INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA

Transkrypt

1 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA Październik - Grudzień 2010 nr 3(12) ISSN Egzemplarz bezpłatny Publikacja współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

2 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA w numerze : wywiad z... str 3. - dr inż. Jarosławem Mamalą pracownikiem naukowym Katedry Pojazdów Drogowych i Rolniczych str 6. - dr inż. Małgorzatą Wzorek pracownikiem naukowym Katedry Inżynierii Procesowej nauka str 9. - Metody cięcia blach elektrotechnicznych str Badania zagrożeń wywołanych elektryzacją statyczną w przemyśle elektroenergetycznym i petrochemicznym str Przyspieszenia kątowe a kontrola stabilności postawy str Opłacalność budowy i eksploatacji suszarni osadów zasilanej ciepłem z kogeneracji gazowej przedsiębiorczość str Akademickie Biuro Karier dlaczego studenci i Uczelnia nas potrzebują? aktualności str Seminarium Innowacyjne rozwiązania w przemyśle chemicznym 2 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA

3 wywiad Wywiad z dr inż. Jarosławem Mamalą pracownikiem naukowym Katedry Pojazdów Drogowych i Rolniczych Był Pan uczestnikiem projektu pod nazwą Przedsiębiorczy naukowiec Plus, w ramach którego odbył pan kilkumiesięczny staż w jednym z wybranych przedsiębiorstw. Istotą stażu pracownika szkoły wyższej powinna być, w moim rozumieniu, konfrontacja nabytych umiejętności teoretycznych, z zagadnieniami praktycznymi. Jeśli zarówno firma przyjmująca naukowca na staż, jak również sam zainteresowany, wynoszą nowe doświadczenia z tego kontaktu, to uważam, że takie działanie ma sens. Jakie są Pańskie przemyślenia związane z odbytym stażem? Wybór firmy, do której udałem się na staż nie był przypadkowy. Z Autoryzowanym Dealerem Mercedesa w Opolu Mirosław Wróbel Katedra Pojazdów Drogowych i Rolniczych współpracuje od jakiegoś czasu i ta współpraca układa nam się bardzo dobrze. Założeniem tego stażu była weryfikacja mojego doświadczenia zawodowego, w oparciu o realne problemy rozwiązywane w tym przedsiębiorstwie. Zaznaczyć trzeba, że firma ta zajmuje się nie tylko sprzedażą nowych i używanych samochodów, ale także całościową obsługą techniczną i naprawą pojazdów osobowych i ciężarowych. Na czym polegała Pańska rola, jako stażysty? Podpowiadał Pan dyrektorowi firmy, w zakresie logistyki czy też wykorzystywana była pańska wiedza w warsztacie? INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA Wracamy do tego, że wybór miejsca stażu był nieprzypadkowy. Kilka lat temu miałem kontakt z firmami, gdzie mocno współpracowałem zarówno w zakresie kwestii logistycznych, jak też mechanicznych. Chciałem sprawdzić, jak po latach przerwy, wyglądają te procesy obecnie. Od razu chciałbym nadmienić, że w kwestiach logistyki i sprzedaży, moja rola sprowadzała się wyłącznie do obserwowania procesów, przyjętych w Mercedesie. Przy czym, nie są to zagadnienia udostępniane na zewnątrz. Najistotniejsze, z mojego punktu widzenia, było korzystanie z najnowszych osiągnięć technologii dostępnych w samochodach Mercedesa. Współcześnie przemysł samochodowy jest tak rozległą dziedziną gospodarki, że znalezienie własnego pola do badań, nie stanowi dla naukowca żadnego problemu. Staż był dla mnie ogromną szansą i kopalnią wiedzy. Dodam, że pracownicy byli bardzo przychylnie nastawieni, bo zwracając się do nich z każdym problemem, czy zapytaniem, zawsze otrzymywałem rzeczową pomoc i wyczerpującą odpowiedź. Rozumiem, ale odnoszę wrażenie, że zatrudniono Pana tam w charakterze mechanika Nie, to zupełnie niewłaściwy osąd. To był przegląd, jak cała firma funkcjonuje. Mechanik kojarzy się z umorusaną po łokcie, ciężko pracującą osobą, która dostępnymi mu środkami rozwiązuje problemy w naprawianym pojeździe. Tymczasem na uczelni mamy pewne obszary tematyczne, które zgłębiamy. Dysponujemy przy tym świetnym sprzętem pomiarowym i nowoczesnymi urządzeniami diagnostycznymi. Jednocześnie nasza baza samochodowa jest różnorodna, lecz już nie najnowsza. Zastosowanie naszego sprzętu do badania wyłącznie tych samochodów, nie pozwala w pełni wykorzystać wszystkich możliwość urządzeń, a ponadto powoduje, że stale zwiększa się dystans technologiczny między teorią a praktyką. W tym przypadku udostępniono mi najnowsze modele Mercedesa, na których mogłem testować uczelniane urządzenia. Mogłem nie tylko zweryfikować nasz sprzęt, zbadać, jak zachowuje się na testowanych modelach samochodów, ale jednocześnie pokazałem pracownikom firmy, co my na Politechnice jesteśmy w stanie zrobić, dysponując własnymi urządzeniami, a nie ich oryginalnymi. Dzięki temu powstała całkiem nowa baza danych, zupełnie nowy program obsługujący samochody firmy Mercedes, którym można identyfikować wszystkie parametry i zjawiska zachodzące w pojeździe. Ważne jest, że udało się zgłębiać obszary badawcze, do których dotychczas nie mieliśmy wystarczającego dostępu. Aparatura pomiarowa, którą dysponujemy, została wykorzystana do nowych, dotąd nierealizowanych zagadnień naukowo technicznych. Jednocześnie chciałbym wspomnieć o istotnym ograniczeniu, które związane jest z uczestnictwem w programie stażowym. Będąc na stażu nie mogłem wykonywać żadnych zadań na rzecz firmy, która zaprosiła mnie na staż. Zatem nie mógłbym stanąć na warsztacie, jako mechanik i naprawiać im samochody, dr inż. Jarosław Mamala 3

4 wywiad wywiad z dr inż. Jarosławem Mamalą a oni czerpaliby z tego gratyfikacje. Staż ma wyłącznie służyć rozwojowi pracownika nauki, przy wykorzystaniu technologii, stosowanych w danym przedsiębiorstwie. W rzeczywistości taka firma ma mniejsze korzyści ze stażu, niż delegująca naukowca uczelnia. Tak można to odebrać, i tym bardziej wypada podziękować dyrektorowi firmy Panu Tomaszowi Stępień za przychylność. Zatrzymajmy się na chwilę na kwestii problemów, które dzięki temu trzymiesięcznemu stażowi udało się Panu rozwikłać lub zbadać. Największym moim osiągnięciem było przeprowadzenie pełnej identyfikacji sygnałów sterujących, przepływających w magistrali CAN w samochodach Mercedesa. Na podstawie badań opracowany został algorytm, dzięki któremu w czasie rzeczywistym, w trakcie pracy silnika, można na bieżąco śledzić przebieg sygnałów sterujących poszczególnymi podzespołami samochodu. Podkreślić należy przy tym, że te sygnały są dla każdego pojazdu inne. Każdy producent wybiera inny format przesyłania danych i nigdzie nie jest to publikowane. W istocie te informacje są poufne. To jak Pan wykorzysta zdobyte informacje, skoro są poufne? Chyba nie powinny wychodzić poza firmę samochodową? To nie jest tak, że ja w swojej pracy podawać będę, że dany bit jest zapisywany w sterowniku o takim to a takim adresie. Ja informuję jedynie, że mam dostęp do parametru, którym jest np. prędkość obrotowa silnika, czy ciśnienie doładowania na turbinie w dowolnej chwili. Te informacje mogę skanować i zapisywać na komputerze. Oprócz badania przepływu sygnałów, mogłem studiować budowę poszczególnych urządzeń, aby później tę wiedzę przekazywać studentom. W tym miejscu, jako ciekawostkę podam, że w firmie Mirosław Wróbel Mercedes Benz zatrudniony jest pracownik, który przez wszystkich nazywany jest Doktorem. Nie ma jednak tytułu naukowego, lecz umiejętności, dzięki którym potrafi szybko zdiagnozować usterkę. Swój talent potwierdził, wygrywając konkurs na najlepszego mechanika w Polsce. Jak sam zauważył, jego skuteczność byłaby dużo większa, gdyby mógł skorzystać z urządzeń, jakimi dysponuje Politechnika Opolska. Zaskoczony był, że badając przebieg sygnałów, można precyzyjnie wskazać miejsce powstania błędnego sygnału. Drugą nieocenioną rzeczą, wynikającą ze stażu jest mój rozwój, jako pracownika dydaktycznego. Wszak wszystkie te zagadnienia, którymi zajmują się w tamtym przedsiębiorstwie, musimy wykładać w Katedrze w ramach prowadzonych przedmiotów. Wystarczy wspomnieć choćby tematy takie, jak silniki spalinowe, budowa pojazdów, budowa instalacji elektrycznej, kwestie mechatroniki itp. To wszystko mamy w tym przypadku, jak na dłoni. Idąc tym tropem, wypada zapytać, czy firma, która organizowała Pański staż, będzie mogła sięgnąć do wyników badań, które Pan prowadził? Zanim odpowiem na to pytanie, musze podkreślić, że moja obecność w tym przedsiębiorstwie wynikała z tematyki, którą na co dzień zajmuję się w Katedrze Pojazdów Drogowych i Rolniczych. Dzisiaj mogę już powiedzieć, że odbyty staż utwierdza mnie w przekonaniu, iż nasza praca na uczelni nie idzie na marne. Szczególnie w kwestii prowadzonych wcześniej przeze mnie badań oraz otrzymanych ostatnio patentów, m.in. zostało opatentowanie urządzenie do pomiarów parametrów trakcyjnych samochodu. Pod tym względem, firma będzie mogła skorzystać z efektów moich badań, jako że jest już fizycznie pierwszy prototyp. Obecnie z kolegami budujemy drugi prototyp tego urządzenia, w którym wiele z informacji, które zdobyłem podczas stażu, będzie wykorzystane. Urządzenie powstało w oparciu o badania prowadzone na mercedesach, ale służyć będzie także do diagnostyki innych marek samochodów. Czy dokumentacja tego urządzenia została już opatentowana w Polskim Urzędzie Patentowym? Patent już jest i czekamy na następne. Teraz budowane jest urządzenie pomiarowe, wykorzystujące rozwiązania, które udało się opatentować. W chwili, gdy podzieliłem się informacjami z organizatorem stażu o budowanym urządzeniu, uzyskałem zapewnienie, że firma jest żywotnie zainteresowana zakupem tego typy urządzenia. Mówimy dzisiaj o diagnostyce pokładowej w samochodach. Obecnie samochody są wyposażone w niezwykle rozbudowaną część elektroniczną. Współcześnie jedziemy na serwis, podłączamy się pod urządzenie diagnostyczne i otrzymujemy informację, że ta lub inna część może być uszkodzona. Jednak nie zawsze jest to precyzyjna lokalizacja uszkodzenia, tylko sugestia, że w danym miejscu może występować usterka. Tymczasem prawdziwa przyczyna uszkodzenia może znajdować się gdzieś obok. Dzisiaj w każdy warsztat odpowiednio wyposażony w narzędzia i dostęp do literatury, pozwala dosyć 4 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA

5 wywiad z dr inż. Jarosławem Mamalą wywiad szybko zlokalizować usterkę. Ale bywa, że drobne uszkodzenie, może wynikać z wadliwej pracy podzespołu, znajdującego się w zupełnie nieprzewidywalnym miejscu pojazdu. Byłem świadkiem sytuacji, gdy z pozoru prosta usterka nawiewu ciepłego powietrza w pojeździe, skutkowała rozmontowaniem samochodu niemal na czynniki pierwsze. Przyznam, że zachodziłem w głowę, jak później ten mechanik doktor złoży ten samochód. A to jedynie przykład błędu sterownika, odpowiedzialnego za ogrzewanie samochodu. Jeśli weźmiemy pod uwagę kwestie napędu pojazdu sytuacja komplikuje się wielokrotnie. W naszej Katedrze pod kierunkiem prof. Jerzego Jantosa, opracowaliśmy i opatentowaliśmy urządzenie, dzięki któremu będzie możliwa diagnoza określająca parametry układu napędowego nie podczas postoju samochodu, tylko w czasie tak zwanej próby drogowej, czyli w czasie realnej jazdy. Wystarczy wówczas zebrać stosowne parametry, by sprawdzić, jak dany sterownik wpływa na przenoszenie mocy silnika na koła, czy też, jakie jest faktyczne zużycie paliwa. Tymczasem w serwisach motoryzacyjnych brak jest urządzeń, które pokazywałyby, czy układ napędowy pojazdu jest dobry. Mechanik może stwierdzić, że np. poduszki powietrzne są sprawne, ale czy zadziałają? Nikt ich przecież nie będzie wystrzeliwał! Ufamy, że będą działać. Podobnie jest z układem napędowym ufamy, że będzie działać, ale przecież w tym układzie znajdują się komputery, łożyska, zębatki, sprzęgło, wszystko jest smarowane olejem. Jaką mamy pewność, że wszystko funkcjonuje prawidłowo? Na warsztacie trudno to określić, a nasze urządzenie służy właśnie do diagnostyki takiego układu. Mówi Pan o badaniu mocy samochodu, a tymczasem są tak zwane hamownie, na których taką moc można precyzyjnie określić. I tu jest nowość bo, generalnie nie potrzebujemy hamowni podwoziowej, czyli specjalistycznego stanowiska, które kosztuje około miliona złotych, aby określić ile silnik daje mocy na koła. Tymczasem my montujemy nasze urządzenie w samochodzie, co nie jest skomplikowane, gdyż w założeniu, montaż całej aparatury pomiarowej nie powinien być dłuższy, niż 5 minut. Cała procedura pomiarowa trwa tyle, ile zajmuje pokonanie samochodem po dobrej drodze odcinka 5 kilometrów. Po przejechaniu trasy z włączonym urządzeniem, jesteśmy w stanie z dużą dozą dokładności podać, ile mocy z silnika przekazywanych jest na koła tego pojazdu. Aby takie badanie mogło zostać przeprowadzone, musimy mieć dostęp nie tylko do sprawdzanego samochodu, ale także do wspomnianych INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA wcześniej informacji technicznych. Na to wszystko nakładamy naszą wiedze i pomysły, a efektem jest dokładny pomiar. Pod jaką nazwą handlową będzie występować wasze urządzenie? PAAF od angielskich słów: power, acceleration and force czyli moc, przyspieszenie i siła. Przez pomiar przyspieszenia możemy wyznaczyć siłę napędową i moc w układzie napędowym to wszystko teraz możemy porównać z identyfikowanymi sygnałami z magistrali CAN. Przypomina to trochę operację na otwartym sercu. Wyciągamy pojedyncze sekwencje danych na zewnątrz. Zakłócenie tego procesu spowodować może, że komputer pokładowy w samochodzie zostanie unieruchomiony. Stąd tak ważne było poznanie sygnałów w badanych przeze mnie samochodach. Współczesny samochód to nie tylko jeden komputer, ale także rozbudowana sieć sterowników i urządzeń, które muszą ze sobą współgrać. W innym przypadku auto odmówi posłuszeństwa. Skoro już prototyp powstał, to wkrótce modele PAAF a trafią do produkcji? Pracujemy nad tym i bardzo tego chcielibyśmy. Pierwsza wersja już była użytkowana. Z tym, że był to prototyp. Nie był to jeszcze produkt, który można było nazwać skończonym. Zawierał pewne mankamenty, które wyszły w trakcie prób pomiarowych. Obecnie pracujemy nad nowszą wersją tego urządzenia, która będzie pozbawiona tych wad. Myślę, że do końca przyszłego roku, nowa wersja PAAF a będzie już dostępna. Jak widać, w moim przypadku, staż był strzałem w dziesiątkę. Poza korzyścią finansową, wynikającą z umowy zawartej między firmą a uczelnią, naprawdę zajmowałem się tym, co sprawia mi przyjemność. Trzymiesięczny pobyt w firmie, to takie minimum czasowe, które należy założyć przy tego rodzaju praktykach. Ugruntowanie zdobytej wiedzy wymagałoby wydłużenia stażu do min. 6 miesięcy, zwłaszcza, gdy gospodarzem praktyki jest duże przedsiębiorstwo np. Cementownia Górażdże czy Elektrownia Opole. To oczywiście moja opinia, wynikająca z ogromu zagadnień, które w czasie praktyki można realizować. Wystarczy wspomnieć, że 80% naszych studentów już posiada własne firmy, lub też pracuje, albo ubiega się o pracę w takich przedsiębiorstwach motoryzacyjnych. Stykają się w nich z różnymi zagadnieniami, choćby z logistyką sprzedaży, która wykładana jest, jako przedmiot w naszej Uczelni, ale dopiero poznanie mechanizmów w rzeczywistym przedsiębiorstwie, pozwala w pełni wykorzystać zdobytą wiedzę, po- 5

6 wywiad szerzyć ją, lub też weryfikować. Ja akurat tej dziedziny nie zgłębiałem ponownie, bo zająłem się układami napędowymi samochodów. Ale to pokazuje, jak ważne dla studentów i absolwentów Politechniki są tego rodzaju staże. Na koniec chciałbym podziękować dyrekcji firmy, ale przede wszystkim pracownikom firmy Mirosław Wróbel Mercedes Benz, że na zajęcia stażowe mogłem zabierać ze sobą studentów. Dzięki temu powstała praca magisterska dotycząca identyfikacji sygnałów w magistrali CAN. Temat wprawdzie został zaplanowany wcześniej, ale zbieg okoliczności wynikający z mojego uczestnictwa w programie Przedsiębiorczy Naukowiec Plus, sprawił, że praca zyskała merytorycznie. Dowiedział się, w jaki sposób można ingerować w magistrale CAN samochodu, gdzie i jak można czytać informacje i co z uzyskanymi danymi można robić. Dodam tylko, że praca została już obroniona, tak więc staż przyniósł nie tylko mnie, ale i studentom korzyść. Zbigniew Janowski Wywiad z dr inż. Małgorzatą Wzorek pracownikiem naukowym Katedry Inżynierii Procesowej Gospodarka odpadami czyli nie pozostawiajmy po sobie brudów. budowane są sieci kanalizacyjne, nowe oczyszczalnie ścieków i modernizowane stare, itd. Wszystkie te inwestycje finansowane są z Funduszu Spójności. Jednocześnie należy zwrócić uwagę, że w trakcie procesów oczyszczania, powstają odpady ściekowe. One mają nieciekawą fizyczną postać i są trudne do zagospodarowania. Do tej pory odpady te były gromadzone na składowiskach odpadów komunalnych, jednak wspomniane dyrektywy, już wkrótce zakażą ich składowania. Polityka ekologiczna Państwa mówi, że trzeba: albo je energetycznie odzyskiwać, albo wykorzystywać materiałowo w dalszej produkcji. Odzyskiwanie odpadów ściekowych? Przyznam, że nie wyobrażam sobie celu takiego działania. dr inż. Małgorzata Wzorek Pani głównym zagadnieniem są odpady i ich wykorzystanie. Proszę powiedzieć, czy w kręgu Pani zainteresowań są na przykład odpady stałe, jak choćby stare opony? Nie mamy w istocie problemu z oponami. Oddawane do utylizacji, są poddawane spalaniu w piecach do wypalania klinkieru w cementowni. Natomiast problem występuje przy zagospodarowaniu innego rodzaju odpadów. To takimi zagadnieniami się zajmuję. Dyrektywy Unii Europejskiej i przepisy wprowadzają np. zakaz składowania odpadów wytwarzanych podczas oczyszczania ścieków. Polska otrzymała duże kwoty z Unii, w celu dostosowania się do norm europejskich. Z tych pieniędzy Brzmi rzeczywiście dziwnie. W świecie, najpopularniejszą metodą zagospodarowywania odpadów ściekowych, jest wykorzystanie ich w celach energetycznych spalania, zgazowywania lub wykorzystania w innych procesach termicznych. Tymczasem 3% ścieków, które wpuszczamy do kanalizacji, tworzy owe osady ściekowe. Na naszym terenie, z uwagi na liczbę mieszkańców regionu, nie jest wskazane budowanie spalarni dla takich odpadów, bo jest to nieekonomiczne. Jednocześnie w województwie mamy prężnie działający przemysł cementowy. Przedsiębiorstwa takie, jak Cementownia Odra czy Górażdże mają procesy technologiczne, umożliwiające wykorzystywanie takich odpadów. Ze względu na to, że głównym 6 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA

7 wywiad z dr inż. Małgorzatą Wzorek wywiad celem każdej cementowni jest wyprodukowanie dobrej jakości klinkieru, spalanie różnych gatunków niskoenergetycznych opadów na razie nie leży w ich kręgu zainteresowań. Natomiast pojawia się na rynku sieć przedsiębiorstw, które utylizują odpady przemysłowe przygotowując z nich paliwa alternatywne dla przemysłu cementowego. Dla nich ta działalność, przy obecnych uwarunkowaniach prawnych, jest świetnym interesem. Przy czym trzeba sobie otwarcie powiedzieć, że odpady ściekowe nie nadają się same w sobie do spalania. Trzeba coś z nimi zrobić. Proszę pamiętać, że czasy, kiedy jedyną formą oczyszczania ścieków była sedymentacja w odstojnikach, należą do przeszłości. Dzisiaj, poza oczyszczeniem mechanicznym, stosuje się także oczyszczanie biologiczne i chemiczne. Dopiero po tym otrzymujemy osad, o którym mówimy. Dochodzimy do mojej głównej wątpliwości. Mówi Pani przecież o odpadach ciekłych, lub też zawierających sporo wilgoci, natomiast mających niewiele składników, nadających się do spalania. Nie jest tak, że dużo więcej należy włożyć energii w ich utylizację, niż można uzyskać energii powstałej w procesie spalania? tony tego paliwa. Mimo tych niedoskonałości metoda wykorzystywania energetycznego odpadów ściekowych stanowi rozwiązanie dla tego problemu. Dodajmy, że od roku 2013 te odpady będą uznawane za niebezpieczne, a to pociągnie za sobą wzrost kosztów za ich składowanie. A jak można się domyślać, wkrótce te koszty zostaną przerzucone na nas, jako użytkowników sieci kanalizacyjnej. Na jednym ze spotkań z właścicielami oczyszczalni ścieków pojawiły się propozycje budowania dużych suszarni tych odpadów. Bo po osuszeniu mogą one być już składowane lub spalane. Bez żadnych domieszek ich znaczenie, jako paliwa w postaci suchej, jest znikome. Ja proponuję technologię waloryzacji tych odpadów poprzez dodatki, które umożliwiają wytworzenie paliwa w formie granulatu, łatwego w transporcie, łatwego w dozowaniu do spalania. Proponuje Pani wytwarzanie granulatu z odpadów, którego wykorzystaniem może interesować się przemysł. Zastanawiają mnie proporcje, które należy stosować, aby produkcja tego granulatu nie była droższa od efektu energetycznego z niego uzyskanego. Rzeczywiście nie jest to specjalnie materiał palny. Ale to właśnie stanowi przedmiot moich badań. Ja dodaję do tych pozostałości po ściekach inne materiały, które umożliwiają wykorzystanie ich w roli paliwa. Nie mówię tu o brykietach drzewnych, lecz o materiałach, które także stanowią pewien problem na rynku, choćby o mączkach kostnych, które mają dobre właściwości energetyczne. Jeśli mieszankę uzupełnimy pozaklasowymi sortami węgla, otrzymujemy materiał, nadający się do dalszej energetycznego wykorzystania. Nie jest to materiał o kaloryczności zbliżonej do węgla, ale do spalania się nadaje. Otrzymujemy kompozycję, która jako produkt finalny, jest materiałem palnym, spełniającym kryteria przemysłu cementowego. Współcześnie problemem są przepisy, które zakazują składowania odpadów ściekowych. Stąd mamy dwa kierunki działań: albo możemy te ścieki przetwarzać energetycznie, albo je kompostować. W tym drugim przypadku występuje problem ilości. Wystarczy powiedzieć, że dziennie miejska oczyszczalnia ścieków wytwarza około 60 ton odpadów. Można sobie wyobrazić, jak ogromne musiałoby być instalacja do ich kompostowania. Rozwiązaniem jest przerób energetyczny. Ale nie jest to jakieś perpetuum mobile. Biorąc pod uwagę wspomnianą już kaloryczność, to w przypadku paliwa uzyskiwanego ze ścieków, należy stosować przelicznik następujący: na każdą tonę węgla, trzeba spalić dwie INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA Na ten problem spojrzeć powinniśmy z następującej perspektywy: firma przeróbcza, gdyby powstała, uzyskuje pieniądze od oczyszczalni ścieków za unieszkodliwienie odpadów. Tu cena kształtować się może różnie: w zależności od tego, czy cementownia kupi taki granulat, jako paliwo alternatywne. Oczywiście nie będzie to cena równa tonie węgla, tylko niższa. Zresztą na obecnym etapie, nie można tych kwestii miarodajnie oceniać, gdyż są to zagadnienia negocjacji handlowych między kontrahentami. Mam wrażenie, że jednak wybiegła Pani daleko w przyszłość. Wszak takiego zakładu przetwórczego jeszcze nie ma. Cóż, moja rola, jako naukowca, jest w tej mierze ograniczona. Technologia została opracowana, a kierunki postępowania wskazane. Nie mam wpływu jednak na inicjatywy gospodarcze. Pokazuję jedynie, że są możliwe rozwiązania, dzięki którym unikać się będzie gwałtownej zwyżki kosztów, wynikających z korzystania z takich dobrodziejstw cywilizacji, jakimi są sieci kanalizacyjne. Nie oznacza to jednak całkowitego braku zainteresowania ze strony podmiotów gospodarczych. Firmy szukają rozwiązań. Były, jakiś czas temu, podejmowane także inne próby uporania się z tym problemem, lecz zakończyły się niepowodzeniem. Na terenie naszego województwa nie ma na razie inicjatyw, 7

8 wywiad wywiad z dr inż. Małgorzatą Wzorek zmierzających do wybudowania instalacji produkcji granulatu od podstaw. Jeśli spojrzymy na sytuację całego kraju, to dziś wskazać można jedynie instalację do spalania odpadów komunalnych w Warszawie, która spełniałaby nasze oczekiwania technologiczne. Gdyby jednak przyjąć, że jest to rozwiązanie wystarczające, to proszę zwrócić uwagę, że do kosztów utylizacji, dochodzą niemałe koszty transportu. Wydajność takiego przedsiębiorstwa także jest ograniczona, a przecież musiałoby przerabiać odpady z całego kraju. Spalarnia odpadów przemysłowych jest także w Dąbrowie Górniczej, również jedna taka spalarnia znajduje się w Gdyni. To naprawdę duże odległości, choćby od oczyszczalni ścieków w Opolu. W naszym przypadku należałoby interesować się już dostępnym potencjałem gospodarczym, jakim bez wątpienia są cementownie. A cementownie są zainteresowane taką kooperacją? Owszem, ale muszą być to odpady stosownie przygotowane. Są otwarci, ale mają swoje wymagania, dotyczące właściwości spalanego granulatu. Tymczasem nie ma firmy, która podjęłaby się produkcji takiego paliwa. Robiliśmy swego czasu symulację kosztów inwestycyjnych, niezbędnych do uruchomienia takiej instalacji. Według wstępnych szacunków, postawienie tych urządzeń i uruchomienie wytwórni paliwa ze ścieków, kosztowałoby około pół miliona złotych. To naprawdę nie jest zbyt skomplikowana inwestycja: kilka silosów, urządzenia do mieszania i granulowania, składowania Czy mogłaby powstać np. na terenie oczyszczalni ścieków. Oczywiście. Dlaczego nie powstają takie instalacje nie jestem w stanie odpowiedzieć. Być może, jest to jeszcze taki etap, że firmy nie dostrzegają problemu, który za chwilę ich dotknie. Naprawdę nie wiem. Czy w Polsce są jeszcze inne ośrodki naukowe, które taką tematyką się zajmują? Jeśli chodzi o waloryzację odpadów, to głównie ja się tym zajmuję. Nie oznacza to, że kwestie utylizacji są wyłącznie moją domeną. Jak już powiedziałam, istnieją na rynku firmy, zajmujące się przerabianiem odpadów, choć głównie są to odpady komunalne lub przemysłowe. To może problemem są koszty społeczne? W końcu taka instalacja do spalania ścieków, może budzić opory, wynikające z możliwości wprowadzania do atmosfery związków o nie najpiękniejszym zapachu? Rzecz w tym, że spalanie odbywa się w procesie bezpiecznym dla środowiska. W naszym przypadku można powiedzieć, że nie ma lepszego utylizatora od pieca cementowego. Żadna spalarnia klasyczna nie osiągnie warunków, uzyskiwanych w tych piecach. Tam jest wybitnie alkaliczne środowisko, a także wysokie temperatury, które powodują, że nie powstają nam gazy, wymagające dodatkowego oczyszczenia. Do atmosfery nie przedostają się także metale ciężkie, bo są wiązane w klinkierze. To także istotne zagadnienie, przy komponowaniu danego granulatu. Cementownie wymagają właściwości, którymi muszą charakteryzować się paliwa, żeby powstający klinkier był dobry i żeby nie emitować do środowiska toksyn. Parametrami granulatu trzeba tak sterować, aby spełniał wymogi odbiorcy. Cementownie mają już 20 letnie doświadczenie w spalaniu różnego rodzaju odpadów, w tym wspomnianych przez Pana opon, i doskonale wiedzą, czego można dodać do pieca, aby klinkier nie stracił jakości. A jak powiedziałam na wstępie klinkier dla każdej cementowni jest najważniejszy. Wspomniał Pan kwestie zapachów. Każdy proces organiczny wiąże się z jakimś zapachem. Jednak w naszej technologii, tworzymy obieg zamknięty z filtrami biologicznymi, wychwytującymi wszelkie nieprzyjemne zapachy. Z tego powodu, jest to proces nieuciążliwy dla środowiska. Poza tym, plany zagospodarowania przestrzennego w miastach, na ogół wykluczają budownictwo mieszkaniowe w pobliżu takich instalacji. Wróćmy na chwilę do domieszek, które Pani proponuje. Mówiliśmy już o niskokalorycznych gatunkach węgla. Co jeszcze można stosować, jako dodatek do tego paliwa? To mogą być odpady po procesie uboju zwierząt, czyli np. mączki mięsno kostne, może być to biomasa, czyli np. trociny, ścinki, zrębki powstałe w procesie obróbki drewna. Ja proponuję cztery rodzaje kompozycji, które w zupełności wystarczają do wytworzenia granulatu o właściwościach paliwa energetycznego. Jeśli natomiast pojawiłby się jakiś odpad, który jest trudny do zagospodarowania i producent tego odpadu zgłosiłby się do nas, na pewno zostałaby przeprowadzona stosowna analiza, umożliwiająca jego zagospodarowanie. Może nie od razu energetyczne, ale na pewno wskazujące kierunek i metodę ponownego wykorzystania czegoś, co jeszcze do niedawna było wyłącznie składowane na wysypiskach. Zbigniew Janowski 8 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA

9 nauka Metody cięcia blach elektrotechnicznych wprowadzenie Blachy elektrotechniczne są podstawowym materiałem magnetycznie czynnym, stosowanym do produkcji magnetowodów maszyn i urządzeń elektrycznych. Ich właściwości mają znaczący wpływ, na jakość maszyn i ich koszt [8]. Wśród przetworników elektromagnetycznych główną część stanowią rdzenie magnetyczne (transformatorów, dławików, silników, aktuatorów). Wykrawanie kształtek na te rdzenie jest podstawową operacją, decydującą o jakości wykonania rdzenia z blachy elektrotechnicznej. Najczęściej stosowaną jest blacha stalowa z dodatkiem krzemu. Najbardziej opłacalną technologią w produkcji seryjnej i masowej rdzeni magnetycznych, jest metoda wykrawania kształtek z blachy. Może być to blacha izotropowa, o takich samych własnościach magnetycznych we wszystkich kierunkach, lub anizotropowa o różnych własnościach magnetycznych w obu kierunkach, [8], [10]. Dodatek ten zwiększa twardość blachy, lecz jednocześnie powoduje zmiany własności elektrycznych, a szczególnie wzrost oporności elektrycznej [8]. Głównym celem takiego działania, jest chęć zmniejszenia prądów wirowych występujących przy zmiennym polu magnetycznym oraz ograniczenie strat mocy. wpływ wybranych rodzajów obróbki na strukturę materiału, z którego wykonane są blachy elektrotechniczne INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA Wszystkie gatunki blach anizotropowych, a także zdecydowana większość blach izotropowych (z wyjątkiem bezkrzemowych oraz blach o bardzo małej zawartości krzemu), dostarczane są po końcowej obróbce cieplnej, w stanie wolnym od naprężeń wewnętrznych, [10]. Aby zminimalizować szkodliwy wpływ obróbki mechanicznej, należy wystrzegać się takich procesów, które powodują większą degradację struktury blach. Dlatego też pewne rodzaje obróbki zastępuje się takimi, które w mniejszym stopniu wpływają na własności elektromagnetyczne. W celu przywrócenia właściwości magnetycznych blachy przed obróbką mechaniczną, wykonuje się odpowiednią obróbkę cieplną, która przywraca te własności do stanu pierwotnego lub do niego zbliżonego. Odpowiednia obróbka cieplna powinna zapewniać optymalne właściwości, strukturę krystaliczną lub anizotropię magnetyczną. Struktura blachy kształtowana jest w hucie walcowni, a także w procesie produkcji blach arkuszy lub taśm blach elektrotechnicznych. Parametry obróbki cieplnej, takie jak: temperatura, czas i szybkość nagrzewania, czas i szybkość studzenia, rodzaj atmosfery gazowej oraz sposób nagrzewania -zależą od materiału obrabianego cieplnie oraz celu tej obróbki. Obecnie stosuje się również innowacyjne materiały magnetyczne, jakimi są taśmy amorficzne oraz nanokrystaliczne. Gotowe rdzenie z tych materiałów uzyskuje się w nieco odmiennym od tradycyjnego procesie wytwarzania. W tym przypadku, rdzenie są najczęściej całościowo poddawane obróbce cieplnej. Jednakże, z uwagi na stosunkowo drogi materiał, rdzenie amorficzne i nanokrystaliczne, są mniej popularne od tradycyjnych - z blachy elektrotechnicznej [5]. Często, po sklejeniu warstw z blachy amorficznej, nadaje się rdzeniom ostateczne właściwości magnetyczne. Tak przygotowane rdzenie często są zamknięte lub zalane w obudowie z tworzywa sztucznego. Zabezpiecza ono rdzeń, nie tylko przed utlenianiem, lecz także zewnętrznymi naprężeniami mechanicznymi. Wówczas demontaż rdzenia jest praktycznie niemożliwy. Należy dodać, że z uwagi dużą zawartość krzemu, materiały te są bardzo kruche. W wielu pracach naukowych [1], [4], [10] stwierdzono, że istnieje negatywny wpływ wykrawania blach elektrotechnicznych na ich właściwości magnetyczne i rozkład strumienia magnetycznego. Szerokość strefy naprężeń we wspomnianych materiałach wyznaczano zwykle metodami inwazyjnymi: przez nawiercenie w rdzeniu szeregu małych otworów, celem wykonania uzwojeń pomiarowych. Nawiercanie otworów również zmienia nie tylko strukturę rdzenia, ale także późniejszy rozpływ strumienia magnetycznego w tym rdzeniu. Najczęściej do wykrawania blach wykorzystywany jest laser lub strumień wody pod bardzo dużym ciśnieniem (kilka tysięcy barów). Właściwości magnetowodów ulegają również zmianom po montażu. Dotyczy to szczególnie ściskania pakietów blach, ich spawania, etc. Zagadnienia te są nadal badane, zarówno naukowo, jak i praktycznie w laboratoriach przemysłowych. 9

10 nauka metody cięcia blach elektrotechnicznych Rys.1 Mikrostruktura narożnika zęba z blachy EP A po wykrawaniu laserem Rys.2 Mikrostruktura narożnika zęba z blachy EP A po wykrawaniu wykrojnikiem ostrym Rys.3 Mikrostruktura narożnika zęba z blachy EP A po wykrawaniu tępym wykrojnikiem. Rys.4 Proces cięcia stali za pomocą strumienia wodnego Np. często bada się wpływ różnych sposobów scalania wykrojów blach w stojanach i wirnikach maszyn elektrycznych, [8]. W literaturze można spotkać wyniki badań różnych sposobów scalania, jedynie na próbkach pierścieniowych lub paskach [3], [6]. Struktury materiału blachy elektrotechnicznej bardzo różnią się, w zależności od obróbki zastosowanej do wykonania z nich rdzeni. Widać to wyraźnie na rys. 1 3, gdzie poddano analizie naroże kształtki, wykonanej z blachy za pomocą trzech metod wykrawania, [9]. Podczas wycinania laserem, w wyniku krótkotrwałego działania wysokotemperaturowego pola cieplnego, w cienkiej warstwie przy krawędzi, powstaje na niewielkiej szerokości duży gradient temperatury. Wzdłuż linii cięcia, zmienia się temperatura: od temperatury wrzenia blachy, do temperatury otoczenia. Jest to nie tylko powodem przegrzania miejscowego blachy, ale może wywoływać powstawanie mikropęknięć. Zjawiska te powodują znaczny wzrost dyslokacji i naprężeń przy krawędzi materiału, co powoduje zmniejszenie się kryształów, a w efekcie pogorszenie właściwości magnetycznych, [4], [5], [6], [7]. W tabeli 1 przedstawiono kryteria wyboru metody wykrawania, z uwagi na prędkość oraz jakość obróbki wykrawania blach. Liczba znaków + świadczy o wartości danego parametru. TAB. 1. Cięcie laserowe a inne metody Rodzaj cięcia -> gazowe plazmowe laserowe wodne PRĘDKOŚĆ JAKOŚĆ Materiał stal niestopowa i niskoweglowa Widać, że metody: plazmowa i laserowa, pozwalają na szybsze cięcie blachy. Natomiast najbardziej dokładne pod względem jakości krawędzi ciętych, jest cięcie strumieniem wody. Z powodu wysokich temperatur obróbki materiału oraz jakości cięcia, do wykrawania blach elektrotechnicznych nie stosuje się metod cięcia gazowego i plazmowego. Dlatego też, metody te nie stanowią przedmiotu rozważań niniejszego opracowania. Cięcie laserem stosuje się nie tylko do materiałów metalowych, lecz również innych, w tym ceramicznych. Przykładowo: laserem CO 2 można ciąć również inne materiały, takie jak pleksiglas, PCV, PE, drewno, szkło, ceramikę, papier, tekstylia, itd. Dzięki tej metodzie w przemyśle spożywczym możliwe jest bezdotykowe, a więc absolutnie higieniczne, porcjowanie produktów. Również materiały specjalne, jak np.: tytan są cięte laserem CO 2. W tym przypadku, użycie argonu daje cięcie o lepszej jakości, niż w przypadku CO 2. TAB 2. Możliwości cięcia różnych materiałów cięcie gazowe cięcie plazmowe cięcie laserowe W tabeli 2 przedstawiono możliwości wykorzystania różnych metod do cięcia materiałów. Znakiem - oznaczono brak możliwości zastosowania danej metody do wyszczególnionego rodzaju materiału. W przypadku cięcia gazowego zaleca się je jedynie do obróbki stali niestopowej i niskowęglowej. Należy dodać, że metoda cięcia laserowego, w przeciwieństwie do pozostałych, może obejmować wszystkie rodzaje materiałów. metoda wykrawania strumieniem wody cięcie wodne stal wysokostopowa aluminium tytan inne Cięcie metalu strumieniem wody jest jedną z droższych metod, lecz posiada wiele zalet. Skrawany materiał nie jest poddawany mechanicznym przeciążeniom i oddziaływaniom termicznym, a jego powierzchnia po obróbce jest w 90% zadowalająca i nie wymaga dalszych poprawek. Po cięciu otrzymuje się materiał (element) o niezmienionych własnościach fizyko-chemicznych. Strumieniem wody można ciąć wszystkie gatunki stali. To technologia do obróbki: stali nierdzewnej, metali kolorowych, aluminium, miedzi i ich stopów. Doskonale nadaje się także do obróbki takich materiałów, jak: kamieni naturalnych (granit, marmur), szkła (z wyjątkiem szkła hartowanego), tworzyw, gumy itp. Technologia cięcia strumieniem wody charakteryzuje się brakiem obciążeń termicznych, mechanicznych oraz chemicznych obrabianego materiału. Jest przyjazna środowisku. Doskonale nadaje się dla obróbki materiałów trudno obrabialnych innymi metodami. Jest stosowana zarówno w produkcji jednostkowej jak i niskoseryjnej. Technologia cięcia strumieniem wody pozwala na obróbkę materiałów o różnej grubości. Maksymalna grubość uzależniona jest od wielu czynników. Niemniej są to stosunkowo duże grubości. Przykładowo, stal nierdzewną można ciąć do grubości mm. Technologia cięcia wodą jest przyjazna środowisku, ponieważ do napędu urządzenia sprężarki, wykorzystywana jest energia elektryczna, a do cięcia używany jest 10 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA

11 metody cięcia blach elektrotechnicznych strumień wody. Należy dodać, że stosuje się jedynie specjalnie uzdatnioną i przefiltrowaną wodę. W niektórych przypadkach proces cięcia wspomagany jest przez zastosowanie krzemionki - piasku. Podczas cięcia nie powstają żadne szkodliwe substancje ani gazy. Natomiast odpady po cięciu, łatwe są do segregacji, a tym samym przystosowane do profesjonalnej utylizacji, recyklingu lub złomowania. Cięcie strumieniem wody jest jedną z droższych i najwolniejszych metod. Dla materiałów twardych można przyjmować maksymalne prędkości cięcia od 1mm/ min (dla materiałów ciętych o grubości powyżej 100mm). Natomiast dla materiałów cienkich i miękkich, prędkość cięcia może wynosić około 2500mm/min i więcej. Niestety na rynku krajowym brakuje producentów urządzeń do cięcia wodnego. Dlatego też materiały i części eksploatacyjne (uszczelnienia, dysze, części zamienne, itp.) są bardzo drogie. Jest to podyktowane bardzo dużą precyzją i ich specjalistycznym wykonaniem. Woda pod wysokim ciśnieniem jest wyrzucana w cienkiej wiązce, co pozwala na wycinanie otworów o milimetrowej średnicy. Można oczywiście wycinać otwory większe. Metoda jest więc bardzo dokładna, a efekt cięcia porównuje się nawet z obróbką frezem. Dopasowanie parametrów pozwala otrzymać różną gładkość powierzchni. Pompy wysokociśnieniowe projektowane są specjalnie z bardzo wytrzymałych materiałów. Dzięki temu pracują długo, są wytrzymałe i ekonomiczne w eksploatacji. Większość pomp wytwarza ciśnienie od 300 do 4000 barów. Woda przepływająca przez mały otwór dyszy, posiada ogromną siłę, co pozwala na rozdzielenie struktury materiału. Ciśnienie strumienia wodnego, wytworzone przez wysokociśnieniowe pompy (około 4000 atmosfer), daje możliwość cięcia tytanu, elementów karoserii i wielu innych elementów stalowych. W przemyśle lotniczym metoda ta wykorzystywana jest także do cięcia aluminium oraz materiałów miękkich. W przemyśle motoryzacyjnym natomiast, możliwość cięcia strumieniem wody wykorzystuje się np. do obróbki zderzaków, nadwozi i podwozi pojazdów. Jeśli chodzi o materiały miękkie, to metodą cięcia strumieniem wody, wykrawane są części izolacji, desek rozdzielczych, itp. Nawet w przemyśle ciężkim stosuje się tę obróbkę, choćby do produkcji obudów maszyn, kół zębatych, itp. Pewne rodzaje uszczelnień również produkuje się dzięki tej metodzie. Technologia zastosowania zimnego strumienia wodnego nie powoduje uszkodzeń materiałów oraz odkształceń, dzięki temu jest chętnie wybierana przez producentów. Kiedy nie wystarcza cięcie strumieniem INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA czystej wody, lub gdy materiał jest wyjątkowo gruby - stosuje się innowacyjną technikę cięcia wodą ze ścierniwem, jest to tak zwane cięcie abrazyjne. Takiego strumienia używa się również do przecinania lub nawiercania otworów. W tym przypadku siła strumienia jest o wiele większa, niż strumienia samej wody. W sytuacji zastosowania cięcia abrazyjnego, woda jest jedynie środkiem zwiększającym szybkość substancji ściernych. Ten rodzaj obróbki pozwala na uzyskanie idealnie gładkiej powierzchni. Cienki strumień jest bardzo precyzyjny i nadaje się też do obróbki delikatnych materiałów. Można ciąć materiały grube (nawet do 25 cm) oraz materiały wielowarstwowe. Proste mocowanie i nieskomplikowana obsługa, to z pewnością zalety tej techniki. Metoda ta pozwala także na szybką zmianę strumienia abrazyjnego w standardowy i odwrotnie. Urządzenia stosujące strumienie wodne pod wysokim ciśnieniem są wytrzymałe i maja długą żywotność, zaś nowoczesne konstrukcje, zapewniają wysoką ekonomię użytkowania. Nowoczesne systemy doprowadzania substancji ściernej gwarantują odpowiednie dozowanie i wykorzystanie ścierniwa. Należy podkreślić, że istnieją pewne różnice cięcia jedno-, dwu- i trójwymiarowego. Cięcie w jednym wymiarze zazwyczaj uzyskuje się przy zastosowaniu ciągłego strumienia wody. Rama podajnika materiału jest płaska i o prostej konstrukcji, a prędkość wyrzucania strumienia wody jest bardzo wysoka. Do tego typu cięcia, używa się najczęściej tylko strumienia czystej wody. Ma on bardzo małą średnicę, zazwyczaj około 0,17 mm. Materiał porusza się szybko pod głowicą i można stosować równocześnie kilka głowic. Do cięć dwuwymiarowych, najbardziej rozpowszechnionych, stosuje się specjalne stoły 2D. Głowica porusza się równocześnie po dwóch osiach, według wskazówek, które przekazywane są z punktu centralnego sterowania. Dzięki temu, możemy ciąć różne wzory, z różnych materiałów. Stoły nadają się do cięcia szkieł, metali, kompozytów oraz innych materiałów o jednolitej gęstości. Cięcie trójwymiarowe strumieniem wody wykonywane jest przy wykorzystaniu głowicy z pięcioma osiami. Dzięki takiej technologii, można z płaskiego materiału wycinać stożki, rowki i otwory, z powodzeniem zastępując frezowanie. Urządzenia, w których zastosowano tę technologię są najdroższe. Koszty jednak szybko się zwracają, dzięki wszechstronnym możliwościom maszyny. technika laserowa cięcia blachy elektrotechnicznej Laserowe cięcie ma obecnie bardzo duże zastosowanie w przemyśle. Jest to jedna nauka Rys.5. Głowice do cięcia wodnego 11

12 nauka metody cięcia blach elektrotechnicznych Rys.6 Praca głowicy do cięcia laserowego z metod termicznego oddzielania materiału. Rozdzielanie materiału może następować trojako: poprzez sublimację, topienie i wypalanie. Najczęściej do oddzielania materiału stosowana jest kombinacja tych trzech zjawisk. Cechą ciecia laserowego jest punktowe wprowadzenie energii i wysokoenergetyczny strumień tnący. Celem cięcia laserowego jest wytwarzanie elementów, które bez dodatkowej obróbki nadają się do montażu. Warunkiem uzyskania dobrej jakości cięcia i wysokiego stopnia utrzymywania wymiarów ciętych elementów konstrukcyjnych, jest dokładnie prowadzony strumień tnący, w połączeniu z najwyższej jakości maszyną. Głowica naprowadzająca strumień lasera cechuje się z reguły dużą odpornością na drgania i dobrą powtarzalnością. Lasery są obecnie szeroko stosowane zarówno do cięcia materiałów metalowych, jak i niemetali. Wykorzystuje się je w procesie cięcia stali niestopowych i wysokostopowych, aluminium, tytanu, tworzyw sztucznych, drewna i ceramiki. Na rys. 6 przedstawiono zdjęcie przykładowej głowicy do cięcia laserowego z zastosowaniem chłodzenia wodnego. Wyróżniamy następujące odmiany cięcia laserowego: 1. Cięcie przez odparowanie. Polega ono na tym, że materiał poddany działaniu zogniskowanej wiązki, ulega odparowaniu w atmosferze gazu obojętnego. Ten rodzaj techniki stosuje się do cięcia materiałów nietopliwych (drewno, niektóre tworzywa sztuczne). 2. Cięcie przez topienie i wydmuchiwanie. Materiał poddany działaniu zogniskowanej wiązki lasera ulega stopieniu i jest usuwany strumieniem gazu obojętnego. Metodę taką stosuje się je do cięcia metali. Szczególnie dobre wyniki daje cięcie ciśnieniowe dla stali nierdzewnych. 3. Cięcie przez wypalanie. Materiał poddany działaniu zogniskowanej wiązki jest wypalany przez strumień tlenu lub mieszaniny gazów zawierającej tlen. Stosuje się je do cięcia metali i innych materiałów spalających się w wysokiej temperaturze. Jest to najczęściej stosowana metoda cięcia stali węglowych. 4. Generowanie pęknięć termicznych Zogniskowana wiązka wywołuje naprężenia cieplne, powodujące pękanie materiału. Technika stosowana dla materiałów kruchych, zwłaszcza szkła. Zarysowanie. Nacinany jest rowek lub rząd otworów, a następnie materiał jest łamany mechanicznie. Stosuje się je do wytwarzania płytek krzemowych. Zimne cięcie. Promieniowanie lasera ekscymerowego powoduje niszczenie wiązań cząsteczkowych, co ma zastosowanie dla tworzyw sztucznych. Proces cięcia można podzielić na trzy etapy: początek cięcia, cięcie właściwe i zakończenie procesu cięcia. W warunkach stanu ustalonego, strumień gazu dostarczany do strefy cięcia z jednej strony blachy, powoduje usuwanie stopionego i utlenionego materiału na stronę przeciwną. Jednak, gdy proces cięcia rozpoczynamy w pewnej odległości od brzegu ciętego materiału, wówczas pierwszym procesem cięcia jest wydrążenie otworu. Operacja ta jest trudna, gdyż zanim powstanie otwór, materiał jest usuwany na tę samą stronę, z której wypływa gaz. Można stosować trzy metody drążenia otworów podczas procesu ciecia. Najprostsza z nich polega na stosowaniu tych samych wartości mocy i ciśnienia gazu, jak przy właściwym procesie cięcia. Dostarczone przez wiązkę ciepło tworzy najpierw jeziorko płynnego metalu o powiększającej objętości, a następnie strumień gazu powoduje częściowe spalenie, a w końcu gwałtowne usunięcie pozostałego płynnego metalu ze strefy oddziaływania wiązki. Otwór ma zwykle większe wymiary, niż szerokość szczeliny. Jest to metoda szybka, jednak może powodować zanieczyszczenie dyszy. Również powstały otwór jest duży i o nieregularnych kształtach. Zmniejszenie otworu początkowego można uzyskać, stosując, jako gaz roboczy, powietrze zamiast tlenu. Druga metoda rozpoczynania cięcia polega na drążeniu otworu metodą impulsową. Impulsy promieniowania o odpowiednio dobranych parametrach, powodują kolejne topienie i odparowywanie małych ilości metalu i jednocześnie powstawanie małego otworu. Proces ten jest długi, ale uzyskany otwór jest znacznie mniejszy niż w poprzedniej metodzie. Trzeci sposób - to metoda pośrednia, czyli otwór powstaje wskutek działania kilku impulsów. Niebezpieczeństwo zabrudzenia dyszy lub soczewki zmniejsza się przez odpowiednie podniesienie dyszy przy pierwszych impulsach. Podczas kończenia procesu cięcia należy zwrócić na kilka problemów: - Odpowiednie podparcie wycinanych części. 12 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA

13 metody cięcia blach elektrotechnicznych nauka - Brak odpowiedniego podparcia może spowodować zaburzenie linii cięcia, gdy odcinana część będzie się odchylać. - Unikanie przegrzania w końcowej fazie, co może negatywnie wpłynąć na ostateczne parametry elektromagnetyczne blach. Należy zwrócić uwagę, czy ciepło dostarczane przez zbliżającą się do krawędzi wiązkę, może być zaabsorbowane przez otaczający materiał bez powodowania nadmiernego wzrostu temperatury. Cięcie stali niestopowych i niskostopowych z zastosowaniem tlenu, jako gazu tnącego, jest procesem egzotermicznym. Zachodząca reakcja dostarcza 40% energii potrzebnej do procesu, pozostałe 60% dostarcza promień lasera. Ciśnienie tlenu tnącego, przy cięciu tego typu stali, nie przekracza 6 barów. Cięcie wysokociśnieniowe z zastosowaniem tlenu do 20 barów stosowane jest dla materiałów takich, jak brąz. Przepływ tlenu tnącego zależy od ciśnienia i średnicy dyszy. Dla cięcia niskociśnieniowego jest to przedział l/min. Prędkość cięcia jest bardzo duża i sięga nawet 10 m/minutę. Gdy do cięcia stosujemy gaz obojętny np. azot, cała energia musi pochodzić od promienia laserowego. W tym przypadku wymagana jest większa moc urządzeń. Taką metodę stosujemy do cięcia stali wysokostopowych. Tutaj materiał jest topiony przez promień i wydmuchiwany przez strumień gazu obojętnego. Ciśnienie gazu tnącego jest zdecydowanie większe niż przy cięciu tlenem. Ciśnienie azotu wynosi 5-25 bar. Konsekwencją większego ciśnienia jest też większe zużycie gazu. Wynosi ono od l/min. Średnice dysz tnących są również większe. W przypadku cięcia przez wypalanie strumień gazu spełnia następujące funkcje: 1) Poprzez spalanie ciętego materiału dostarcza energię o wartości przekraczającej energię wiązki. 2) Usuwa stopiony i spalony materiał ze szczeliny. 3) Chłodzi cięty materiał. Cięcie strumieniem lasera powoduje, że parametry strumienia gazów wywierają (obok parametrów wiązki i prędkości posuwu wiązki laserowej) zasadniczy wpływ na proces cięcia. Jego prawidłowy przebieg zapewniają następujące czynniki: 1) odpowiednia czystość 2) właściwe ciśnienie gazu 3) właściwy stan i ustawienie dyszy W cięciu laserowym materiałów niemetalicznych stosuje się azot lub powietrze. Tlen jest stosowany głównie do cięcia gazowego i laserowego stali niestopowych i niskostopowych. Promień laserowy rozgrzewa stal do temperatury zapłonu. Spalanie materiału w strumieniu tlenu do cięcia, generuje dodatkową energię cieplną, która wyraźnie przyspiesza proces cięcia. Tlenem można ciąć również aluminium. Azot stosowany jest przede wszystkim przy cięciu stali wysokostopowych, ale także przy cięciu aluminium i niemetali. Przy cięciu z użyciem tlenu, poprzez spalanie materiału, wytwarzana jest szczelina cięcia. Z kolei przy cięciu laserem, metodą wytapiania, azot wydmuchuje metal ciekły ze szczeliny cięcia. Do niewątpliwych zalety cięcia laserowego należą: 1) Wąska strefa wpływu ciepła, 2) Gładka i czysta powierzchnia cięcia (nie wymaga obróbki wykańczającej), 3) Oszczędność materiału poprzez występowanie wąskiej szczeliny cięcia, 4) Duża szybkość cięcia, 5) Szeroki zakres materiałów poddających się procesowi cięcia, 6) Łatwość automatyzacji, 7) Duża elastyczność procesu cięcia laserowego, Nieliczne wady cięcia laserowego to duży koszt inwestycyjny oraz ograniczona grubość ciętej blachy, podyktowana wymogami jakościowymi. Ostatnie ograniczenie nie dotyczy blach elektrotechnicznych, ponieważ posiadają one nieznaczną grubość ( mm). uwzględnienie własności cięcia laserowego w obróbce materiałów magnetycznych. uwagi i wnioski. Badania wpływu wykrawania mechanicznego i wycinania laserem blach elektrotechnicznych należy wykonywać zgodnie z normami, [10]. Prace badawcze obejmujące omawianą problematykę należą do interdyscyplinarnych. Dlatego też, większość prac badawczych miała bardzo ograniczony charakter, [2], [3]. Należy podkreślić, że większość prac dotyczących zmian własności blach elektrotechnicznych, była poświęcona wykrawaniu kształtek za pomocą wykrojników, [8]. Z uwagi na stosunkowo młodą metodę laserową, nie ma kompleksowych opracowań dotyczących w/w wpływu obróbki. Jednakże, TAB 3. Przeznaczenie gazów w zależności od ciętego metalu. INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA Gaz stale C-Mn stale wysokostopowe O 2 zalecany możliwy O 2 wys. ciś. zalecany możliwy aluminium stopy Ni stopy Ti N 2 możliwy zalecany zalecany zalecany Ar zalecany 13

14 nauka metody cięcia blach elektrotechnicznych można na podstawie literatury, sformułować pewne wnioski, które zapewnią właściwą jakość wytwarzania rdzeni z użyciem wycinarek laserowych. Cięcie laserowe blach elektrotechnicznych, pomimo szeregu zalet, takich jak: duża dokładność, łatwość obsługi, a przede wszystkim łatwość i szybkość dokonywania zmian w kształcie oraz w wielkości wycinanych wykrojów, posiada podstawową wadę negatywnie wpływa na właściwości magnetyczne wykrojów. Dlatego metoda ta powinna być stosowana tam gdzie wycinane są elementy o dużej szerokości (najlepiej powyżej 200 mm) oraz gdy wymagana jest częsta zmiana kształtów i wielkości wykrojów. Stosowanie obróbki magnetycznej po wycinaniu laserowym jest konieczne w przypadku wytwarzania stosunkowo małych magnetowodów. Dotyczy to także, magnetowodów o skomplikowanych kształtach. Jest to spowodowana pogorszeniem własności magnetycznych, zwłaszcza stosunkowo małych elementów. Pogorszenie to wynika z miejscowego przegrzania materiału. W większości przypadków, rdzenie magnetyczne mają zastosowanie w układach pracujących w zmiennym polu magnetycznym. W związku z tym, są one cyklicznie przemagnesowywane, co powoduje powstanie strat z prądów wirowych, indukowanych w poszczególnych blachach rdzeni oraz strat histerezowych, wynikających z kształtu magnetycznej pętli histerezy danego materiału. Dlatego też, powoduje to zwiększenie strat i pogorszenie charakterystyk magnesowania tych blach. W wyniku cięcia laserowego i miejscowego przegrzania materiału, powstają naprężenia i zmiany w strukturze materiału, powodujące zwiększenie strat. Z tej przyczyny po cięciu laserowym trzeba stosować obróbkę termomagnetyczną. Dzięki technice laserowej istnieje możliwość kształtowania właściwości magnetycznych taśm amorficznych i nanokrystalicznych. Mimo że własności samej blachy amorficznej są lepsze od własności wyciętych kształtek, to nie dyskwalifikuje to metody wytwarzania tego typu rdzeni. Należy tylko przeprowadzić proces wyżarzania rdzeni i pakietów amorficznych lub nanokrystalicznych, co znacząco przywraca pierwotne właściwości magnetyczne. Należy podkreślić, że dzięki metodzie laserowej, możliwe jest wytwarzanie rdzeni amorficznych lub nanokrystalicznych, ponieważ wykrawanie tego typu materiału (o twardości porównywalnej z ceramiką) jest bardzo trudne i nieekonomiczne z wykorzystaniem innych metod. Uważam, że metoda cięcia laserowego jest najlepszą (pod względem jakościowym i ekonomicznym) z dotychczas znanych metod wykrawania blach dla produkcji prototypowej i małoseryjnej układów wykonawczych mechatroniki. dr inż. Jan Zimon prof. dr hab. inż. Bronisław Tomczuk Instytut Układów Elektromechanicznych i Elektroniki Przemysłowej Politechnika Opolska Literatura 1. Belhadj A., Baudouin P., Breaban F., Deffontaine A., Dewulf M., Houbaert Y., Effect of laser cutting on microstructure and on magnetic properties of grain non-oriented electrical steels, J. Magn. Magn. Mater. 256, 2003, Cullity B. D., Elements of X-Ray Diffraction. Englewood Cliffs, NJ:Prentice-Hall, 1967, 3. Dupre L.R., Fiorillo F., Melkebeek J., Rietto A.M. Appino C., Loss versus cutting angle in grain oriented Fe Si laminations, J. Magn. Magn. Mater (2000) Emura M., Langraf F.,J.,G., Ross W., Barreta J.,R., The influence of cutting technique on the magnetic properties of electrical steels, J. Magn. Magn. Mater (2003) Lachowicz H., Nanocrystalline magnets-novel materials for application and basic research, Electro Technology, 28 (1995) Moses A.J., Derebasi N., Loisos G., Schoppa A., Aspects of the cut-edge effect stress on the power loss and flux density distribution in electrical steel sheets, J. Magn. Magn. Mater (2000) Schoppa A., Schneider J., Wuppermann C.,D., Influence of the manufacturing process on the magnetic properties of non-oriented electrical steels, J. Magn. Magn. Mater (2000) Turowski J., Elektrodynamika Techniczna, WNT, Ungar T., The dislocation-based model of strain broadening in X-ray line profile analysis, in Defect and Microstructure Analysis by Diffraction, R. L. Snyder, J. Fiala, and H. J. Bunge, Eds. New York: Oxford, 1999, ch. 10, pp Wilczyński W. Sępichowska A., Indukcyjna obróbka cieplna wykrojów blach. Opracowanie założeń technologicznych, Dokumentacja Techniczna IEL/OW,1985. Artykuł współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego 14 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA

15 void main() { pomiar(); fft(); wykres(); } Badania zagrożeń wywołanych elektryzacją statyczną w przemyśle elektroenergetycznym i petrochemicznym Streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki badań zjawiska elektryzacji statycznej ciekłych dielektryków pochodzenia mineralnego, do których zaliczamy olej elektroizolacyjny oraz paliwa płynne (benzyna, olej napędowy). Celem badań było określenie zależności między wielkością generowanego prądu elektryzacji, a parametrami związanymi z prędkością przepływu oraz własnościami fizykochemicznymi badanych cieczy dielektrycznych. W przypadku oleju izolacyjnego, analizowano wpływ procesów starzeniowych oraz temperatury na zjawisko elektryzacji, natomiast dla paliw naftowych wyznaczono zależność prądu elektryzacji w funkcji temperatury, jak również zawartości dodatków uszlachetniających. Badania przeprowadzono w układzie z wirującą w cieczy tarczą. Sygnał reprezentujący prąd elektryzacji mierzony był elektrometrem wirującym, a następnie przetwarzany za pomocą odpowiedniego oprogramowania, w celu wyznaczenia parametrów zarówno w dziedzinie czasu, częstotliwości, jak i w połączonej dziedzinie czasowo-częstotliwościowej. Słowa kluczowe: Elektryzacja statyczna, układ z wirującą w cieczy tarczą, paliwa, olej elektroizolacyjny, ciekłe dielektryki wprowadzenie Zjawisko elektryzacji powstaje na granicy kontaktu fazy stałej i ciekłej. Na skutek wzajemnego ruchu faz w pobliżu tej powierzchni wytwarza się ładunek elektrostatyczny. Gromadzenie się tego ładunku może powodować różnego rodzaju zagrożenia. W przemyśle energetycznym zagrożenie związane jest z możliwości uszkodzenia izolacji transformatorów chłodzonych przepływającym olejem. Ładunek powstający przy przepływie oleju może prowadzić do powstania znacznego potencjału elektrostatycznego, którego efektem może być przebicie izolacji. W przemyśle petrochemicznym istnieje duże zagrożenie pożarowe i wybuchowe, szczególnie podczas przepompowywania i transportu paliw. Generowane ładunki elektrostatyczne powodowały częste awarie rurociągów oraz wybuchy tankowców. Zabezpieczenie przed szkodliwym działaniem elektryzacji wymaga poznania jego charakteru. Problematyka zagrożenia izolacji transformatorów chłodzonych przepływającym olejem została zasygnalizowana na CIGRE INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA (Conference Internationale des Grands Reseaux Electriques) przez naukowców japońskich [1]. Straty ekonomiczne wynikłe z awarii oraz przestojów w pracy transformatorów blokowych, zapoczątkowały intensywny rozwój badań nad zagrożeniami izolacji, wywołanych elektrycznością statyczną. Prace te były finansowane nie tylko przez przemysł elektroenergetyczny, ale również ze środków budżetowych. Prowadzono je w wielu krajach, między innymi w USA, Szwajcarii, Francji, Austrii, Anglii oraz Polsce. Od wielu lat realizowany jest projekt badawczy prowadzony przez Electric Power Research Institute (EPRI) wspólnie z Massachusetts Institute of Technology (MIT) o nazwie Static Electrification in Power Transformers [2]. Badania na dużych układach, będących odpowiednio przygotowanymi do badań transformatorami, były w szerokim zakresie rozwijane w Japonii. Należy tu wymienić prace Higaki [3], Shimizu [4], Okubo [5, 6], Hondy [7]. Pierwsze wyniki badań zreferowano na konferencji 7 th International Conference on Condution and Breakdown in Dielectric Liquid (ICDL) w 1981 roku w Berlinie [8]. Ze względu na złożoność zagadnień oraz duże znaczenie ekonomiczne problematyki, poczyniono kroki w kierunku współpracy międzynarodowej. Od roku 1989, w ramach CIGRE, jest realizowany międzynarodowy program badań grupy roboczej 12/15 [9, 10]. W wielu ośrodkach badawczych na całym świecie prowadzone są obecnie prace, mające na celu poprawienie wytrzymałości elektrycznej olejów izolacyjnych oraz znalezienie skutecznych sposobów obniżenia ich tendencji do elektryzacji. Zabiegi te polegają zarówno na wdrażaniu nowych technologii produkcji i obróbki olejów, jak i tworzeniu mieszanin na bazie już istniejących olejów mineralnych i syntetycznych. Wszystkie te czynności mają służyć poprawieniu ich własności elektroizolacyjnych oraz zmniejszeniu ich tendencji do elektryzacji [11-15]. Pierwsze prace dotyczące badań elektrostatycznych ropy naftowej i jej produktów zapoczątkowane zostały przez Klinkenberga [16]. Wyniki badań dotyczące elektryzacji oleju napędowego można znaleźć w pracy [17]. Badania nad elektryzacją statyczną czystych węglowodorów prowadzone są już od lat siedemdziesiątych XX wieku. Dane dotyczące tych zagadnień zamieszczono między innymi w pracy [18]. Kolejny etap prac dotyczył badań elektryzacji prostych nauka Rys.1 Układ pomiarowy z elektrometrem wirującym: 1 komputer przenośny, 2 układ zasilania i sterowania silnikami, 3 elektrometr wirujący, 4 tarcza, 5 zbiornik, 6 silnik (zmiana prędkości obrotowej tarczy), 7 silnik (zmiana wysokości położenia tarczy) Obiekt pomiarowy sterowania Komputer Rys.3 Zależność prądu elektryzacji świeżego oleju izolacyjnego w funkcji prędkości obrotowej tarcz o różnych średnicach Rys.4. Zależność prądu elektryzacji eksploatowanego oleju izolacyjnego w funkcji prędkości obrotowej tarcz o różnych średnicach 15 Oprogramowanie Rys.2 Uproszczony schemat blokowy systemu pomiarowego

16 nauka badania zagrożeń wywołanych elektryzacją statyczną w przemyśle elektroenergetycznym i petrochemicznym Rys.5. Zależność prądu elektryzacji benzyny w funkcji prędkości obrotowej tarcz o różnych średnicach Rys.6. Zależność prądu elektryzacji oleju napędowego w funkcji prędkości obrotowej tarcz o różnych średnicach Rys.7. Zależność prądu elektryzacji oleju izolacyjnego w funkcji prędkości obrotowej tarczy o średnicy 40 mm przy zmieniającej się temperaturze mieszanin, uzyskanych na bazie czystych węglowodorów [19-21]. Zakres prowadzonych prac związany był z badaniami nad analizą sygnału prądu elektryzacji, szczególnie nad jego fluktuacjami. Kompleksowy charakter prowadzonych badań pozwolił określić wpływ warunków hydrodynamicznych (prędkość przepływu) oraz własności elektrochemicznych badanych cieczy na rejestrowany sygnał prądu elektryzacji. układ pomiarowy Do pomiarów wykorzystano zmodyfikowany układ z wirującą tarczą (Rys. 1). Układ taki nazwany jest elektrometrem wirującym i został skonstruowany w Politechnice Opolskiej. System pomiarowy składa się kilku podsystemów, których zadaniem jest pomiar prądu elektryzacji a następnie jego akwizycja i wstępne przetwarzanie. System pomiarowy ma postać zintegrowaną. W ujęciu logicznym zawiera następujące elementy (Rys. 2): - obiekt pomiarowy: zbiornik wypełniony cieczą z zanurzoną tarczą, - układ pomiarowy: elektrometr wirujący wmontowany w oś podtrzymującą tarczę, - układ sterowania: sterownik mikroprocesorowy z oprogramowaniem, - układ kontroli i przetwarzania danych: komputer PC z oprogramowaniem. charakterystyka otrzymanych wyników badań 1. Badanie wpływu prędkości obrotowej i średnicy tarczy na elektryzację ciekłych dielektryków W chwili wprowadzenia tarczy w ruch obrotowy proces elektryzacji cieczy zaczyna narastać. Istniejąca wskutek selektywnej adsorpcji jonów na granicy faz (tarczaciecz), wypadkowa gęstość ładunku q w zaczyna być rozprowadzana w całej objętości cieczy. Przy ustalonej prędkości, poza podwarstwą laminarną, następuje wzrost gęstości objętościowej ładunku od zera do wartości q 0. Wielkość ustalona ładunku q 0, według modelu Abediana-Sonina, zależy od elektrochemicznych właściwości powierzchni międzyfazowej (charakteryzowanej gęstością ładunku q w ) oraz od warunków hydrodynamicznych ruchu cieczy (prędkości obrotowa i średnicy tarczy), które są odpowiedzialne za rozprowadzanie ładunku w objętości cieczy. Wielkość ładunku q 0 wyznacza poziom elektryzacji cieczy w danych warunkach [22]. Na rysunku 3 przedstawiono wpływ prędkości obrotowej tarczy o różnych średnicach dla świeżego oleju elektroizolacyjnego. Można zaobserwować, że ciecz ta elektryzuje się na niewielkim poziomie, rzędu 30 pa. Dla tarcz o średnicy 25, 50 oraz 60 mm przy zwiększającej się prędkości obrotowej, prąd elektryzacji ma znak ujemny. Natomiast dla tarczy o średnicy 40 mm - ciecz elektryzuje się dodatnio. Niskie wartości prądów elektryzacji świadczą o dobrych właściwościach elektroizolacyjnych badanego oleju. W przypadku oleju eksploatowanego (Rys. 4) można zaobserwować wyraźny, liniowy wzrost charakterystyk prądowych przy zwiększającej się prędkości obrotowej tarczy dla różnych jej średnic. Wartość prądu elektryzacji dla największej średnicy tarczy, przy najwyższej prędkości obrotowej, wynosi blisko 250 pa. Jest to wywołane zachodzącymi w cieczy w trakcie eksploatacji procesami starzeniowymi, wywołanymi podwyższoną temperaturą oraz zawilgoceniem. Produkty ropy naftowej, którymi są benzyna oraz olej napędowy elektryzują się w różnym stopniu. Prąd elektryzacji dla benzyny wynosi odpowiednio 82 pa (d = 40 mm), 95 pa (d = 50 mm) oraz 117 pa (d = 60 mm) dla prędkości 400 obr/min (Rys. 5). Olej napędowy odznacza się elektryzacją o rząd wyższą niż benzyna (Rys. 6). Dla tarczy o średnicy 60 mm wartość prądu elektryzacji wynosi ponad 500 pa (dla prędkości 400 obr/min). Podsumowując, można stwierdzić, że poszczególne ciecze dielektryczne, mimo iż są produktami ropy naftowej, charakteryzują się różną tendencją od elektryzacji. Największe prądy elektryzacji generowane są dla oleju napędowego oraz dla eksploatowanego oleju transformatorowego. Najniższą elektryzacją odznacza się świeży olej izolacyjny. Prędkość obrotowa i średnica tarczy są parametrami, które w dużym stopniu wpływają na ruch cieczy. Tym samym determinują one poziom generowanego prądu elektryzacji. 2. Badania wpływu temperatury i zmian starzeniowych na właściwości oleju izolacyjnego Oleje mineralne wykorzystywane do izolacji uzwojeń oraz chłodzenia urządzeń energetycznych są podatne na wpływ różnych czynników (np. temperatury, wilgoci, pola elektrycznego), które w dłuższym okresie pogarszają ich własności. Temperatura jest czynnikiem, który oddziałuje na generowane zjawisko elektryzacji. Wartość średnia prądu rośnie w sposób istotny podczas podgrzewania oleju. Duży wpływ temperatury na obserwowane zjawisko wynika ze znacznego udziału temperatury, w zależnościach określających parametry oleju. Zmiana temperatury wpływa na większość wielkości takich jak: rezystywność, stała dielektryczna, liczba kwasowa czy parametry związane z hydrodynamiką, jak lepkość kinematyczna czy gęstość oleju. W badaniach przyjęto zakres temperatur od 25 do 50 o C. Pomiar wykonywano przy różnych prędkościach w przedziale od 0 16 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA

17 badania zagrożeń wywołanych elektryzacją statyczną w przemyśle elektroenergetycznym i petrochemicznym do 400 obr/min. Analizując charakterystykę 7 można zaobserwować, że prąd elektryzacji wzrasta od wartości 80 pa (T = 25 o C) do 120 pa (T = 50 o C) przy prędkości 400 obr/min. Zmiany zachodzące w oleju pod wpływem wyżej wymienionych czynników nazywane są starzeniem. Na rysunku 8 przedstawiono zależność prądu elektryzacji oleju izolacyjnego w funkcji prędkości obrotowej tarczy o średnicy 40 mm dla różnych czasów starzenia. Wartości prądów elektryzacji dla próbek oleju w zakresie starzenia do 7 godzin są ujemne. Powyżej tej granicy znak prądu zmienia się na dodatni a jego wartość liniowo wzrasta do ok. 80 pa. Podsumowując, można stwierdzić, że temperatura oraz procesy starzeniowe odgrywają istotną rolę w generacji ładunków elektrostatycznych w transformatorowych olejach izolacyjnych. 3. Badania wpływu temperatury oraz zawartości dodatku uszlachetniającego na właściwości elektrostatyczne paliw ciekłych Problematyka dotycząca elektryzacji paliw jest bardzo aktualna ze względu, na coraz nowsze procesy ich wytwarzania, stosowanie nowoczesnych komponentów (np. biopaliw), dodatków antyelektrostatycznych itp. W literaturze przedmiotu niewiele jest odniesień dotyczących tych zagadnień [16, 17]. Stąd wydaje się koniecznym dogłębne i kompleksowe badanie tej problematyki. Celem badań było określenie wpływu temperatury oraz zawartości dodatków uszlachetniających na mierzony sygnał prądu elektryzacji. Na rysunku 9 przedstawiono zależność prądu elektryzacji oleju napędowego w funkcji prędkości obrotowej tarczy o średnicy 40 mm przy zmieniającej się temperaturze w zakresie od 25 o C do 55 o C. Można zaobserwować, że temperatura ma istotny wpływ na elektryzację paliwa. Wartość prądu elektryzacji wzrasta od ok. 180 pa dla temperatury 25 o C, do ok. 260 pa przy 55 o C. Rysunek 10 przedstawia zależność prądu elektryzacji benzyny w funkcji prędkości obrotowej tarczy o średnicy 40 mm, przy zmieniającej się zawartości dodatku uszlachetniającego. Przy wzroście stężenia dodatku w zakresie od 1ml do 9 ml - prąd elektryzacji maleje o ok. 30 pa dla prędkości 400 obr/min, co skłania do stosowania takich komponentów w paliwie. Sumując, można stwierdzić, że uzyskane wyniki badań przyczyniły się do poszerzenia wiedzy o mechanizmach powstawania, wielkości i intensywności zjawiska elektryzacji w grupie paliw naftowych. INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA 4. Przeprowadzenie analiz czasowych, częstotliwościowych oraz czasowo-częstotliwościowych zarejestrowanych sygnałów prądu elektryzacji dla badanych cieczy Celem zadania było określenie, na podstawie analizy parametrów statystycznych, występowania w sygnale prądu elektryzacji składowej stochastycznej (szumu) oraz, w przypadku jej istnienia, znalezienia korelacji między kształtem, zakresem częstotliwościowym oraz poziomem generowanego sygnału, a parametrami związanymi z warunkami hydrodynamicznymi i właściwościami cieczy. Szum określa wszystkie niepożądane składniki występujące w sygnale. Przyczyną powstawania szumów mogą być: fluktuacje wielkości elektrycznych, będące rezultatem dyskretnej struktury materii, zakłócenia od zewnętrznych pól elektromagnetycznych, zakłócenia wewnętrzne, powstające wskutek niestabilnych warunków pracy, czy wreszcie zakłócenia nieliniowe. Szumy towarzyszące zjawiskom fizycznym, mają charakter przypadkowy i podlegają opisowi statystycznemu [23]. Uzyskane wyniki badań przedstawiono na przykładzie świeżego oleju izolacyjnego. Przebieg czasowy prądu elektryzacji dla wybranej prędkości tarczy n = 400 obr/min pokazano na rysunku 11. Na rysunku 12 zilustrowano zależności funkcji autokowariancji przy różnych średnicach tarczy dla prędkości obrotowej n = 400 obr/min. Rysunek 13 obrazuje natomiast zależności funkcji gęstości prawdopodobieństwa, przy różnych średnicach tarczy dla prędkości obrotowej n = 400 obr/min. Na charakterystyce 14 pokazano widma gęstości mocy prądu elektryzacji dla różnych prędkości obrotowych tarczy o średnicy 60 mm. Spektrogram prądu elektryzacji oleju przy prędkości n = 400 obr/min i średnicy tarczy d = 60 mm zamieszczono na rysunku 15. Prowadzona analiza sygnału prądowego w dziedzinie czasowej, częstotliwościowej oraz połączonej czasowo-częstotliwościowej pokazała, że występuje w nim szum biały. Świadczy o tym funkcja autokowariancji dla szumu białego, która równa jest zeru dla wszystkich wartości przesunięcia, z wyjątkiem wartości w zerze. Funkcja gęstości rozkładu prawdopodobieństwa ma postać krzywej Gaussa. Analiza prądu elektryzacji w dziedzinie częstotliwości, ilustruje zmianę zakresu oraz poziomu generowanego szumu, przy zmianie prędkości obrotowej. Przedstawione na rysunkach widma pokazują, że zwiększanie prędkości tarczy nie powoduje zmiany struktury częstotliwościowej. Wyznaczanie parametrów łączonych w dziedzinie czasowo-częstotliwościowej, umożliwia określenie czasowych zmian zakresu występowania oraz poziomu struktur widmowych szumu elektryzacji. Prędkość wirowania nie wpływa na charakterystyki częstotliwościowe gęstości mocy. Występujący w sygnale szum biały, nie zależy od wpływu prędkości i średnicy tarczy, jak również od temperatury czy procesów starzeniowych. nauka Rys.8. Zależność prądu elektryzacji oleju izolacyjnego w funkcji prędkości obrotowej tarczy o średnicy 40 mm przy zmieniającym się czasie starzenia Rys.9. Zależność prądu elektryzacji oleju napędowego w funkcji prędkości obrotowej tarczy o średnicy 40 mm przy zmieniającej się temperaturze Rys.10. Zależność prądu elektryzacji benzyny w funkcji prędkości obrotowej tarczy o średnicy 40 mm przy zmieniającej się zawartości dodatku uszlachetniającego Rys.11. Przykładowy przebieg czasowy prądu elektryzacji dla świeżego oleju izolacyjnego przy średnicy tarczy d = 60 mm i prędkości obrotowa n = 400 obr/min 17

18 nauka badania zagrożeń wywołanych elektryzacją statyczną w przemyśle elektroenergetycznym i petrochemicznym Rys.12. Zależność funkcji autokowariancji dla świeżego oleju izolacyjnego przy różnych średnicach tarczy dla prędkości obrotowa n = 400 obr/min podsumowanie Prowadzone przez autora badania dotyczyły istotnych aspektów, związanych ze zjawiskiem elektryzacji statycznej, generowanym podczas przepływu cieczy elektryzujących się, zarówno w przemyśle elektroenergetycznym, jak i petrochemicznym. W szczególności odnosi się to do pomiaru sygnału prądowego, związanego z przepływem ładunków elektrostatycznych. Celem badań było określenie zależności między wielkością generowanego prądu elektryzacji statycznej, a parametrami związanymi z przepływem oraz własnościami oleju izolacyjnego oraz paliw naftowych. Badania przeprowadzono w układzie z wirującą w cieczy tarczą. Sygnał reprezentujący prąd elektryzacji mierzony był elektrometrem wirującym, a następnie przetwarzany za pomocą odpowiedniego oprogramowania, w celu wyznaczenia parametrów zarówno w dziedzinie czasu, częstotliwości, jak i w połączonej dziedzinie czasowo-częstotliwościowej. Główny wniosek wynikający z prowadzonych prac to stwierdzenie, że badane ciekłe dielektryki, mimo iż mają wspólne źródło pochodzenia ropę naftową, charakteryzują się odmienną tendencją do elektryzacji. Ciecz ta składa się z ok. 40 tyś. węglowodorów, przy czym każdy z nich może mieć indywidualny wpływ na właściwości oleju. Ponadto, źródło pochodzenia ropy naftowej lub też sposób jej obróbki, nie jest bez znaczenia dla własności poszczególnych jej produktów. Prowadzona w dziedzinie czasowej, częstotliwościowej oraz połączonej czasowo-częstotliwościowej analiza sygnału prądowego pokazała, że w badanych ciekłych dielektrykach występuje składowa stochastyczna (szum biały). Świadczy o tym funkcja autokowariancji, która dla szumu białego równa jest zeru dla wszystkich wartości przesunięcia, z wyjątkiem wartości w zerze. Badany szum biały jest jednak niezależny od wpływu prędkości obrotowej i średnicy tarczy, temperatury czy procesów starzeniowych. dr inż. Maciej Zdanowski Instytutu Elektroenergetyki Politechnika Opolska Rys.13. Zależność funkcji gęstości prawdopodobieństwa dla świeżego oleju izolacyjnego przy różnych średnicach tarczy dla prędkości obrotowa n = 400 obr/min Rys.14. Widmo gęstości mocy prądu elektryzacji oleju izolacyjnego dla różnych prędkości obrotowych tarczy o średnicy 60 mm Literatura 1. Tagaki T., Murata H. et al.: Reliability improvement of 500kV large capacity power transformer. CIGRE Paper, 1978, Sierota A., Rungis J.: Electrostatic Charging in Transformers Oils. Testing and Assessment. IEEE Transactions on Dielectrics and EI. Vol. 1, No. 5, pp Higaki M., Miyao H., Endou K., Othani H.: A calculation of potential distribution caused by static electrification owing to oil flow in a oil-paper insulation system and it s application to partial discharge phenomena in oil. IEEE PAS, Vol. PAS-98, No. 4, 1979, pp Shimizu S., Murata H., Honda M.: Electrostatics in power transformers. IEEE PAS, Vol. PAS-98, No. 4, 1979, pp Okubo H., Ikeda M., Honda M. and Menju S.: Electrostatic Discharges in Insulating Oil. Proceedings of the Third International Symposium on HV Engineering. 23,14, Milan, Italy, Okubo H.,Yasuda M., Goto K., Ishii T., Mori E., Masunaga M.: Suppression of static electrification of insulating oil for large power transformers. IEEE PAS, vol. PAS-101., No. 11, 1982, pp Honda M., Ikeda M. and Okubo H.: Electrostatics in Large HV Transformers. Journal of Electrostatics of Japan, Vol. 2, pp , Szuta J., Kędzia J., Brzostek E.: Testing static electrification phenomenon in pressboard transformer oil insulating system. Seventh International Conference on Conduction and Breakdown in Dielectric Liquids. Berlin-West, 1981, pp Krause Ch., Moser H.P.: Praxl G., Spandonis G., Stonitsch R.: Electrostatic Charging in Large Models of Power transformer Cooling Ducts. CIGRE, Session 1992 Paris, JWG12/15.13 TF-01, TF Lindgren S. R., Washabaugh A. P., Zahn M., von Guggenberg P., Brubaker M. and Nelson J. K.: Temperature and Moisture Transient Effects on Flow Electrification in Power Transformers. CIGRE 1992 General Session, Paper 15/12-02, Paris Ferguson R., Lobeiras A., Sabau J.: Suspended Particles in the Liquid Insulation of Aging Power Transformers. IEEE Electrical Insulation Magazine 2002, vol 18, No 4, pp Fofana J., Wasserberg V., Borsi H., Gockenbach E.: Challenge of mixed insulating liquids for use in in high voltage transformers Part 1: Investigations of mixed liquids. IEEE Electrical Insulation Magazine 2002, vol 18, no. 3, pp Fofana J., Wasserberg V., Borsi H., Gockenbach E.: Challenge of mixed insulating liquids for use in in high voltage transformers Part 2: Investigations of mixed liquid Impregnated Paper Insulation. IEEE Electrical Insulation Magazine 2002, vol 18, no. 3, pp Mas P., Paillat T., Moreau O., Touchard G.: Flow electrification in power transformers: temperature influence on space charge distribution and charge accumulation in pressboard. Journal of Electrostatics (2001) pp Mas P., Touchard G., Moreau O.: Correlation between temperature gradient and space charge in an oil impregnated pressboard submitted to an electricfield. Proc. IEEE-CEIDP Part II, 1999, pp Klinkenberg A., Van Der Minne I.L.: Electrostatics in the Petroleum Industry, Elsewier, Romat H., Badri A.: Internal electrification of diesel oil injectors, Journal of Electrostatics (2001) Gibson N., Lloyd FC., Electrification of toluene flowing in large-diameter metal pipes. J. Phys. D: Appl. Phys, 3 (April 1970), pp Zdanowski M., Kędzia J., Zmarzły D.: The influence of chemical constitution on the tendency to electrification of liquid hydrocarbons. International Conference on Advances in Processing, Testing and Application of Dielectric Materials, Wrocław, IX, 2004, pp Zdanowski M.: Badanie wpływu budowy fizyko chemicznej ciekłych dielektryków na generację ładunku qw. ZN Politechniki Opolskiej, Elektryka 2004, Zdanowski M.: Porównanie własności elektrostatycznych oleju elektroizolacyjnego i toluenu w układzie wirującej tarczy. ZN Politechniki Opolskiej, Elektryka 2004, s Abedian B., Sonin A. A.: Theory for electric charging in turbulent pipe flow. Journal of Fluid Mechanics, Vol. 120, 1981, pp Bendat J.S., Piersol A.G.: Metody analizy i pomiaru sygnałów losowych. WNT, Warszawa Rys.15. Spektrogram prądu elektryzacji świeżego oleju izolacyjnego dla prędkości 400 obr/min i średnicy tarczy d = 60 mm Artykuł współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego 18 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA

19 nauka Przyspieszenia kątowe a kontrola stabilności postawy wstęp INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA Zdolność utrzymywania pionowej postawy ciała i koordynacja ruchów to podstawowe przejawy ruchowej egzystencji człowieka. Pozycja stojąca jest w tym najbardziej charakterystyczną [Winter, 1995; Mraz i wsp., 2001], a prawidłowe utrzymywanie równowagi jest podstawową funkcją ośrodkowego układu nerwowego. Zapewnia ono sprawne wykonywanie innych, bardziej złożonych zadań motorycznych, łącznie z niezależnymi od lokomocji, dowolnymi czynnościami manualnymi kończyn górnych. Zakłócenie stabilności postawy może być wywołane zarówno własną aktywnością ruchową organizmu, jak i wynikać z interakcji z otoczeniem [Błaszczyk, 1993]. Motoryczna działalność człowieka sprowadza się do ruchów postępowych i ruchów obrotowych (połączonych z rotacją) [Donski, 1958; Iwanicki, 1959]. Podczas ruchów obrotowych ciała bodźcem pobudzającym narząd przedsionkowy jest działanie przyśpieszeń kątowych. Zakłócenia w równowadze regulowane są przez wytworzenie odpowiednich mechanizmów odruchowych, zapewniających prawidłowe funkcjonowanie w nowych dla organizmu warunkach [Golema, 1987]. Dotychczas przeprowadzono wiele eksperymentów dotyczących oceny wpływu pobudzenia analizatora przedsionkowego na stabilność postawy. W dostępnym piśmiennictwie istnieje zgodny pogląd, co do wpływu ćwiczeń obrotowych na sprawność funkcjonowania zmysłu równowagi i kształtowania się wrażeń kinestetycznych [Starosta, 1957; Socha, 1994; Dębczyńska i Starosta, 1996]. W tym celu zaleca się również wykonywanie ćwiczeń koordynacyjnych na tle pobudzenia analizatora przedsionkowego [Bajczenko, 1947; Osiński i Starosta, 1977]. Dotychczas bez odpowiedzi pozostaje pytanie, która z w/w form oddziaływania na stabilność postawy jest skuteczniejsza? Ustalenie różnic między wpływem stosowania ćwiczeń koordynacyjnych poprzedzonych obrotami, a stosowaniem samych obrotów, na stabilność postawy stojącej może wskazać kierunek dalszych poszukiwań i pozwoli na przeprowadzenie eksperymentu z udziałem ludzi w starszym wieku. Celem pracy jest próba oceny wpływu wybranych ćwiczeń koordynacyjnych, wykonywanych bezpośrednio po pobudzeniu analizatora przedsionkowego za pomocą obrotów, na stabilność postawy stojącej u młodych, zdrowych ludzi. osoby badane Badaniami objęto 90 studentów Politechniki Opolskiej (45 kobiet i 45 mężczyzn). Pierwszą grupę eksperymentalną (G1) utworzyło 48 studentów Wydziału Wychowania Fizycznego i Fizjoterapii (24 kobiet i 24 mężczyzn). Druga grupa eksperymentalna (G2) obejmowała 42 studentów (21 kobiet i 21 mężczyzn) tego samego Wydziału. Protokół eksperymentu został pozytywnie zaopiniowany przez Komisję Etyki Badań Naukowych. metodyka badań Przeprowadzony (8-dniowy) eksperyment zawierał 6 dni treningowych. W dniu poprzedzającym rozpoczęcie 6-dniowego cyklu ćwiczeń (OP) i dzień po jego zakończeniu (OK), osoby objęte eksperymentem (G1 i G2) poddane zostały badaniom posturograficznym (A). Badanie posturograficzne zostało wykonane przy użyciu systemu posturograf. System ten przeznaczony jest do badania i oceny stanu czynnościowego narządu równowagi człowieka - metodą testów obejmujących trzy 32-sekundowe rejestracje przemieszczeń punktu przyłożenia wypadkowej siły nacisku na podłoże (COP): przy oczach otwartych (OO), zamkniętych (OZ) oraz w sprzężeniu zwrotnym (SZ) [Błacha, 2002; Szafraniec, 2002]. Osoba badana (bez obuwia) przyjmowała na platformie posturograficznej postawę stojącą, z rękami swobodnie opadającymi wzdłuż tułowia oraz ze stopami ustawionymi na liniach narysowanych na platformie. Monitor analogowy używany do testu sprzężenia zwrotnego był umieszczony w odległości 2 m na wysokości oczu osoby badanej. Badania posturograficzne zostały wykonane przed i bezpośrednio po obrotach na krześle Barany ego. Podczas obrotów badana osoba siedziała na krześle obrotowym z głową pochyloną o 30 0 ku przodowi, z zamkniętymi oczami i była poddawana 10 obrotom w prawą stronę, w czasie 20 s [Traczyk i Trzebski, 2001]. 19

20 nauka przyspieszenia kątowe a kontrola stabilności postawy Parametr DL1 (mm) DL1(OP) Grupa (G1) OKRES (OP - OK) DL1(OK) DL1(OP) Grupa (G2) DL1(OK) Oznaczone (*) różnice są istotne względem wartości przed treningiem Test (OO) Test (OZ) Ryc.1. Wpływu treningu na długość statokinezjogramu (DL1) wartości zarejestrowane w pierwszym (OP) i ostatnim (OK) dniu eksperymentu - w sytuacji przed pobudzeniem analizatora przedsionkowego (testy OO i OZ, grupy G1=48 i G2=42). Parametr DL2 (mm) Oznaczone (*) różnice są istotne względem wartości przed treningiem Ryc.2. Wpływ treningu na długość statokinezjogramu (DL2) wartości zarejestrowane w pierwszym (OP) i ostatnim (OK) dniu eksperymentu - w sytuacji po pobudzeniu analizatora przedsionkowego (test OZ, grupy G1=48 i G2=42). Parametr DL2 (mm) DL2(OP) DL2(OP) * Grupa (G1) Grupa (G1) * * OKRES (OP - OK) DL2(OK) TEST (OZ) OKRES (OP - OK) DL2(OK) TEST (OO) DL2(OP) DL2(OP) Grupa (G2) Grupa (G2) DL2(OK) Ryc.3. Wpływ treningu na długość statokinezjogramu (DL2) wartości zarejestrowane w pierwszym (OP) i ostatnim (OK) dniu eksperymentu - w sytuacji po pobudzeniu analizatora przedsionkowego (test OO, grupy G1=48 i G2=42). * DL2(OK) przebieg eksperymentu Pierwsza grupa eksperymentalna (G1) Osoby z grupy G1 - w sześciu kolejnych dniach - wykonywały zestaw ćwiczeń koordynacyjnych poprzedzonych obrotami w lewą i prawą stronę. Obroty te, wykonywane były prostopadle do długiej osi ciała w pozycji stojącej (asekuracja przez drugą osobę), w czasie 20 s (1 obrót w czasie 2 s częstotliwość podawano sygnałem dźwiękowym). Druga grupa eksperymentalna (G2) Osoby z drugiej grupy eksperymentalnej (G2), w sześciu kolejnych dniach eksperymentu, wykonywały kolejno tylko obroty w lewą i prawą stronę. Ilość i sposób wykonywania obrotów był identyczny jak w pierwszej grupie eksperymentalnej (G1). Metody statystyczne Rezultaty przeprowadzonych badań poddano szczegółowej analizie statystycznej z wykorzystaniem programu STATISTICA wersja 7.1 firmy StatSoft. wyniki badań Określenie wpływu treningu na stabilność postawy (badanie przed pobudzeniem analizatora przedsionkowego). Przeprowadzona analiza wariancji wykazała istotne statystycznie różnice długości statokinezjogramu (DL1) - zarejestrowane przed pobudzeniem analizatora przedsionkowego między badaniem przed i po 6 dniowym treningu. Wyniki analizy post hoc (test Bonferoniego) pokazują, że różnice te wystąpiły w pierwszej grupie eksperymentalnej (G1) zarówno w testach wykonywanych przy oczach otwartych (OO), jak i zamkniętych (OZ). W drugiej grupie eksperymentalnej (G2) różnica ta była istotna w teście OZ. We wszystkich powyższych testach wartości DL1 zarejestrowane w badaniach posturograficznych w ósmym dniu eksperymentu (okres OK) były większe od wartości uzyskanych w pierwszym dniu eksperymentu (okres OP). Graficzną prezentację powyższej analizy przedstawiono na rycinie 1. Przeprowadzona analiza wariancji wartości parametrów posturograficznych zarejestrowanych w trakcie 6 dniowego treningu na początku i końcu eksperymentu, w sytuacji przed pobudzeniem analizatora przedsionkowego - nie dokumentuje jednoznacznie zmian w kontroli stabilności postawy pod wpływem stosowania zarówno ćwiczeń koordynacyjnych poprzedzonych obrotami, jak i samych obrotów. Określenie wpływu treningu na stabilność postawy (badanie po pobudzeniu analizatora przedsionkowego). Przeprowadzona analiza wariancji wykazała istotne statystycznie różnice długości statokinezjogramu (DL2) - zarejestrowane po pobudzeniu analizatora przedsionkowego, między badaniem przed i po 6 dniowym treningu. Wyniki analizy post hoc (test Bonferoniego) pokazują, że różnice te wystąpiły wśród mężczyzn w pierwszej grupie eksperymentalnej (G1) w teście wykonywanym przy oczach zamkniętych (OZ), natomiast w teście OO różnica ta była zbliżona do poziomu istotności (p=0,07). We wszystkich testach wartości DL2 zarejestrowane w badaniach posturograficznych w ósmym dniu eksperymentu (okres OK) były większe od wartości uzyskanych w pierwszym dniu eksperymentu (okres OP). Graficzną prezentację powyższej analizy przedstawiono na rycinach 2 i 3. Uzyskane wyniki w G1 i G2 pokazują, że zarówno zastosowanie ćwiczeń koordynacyjnych wykonywanych bezpośrednio po obrotach, jak i samych obrotów, mimo iż wpłynęło na wzrost zarejestrowanych wartości DL w okresie OK, nie wywołało istotnych zmian. W pozostałych analizowanych parametrach badania posturograficznego - zarejestrowanych na początku i końcu przeprowadzonego eksperymentu będących ważnymi wskaźnikami jakości równowagi, zależnymi od zakresu wychwiań we wszystkich kierunkach. Dlatego też nie można jednoznacznie określić zmian kontroli stabilności postawy między pierwszym (okres OP), a ostatnim dniem eksperymentu (okres OK). dyskusja Analiza wartości danych posturograficznych, uzyskiwanych na początku i końcu przeprowadzonego eksperymentu, wykazała, że jedynym parametrem, który różnicuje sposób realizacji procesu utrzymywania stabilności postawy stojącej, jest długość (droga) przemieszczania się punktu przyłożenia wypadkowej siły reakcji podłoża na nacisk (COP). Parametr ten obrazuje spontaniczne wychylenia ciała w postawie stojącej w czasie i przestrzeni, uzależnione od powstających różnic napięć w poszczególnych grupach mięśniowych. Zmiana napięć mięśniowych jest reakcją układu nerwowego na działanie sił grawitacji, umożliwiającą w ten sposób utrzymanie pionowej postawy ciała [Kubiczkowa, 1998]. W badaniach własnych, zarówno w pierwszej (G1), jak i w drugiej (G2) grupie eksperymentalnej, tylko długość (DL) przed rozpoczęciem eksperymentu (okres OP) i po jego zakończeniu 20 INNOWACYJNA OPOLSZCZYZNA