergwerk gelassen wird, so bedarf es auch eines ebenso sorgfältigen Ansatzes bei der Auswahl, der Vorbereitung und dem Schutz der elektrisch betriebenen Ausrüstung, die für moderne Bergbaupraktiken unerlässlich ist.

Die Arbeitsumgebungen in den Bergwerken unterscheiden sich je nach Standort und dem abgebauten Material. In einem unterirdischen Kohlebergwerk liegt der Schwerpunkt beispielsweise auf dem Brandschutz und dem Schutz vor Methangas oder Lungenkrankheiten wie Silikose, während in einem Chalkopyrit-Tagebau andere Überlegungen angestellt werden. Für unsere Zwecke betrachten wir den Untertagebergbau im Allgemeinen, der elektrisch betriebene Transportmittel benötigt, vor allem die Grubenlokomotive. Aufgrund der Gefahren, die mit stromführenden Gleisen verbunden sind, werden die Geräte ausnahmslos mit Traktionsbatterien betrieben. Die raue Umgebung bedeutet jedoch, dass die Art der Batterie und ihre Konstruktion von entscheidender Bedeutung für den sicheren Betrieb von elektrischen Geräten unter Tage sind.

Microtex batteriebetriebene Untertage-Bergbauausrüstung

Für die Batterien von Untertagelokomotiven gibt es mehrere wichtige Merkmale, die von der Arbeitsumgebung abhängen. Die Problembereiche für Bergbau-Lokomotivbatterien und die von Microtex angebotenen Lösungen im Bereich der Bergbau-Lokomotivbatterien sind nachstehend aufgeführt:

Microtex batteriebetriebene Untertage-Bergbauausrüstung Microtex Limitless
Microtex batteriebetriebene Untertage-Bergbauausrüstung

Zuverlässigkeit - batteriebetriebene Untertagebau-Ausrüstung

1. Zuverlässigkeit – es muss absolut gewährleistet sein, dass die Batterie vom ersten Tag der Installation an die angegebene Leistung erbringt. Bergbauunternehmen können es sich nicht leisten, dass auch nur ein einziger Vorfall die Produktion eines Arbeitstages gefährdet, und sie können auch bei keinem Aspekt der Sicherheit ein Risiko eingehen. Dazu sind Qualitätskontrollen in jeder Phase der Herstellung von Grubenlokomotivbatterien und abschließende Sicherheitsprüfungen unerlässlich. Microtex nimmt diese Verantwortung sehr ernst und hat im Rahmen seiner ISO 9000-Zertifizierung sichergestellt, dass jeder Fertigungsschritt und jedes Bauteil auf elektrische, chemische und physikalische Eigenschaften geprüft wird. Das Endprodukt Bergbau-Lokomotivbatterie wird zu 100 % auf Leistung und Sicherheit geprüft.

Einfache Installation - batteriebetriebene Untertagebau-Ausrüstung

2. Einfacher Einbau – wenn eine Antriebsbatterie unterirdisch eingebaut wird, wo oft nur wenig Platz zur Verfügung steht, sollten nur minimale Fähigkeiten und Anstrengungen erforderlich sein. Aus diesem Grund liefert Microtex die Traktionsbatterie vormontiert mit Ladesteckern, vollständig getestet und mit maximaler Ladung, bereit für einen kompletten Betriebswechsel. Die Hebeösen des Containers sind so positioniert, dass sie beim Hinein- und Herausheben in den bzw. aus dem Batteriefach der Lokomotive maximale Stabilität gewährleisten.

Betrieb - batteriebetriebene Untertagebau-Ausrüstung

3. Betrieb – Die Batterien der Grubenlokomotiven sollten während ihrer Lebensdauer über eine ausreichende Kapazität verfügen, um den Betriebsanforderungen gerecht zu werden, und die Wartung sollte minimal sein. Außerdem dürfen die Antriebsbatterien nicht überhitzen. Überhitzung führt zu größerem Wasserverlust, kürzerer Lebensdauer durch Netzkorrosion und größerer Gasentwicklung beim Laden. Um gute Betriebseigenschaften zu gewährleisten, verwendet Microtex Traktionsbatterien, deren Platten eine röhrenförmige Konstruktion aufweisen. Dies ist ein wichtiges Konstruktionsprinzip, da es neben anderen Vorteilen die höchste Energiedichte aller Blei-Säure-Batteriekonstruktionen bietet.

Bergbau-Lokomotivbatterie von Microtex
Abbildung 1 Aufbau einer 2-V-Blei-Säure-Zelle für Bergbau-Lokomotivbatterien Anforderungen an Bergbau-Lokomotivbatterien
Abb. 2 Innere Merkmale der Batteriezelle einer Grubenlokomotive
Abb. 2 Innere Merkmale der Batteriezelle einer Grubenlokomotive

Herstellung von Batterien für batteriebetriebene Bergbauausrüstungen unter Tage

Diese röhrenförmige Traktionsbatterie-Reihe von Microtex hat einige einzigartige Konstruktionsmerkmale, die es diesen Batterien ermöglichen, die Leistungsanforderungen zu erfüllen oder zu übertreffen. Ausgangspunkt ist das aktive Material in den Platten, das der Antriebsbatterie ihre Kapazität und Fähigkeit verleiht, ihre Aufgabe zu erfüllen und eine hohe Zykluslebensdauer zu bieten. Das aktive Materialgleichgewicht in den Microtex-Zellen wurde in Zusammenarbeit mit Dr. Rusch, einem angesehenen Batterieforscher aus Deutschland, entwickelt. Die Verfahren, mit denen dies erreicht werden soll, wurden in Zusammenarbeit mit mir selbst entwickelt. Das Problem der Überhitzung wird durch die Verwendung von Schraubverbindungen mit garantiertem Anschlussbereich und massiven Messing- und Kupferkomponenten minimiert.

Ein weiteres einzigartiges Konstruktionsmerkmal unserer Bergbau-Lokomotivbatterie ist die Bleilegierung, die bei der Herstellung des röhrenförmigen positiven Gitters oder Rückgrats verwendet wird. Diese weist eine sehr niedrige Antimonkonzentration auf, die die Entwicklung von Wasserstoff und Sauerstoff auf den Platten (Gasbildung) reduziert, die durch die Zersetzung von Wasser im Elektrolyten beim Laden der Bergbau-Lokomotivbatterie entsteht. Die Wartung wird auch durch die Verwendung einer Elektrolytanzeige erleichtert, die ohne störende Maßnahmen anzeigt, wann die Zellen nachgefüllt werden müssen.

Zusätze von Zinn, Arsen und Selen in der Legierung sorgen für Korrosionsbeständigkeit und Kriechfestigkeit. Diese Legierungskombination hat nicht nur den Vorteil, dass die Explosionsgefahr durch Wasserstoffentwicklung praktisch beseitigt ist und die Batterie der Grubenlokomotiven weniger oft nachgefüllt werden muss, sondern trägt auch dazu bei, ein positives Plattenwachstum zu verhindern, was die Lebensdauer der Batterie verlängert.

Sicherheit - in batteriebetriebenen Bergbauausrüstungen unter Tage

4. Sicherheit – Feuer und Explosionen sind die beiden Hauptsorgen, die mit unterirdischen elektrischen Anlagen verbunden sind. Die häufigste Ursache für Explosionen, die auf Batterien zurückzuführen sind, sind interne Lichtbögen, wenn die Batterie der Grubenlokomotive ihren Ladezyklus abgeschlossen hat oder kurz davor steht. In einer Grubenlokomotivbatterie kann es zu Lichtbögen kommen, wenn die Verbindungen zwischen den Komponenten aus Bleilegierung, häufig zwischen der internen Stromschiene und den Platten, schwach oder unzureichend sind. Ein Funke, der hier durch das Ein- oder Ausschalten des Stroms entsteht, oder auch eine ruckartige Bewegung der Lok, führt in Verbindung mit einer hohen Wasserstoffkonzentration beim Laden zu einer Explosion.

Aus diesem Grund werden die Schweißprozesse bei der Montage von Microtex-Batterien für Bergbaulokomotiven überwacht und die Schweißnaht der Stromschienen und Platten jeder Zelle wird vor dem nächsten Schritt geprüft. Außerdem wird in jeder Schicht eine stichprobenartige zerstörende Prüfung durchgeführt, um die Integrität dieser kritischen Schweißnähte zu testen.
Abgesehen von Explosionen ist Feuer möglicherweise die größte Gefahr, die von einem elektrischen Gerät unter Tage, einschließlich einer Grubenlokomotivbatterie, ausgehen kann. Und es gibt viele Möglichkeiten, wie die Batterie einer Grubenlokomotive Feuer fangen kann.

Aus der Erfahrung in britischen Kohlebergwerken wissen wir, dass die häufigsten Ursachen für Brände von Grubenlokomotiven auf Vorfälle mit externen Komponenten zurückzuführen sind. Fast alle davon sind auf elektrische Kriechströme oder Lichtbögen zwischen freiliegenden Metallteilen der Batterie der Grubenlokomotive oder des Behälters zurückzuführen. Der Leiter für die Ortung kann Oberflächensäure oder sogar leitender Staub oder Mineralablagerungen aus dem Bergbau sein.

Hohe Strombelastungen, schlecht isolierte Zellenpole und freiliegender Stahl an einem Behälter führen bei großen Strombelastungen zu einer Verfolgung über einen mit Säure oder leitendem Mineralstaub kontaminierten Zellendeckel. Da das leitende Medium einen hohen Widerstand aufweist, entsteht Wärme, die zu Schwelungen und Verkohlungen der Zellendeckel oder in extremen Fällen sogar zu Bränden führen kann.

Die Microtex-Batterie für Bergbaulokomotiven beseitigt diese Gefahren durch spezielle Konstruktionsmerkmale: die Verwendung von flammhemmenden Materialien für die Zellendeckel, isolierte Schraubverbindungen ohne freiliegendes Metall und eine spezielle Polyesterbeschichtung für den Stahlbehälter, die sowohl isolierend als auch flexibel genug ist, um Schäden zu vermeiden, die blankes Metall freilegen würden (Abb.1). Der Behälter ist besonders wichtig, da die Gefahr eines Erdschlusses besteht, wenn das Metall freiliegt und ein leitender Pfad von den Klemmen zum Behälter entsteht.

Dies stellt nicht nur ein Brandrisiko dar, sondern verringert auch die Betriebsspannung der Grubenlokomotivbatterie, was im Wesentlichen zu einer geringeren Energieabgabe und damit zu einer Verringerung der Kapazität und Lebensdauer der Grubenlokomotivbatterie führt.

Eine Brandgefahr besteht auch durch die Entzündung brennbarer Gase, die beim Laden freigesetzt werden. Diese Gefahr kann minimiert werden, wenn für das Aufladen entsprechend belüftete Bereiche vorgesehen sind. Microtex kann sowohl die Konstruktion als auch die Beratung des Kunden über den ordnungsgemäßen Betrieb übernehmen, falls erforderlich, und zwar kostenlos. Darüber hinaus wird die Gasproduktion während des Ladevorgangs durch die Verwendung eines speziellen Ladegeräts minimiert, das Microtex mit jahrzehntelanger Erfahrung in dieser Anwendung entwickelt hat. In Kombination mit den hochfesten, gasungsarmen Bleilegierungen, die in den Batterieplatten verwendet werden, ergibt sich das sicherste System, das mit gefluteter Blei-Säure-Technologie erhältlich ist.

Optionen für die Batteriegröße - Microtex batteriebetriebene Untertage-Bergbauausrüstung

5. Optionen für die Batteriedimensionierung – ein weiterer wichtiger Aspekt zur Gewährleistung einer langen und störungsfreien Lebensdauer ist der Einbau einer richtig dimensionierten Grubenlok-Batterie. Die Anpassung der Kapazität an den Betriebszyklus ist der Schlüssel zum besten Preis-Leistungs-Verhältnis und zu den niedrigsten Gesamtbetriebskosten. Die von Microtex angebotenen Standardbatteriegrößen für Bergbaulokomotiven (Tabelle 1) sind umfassend. Auch bei den Standardbatterien gibt es Flexibilität in Bezug auf Kapazität und Kosten, da es eine Vielzahl von Größen innerhalb der 2V-Rohrbatterien gibt. Die 2V-Zellen werden in DIN- und BS-Abmessungen mit hoher Kapazität angeboten.

Ich vertraue darauf, dass dieser Blog die wichtigsten Anforderungen und Aspekte von Bergbau-Lokomotivbatterien behandelt hat. Die Probleme, die durch eine falsch konstruierte und/oder spezifizierte Batterie verursacht werden können, können buchstäblich verheerend sein. Deshalb ist es wichtig, einen vertrauenswürdigen Lieferanten zu haben, der über die Erfahrung, das Wissen und die Ressourcen verfügt, um Sie bei der Auswahl und dem Betrieb Ihrer Bergbaulok-Batterie zu unterstützen.

Das Microtex-Team beliefert seit über 15 Jahren Hersteller von Bergbaulokomotiven und hat dieses Wissen immer weiter ausgebaut. Gehen Sie bei Ihrer nächsten Bergbau-Lokomotivbatterie kein Risiko bei der Sicherheit oder Zuverlässigkeit ein, Nehmen Sie Kontakt mit dem Microtex-Team auf um sicherzustellen, dass Sie das bestmögliche Produkt und den höchsten Grad an professionellem Batterieservice erhalten, der in der Branche verfügbar ist.

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