Inteligentny system diagnostyki taśm przenośnikowych możliwości aplikacyjne systemu i jego modułów

Podobne dokumenty
DIAGNOSTYKA TAŚM PRZENOŚNIKOWYCH Z LINKAMI STALOWYMI SYSTEM HRDS I JEGO WDROŻENIE

Diagnostyka taśm przenośnikowych z linkami stalowymi System HRDS i jego wdrożenie

POTRZEBA OPRACOWANIA WŁASNYCH URZĄDZEŃ DIAGNOSTYCZNYCH DO AUTOMATYCZNEJ OCENY STANU TAŚM PRZENOŚNIKOWYCH W KOPALNIACH ODKRYWKOWYCH**

Monitoring taśm z linkami stalowymi Jerzy Kwaśniewski, Szymon Molski, Tomasz Machula AGH w Krakowie kwasniew@agh.edu.pl

System ciągłej rejestracji uszkodzeń linek stalowych przenośników taśmowych

Wykorzystanie systemu diagnostycznego do oceny stanu taśm i połączeń w fazie ich użytkowania i produkcji

SYSTEM MONITOROWANIA DECYZYJNEGO STANU OBIEKTÓW TECHNICZNYCH

CONVEYOR BELT WITH WIRE ROPE CHARACTERISTIC AND DIAGNOSIS ABILITY ANALYSIS

WYKRYWANIE USZKODZEŃ W LITYCH ELEMENTACH ŁĄCZĄCYCH WAŁY

Autoreferat Ryszard Błażej 1 P a g e. Autoreferat

Serwis rozdzielnic niskich napięć MService Klucz do optymalnej wydajności instalacji

PROGNOZY ZMINY STANU RDZENIA TAŚM TYPU ST W ZALEŻNOŚCI OD CZASU PRACY ODCINKÓW I DŁUGOŚCI PRZENOŚNIKA

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania Studia II stopnia (magisterskie)

Obliczenia mocy napędu przenośnika taśmowego

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI EKSPLOATACJI MASZYN

KAMERA AKUSTYCZNA NOISE INSPECTOR DLA SZYBKIEJ LOKALIZACJI ŹRÓDEŁ HAŁASU

Ocena dostępnych na rynku urządzeń NDT do badania stanu taśmy i jej rdzenia

INTELIGENTNY SYSTEM DIAGNOSTYKI TAŚM PRZENOŚNIKOWYCH KONCEPCJA

Podstawy diagnostyki środków transportu

DiaSter - system zaawansowanej diagnostyki aparatury technologicznej, urządzeń pomiarowych i wykonawczych. Politechnika Warszawska

WYZNACZANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODAMI SYMULACYJNYMI

Taśma przenośnikowa o zwiększonej odporności na uszkodzenia eksploatacyjne

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania Studia I stopnia (inżynierskie)

4. EKSPLOATACJA UKŁADU NAPĘD ZWROTNICOWY ROZJAZD. DEFINICJA SIŁ W UKŁADZIE Siła nastawcza Siła trzymania

PRZESTRZENNY MODEL PRZENOŚNIKA TAŚMOWEGO MASY FORMIERSKIEJ

Zintegrowane środowisko informatyczne jako narzędzie modelowania i dynamicznej wizualizacji jakości powietrza. Tomasz Kochanowski

BADANIA ZRÓŻNICOWANIA RYZYKA WYPADKÓW PRZY PRACY NA PRZYKŁADZIE ANALIZY STATYSTYKI WYPADKÓW DLA BRANŻY GÓRNICTWA I POLSKI

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: RAR AS-s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Słowa kluczowe: taśma przenośnikowa, odporność na przebijanie, badania laboratoryjne Keywords: belt conveyor, puncture resistance, experiments

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania. Studia: II stopnia (magisterskie)

VIBcare ZDALNE MONITOROWANIE STANU MASZYN.

Zagadnienie odwrotne w pracach zespołu AGH. Prof. Tadeusz Uhl Katedra Robotyki i Mechatroniki Wydział InŜynierii Mechanicznej i Robotyki

Diagnostyka powierzchni ogrzewalnych kotłów zainstalowanych w TAURON - Wytwarzanie SA

Katowice GPW Zintegrowany system informatyczny do kompleksowego zarządzania siecią wodociągową. Jan Studziński

VIBex. System monitorowania stanu maszyn. Zoptymalizuj produktywność swojego zakładu. Najważniejsze korzyści:

Doświadczenia w eksploatacji gazomierzy ultradźwiękowych

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 2014 Seria: TRANSPORT z. 82 Nr kol. 1903

WPŁYW ZAKŁÓCEŃ PROCESU WZBOGACANIA WĘGLA W OSADZARCE NA ZMIANY GĘSTOŚCI ROZDZIAŁU BADANIA LABORATORYJNE

Oferta badawcza Politechniki Gdańskiej dla przedsiębiorstw

Rok akademicki: 2018/2019 Kod: RBM TL-s Punkty ECTS: 3. Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn Specjalność: Transport linowy

Wraz ze wzrostem popularności przenośników

Czym jest OnDynamic? OnDynamic dostarcza wartościowych danych w czasie rzeczywistym, 24/7 dni w tygodniu w zakresie: czasu przejazdu,

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka

Diagnostyka procesów i jej zadania

Karta charakterystyki online. V3S153-2AAAAABP01 Visionary-B SYSTEMY WIZYJNE 3D

Załącznik nr 1 do Zapytania ofertowego: Opis przedmiotu zamówienia

POMIAR CZĘSTOTLIWOŚCI NAPIĘCIA W URZĄDZENIACH AUTOMATYKI ELEKTROENERGETYCZNEJ

Ć w i c z e n i e K 3

SYSTEM OCENY STANU TECHNICZNEGO ELEMENTÓW STOJANA TURBOGENERATORA

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania. Studia: I stopnia (inżynierskie)

Algorytmy optymalizacji systemu ICT wspomagające zarządzanie siecią wodociągową

ĆWICZENIE 4 WYZNACZANIE OPTYMALIZOWANYCH PROCEDUR DIAGNOSTYCZNO-OBSŁUGOWYCH

PhoeniX. Urządzenie do wizyjnej kontroli wymiarów oraz kontroli defektów powierzchni

Układ automatyzacji przenośników taśmowych EH - APD 1

ScrappiX. Urządzenie do wizyjnej kontroli wymiarów oraz kontroli defektów powierzchni

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Modelowanie systemów mechatronicznych Platformy przetwarzania danych

Opinia o pracy doktorskiej pt. Damage Identification in Electrical Network for Structural Health Monitoring autorstwa mgr inż.

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

METODYKA BADAŃ MAŁYCH SIŁOWNI WIATROWYCH

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Paweł Pełczyński ppelczynski@swspiz.pl

Szko³a Eksploatacji Podziemnej

Rys. 1. Schemat wymiarowy złącza taśm 4 przekładkowych Fig. 1 Dimensional diagram of the 4 plies conveyor belt splice.

Jak prawidłowo dobrać wytrzymałość taśmy dla przenośnika?

Monitorowanie taśmy przenośnikowej

Karta charakterystyki online. V3S153-1AAAAAAP01 Visionary-B SYSTEMY WIZYJNE 3D

Analiza porównawcza taśm przenośnikowych w oparciu o wyniki wybranych badań laboratoryjnych

ANALIZA DYNAMIKI PRZENOŚNIKA FORM ODLEWNICZYCH. T. SOCHACKI 1, J. GRABSKI 2 Katedra Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka, Stefanowskiego 1/15, Łódź

Aramid jest rodzajem organicznego włókna syntetycz

Karta charakterystyki online KHM53-XXX00548 KH53 ENKODERY LINIOWE

Przenośnik zgrzebłowy - obliczenia

OFERTA PRACY DYPLOMOWEJ

Przenośnik transportuje...

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

Wstępne propozycje tematów prac dyplomowych:

Analiza wpływu temperatury na własności reologiczne taśm przenośnikowych

EKSPLOATACJA SYSTEMÓW TECHNICZNYCH

POMIAR WILGOTNOŚCI MATERIAŁÓW SYPKICH METODĄ IMPULSOWĄ

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: GÓRNICTWO z Nr Icol Ooo. dr h. lnż. Jerzy Antoniak Katedra Maszyn Górniczych

BADANIA URZĄDZEŃ TECHNICZNYCH ELEMENTEM SYSTEMU BIEŻĄCEJ OCENY ICH STANU TECHNICZNEGO I PROGNOZOWANIA TRWAŁOŚCI

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLISKIEJ Górnictwo z JERZY ANTONIAK, STANISŁAW DEHBNICKI STANISŁAW DRAMSKE SPOSÓB BADANIA LIN NOŚNYCH HA ZMĘCZENIE

OBIEG INFORMACJI I WSPOMAGANIE DECYZJI W SYTUACJACH KRYZYSOWYCH

Analiza wpływu wybranych parametrów na stateczność ruchu taśmy w łuku wertykalnym przenośnika taśmowego

Formułowanie wymagań dotyczących wyposażenia bezpieczeństwa wykorzystującego technikę RFID

Dydaktyczno-badawczy Poligon ITS Akademii Techniczno-Humanistycznej w Bielsku-Białej WSPÓLNA REALIZACJA

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI EKSPLOATACJI MASZYN

Polityka wymian taśm przenośnikowych z uwzględnieniem ich regeneracji korzyści z wykorzystania diagnostyki stanu taśm

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki PROBLEMY ZWIĄZANE Z OCENĄ STANU TECHNICZNEGO PRZEWODÓW STALOWYCH WYSOKICH KOMINÓW ŻELBETOWYCH

Aparaty słuchowe Hi-Fi z Multiphysics Modeling

Zagadnienia DIAGNOSTYKA TECHNICZNA MASZYN. Rozdział 1 Wprowadzenie 1

Zastosowanie symulacji komputerowej do badania właściwości hydraulicznych sieci wodociągowej

Projektowanie i symulacja systemu pomiarowego do pomiaru temperatury

Bałtyckie Centrum Badawczo-Wdrożeniowe Gospodarki Morskiej i jego rola we wzmacnianiu innowacyjności Pomorza Zachodniego.

MAXIMO - wiedza kluczem do trafnych decyzji i efektywnego wykorzystywania zasobów. P.A. NOVA S.A. - Gliwice, ul. Górnych Wałów 42

OBLICZANIE KÓŁK ZĘBATYCH

SYLABUS. Nazwa jednostki prowadzącej Wydział Matematyczno Przyrodniczy Centrum Mikroelektroniki i Nanotechnologii

Usługi analityczne budowa kostki analitycznej Część pierwsza.

Spis treści Bezpośredni pomiar konstrukcji Metodyka pomiaru Zasada działania mierników automatycznych...

MT 2 N _0 Rok: 1 Semestr: 1 Forma studiów:

Transkrypt:

155 CUPRUM Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud nr 3 (76) 2015, s. 155-168 Inteligentny system diagnostyki taśm przenośnikowych możliwości aplikacyjne systemu i jego modułów Ryszard Błażej 1), Monika Hardygóra 1,2), Leszek Jurdziak 1), Radosław Zimroz 1,2), Witold Kawalec 1), Mirosław Bajda 1), Agata Kirjanów 1), Tomasz Kozłowski 1) 1) Politechnika Wrocławska, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, Wrocław ryszard.blazej@pwr.edu.pl 2) KGHM CUPRUM sp. z o.o. Centrum Badawczo-Rozwojowe, Wrocław Streszczenie Opisano finalną wersję inteligentnego systemu diagnostyki taśm przenośnikowych. System zbudowany jest z pięciu podstawowych modułów wspomagających zarządzanie taśmami przenośnikowymi: wizyjnego, magnetycznego, prognozującego, rozcięć wzdłużnych i bezpieczeństwa. Struktura modułowa pozwala na opcjonalną pracę kompletnego systemu realizującego wszystkie założone cele lub jako zestaw wybranych przez odbiorcę segmentów. Zastosowane w systemie rozwiązania pozwalają na całkowicie automatyczną ocenę stanu powierzchni, rdzenia oraz grubości taśm przenośnikowych. Współpraca z innymi aplikacjami inżynierskimi i bazami danych pozwala na wszechstronne przetwarzanie wyników monitoringu stanu taśmy w powiązaniu z danymi eksploatacyjnymi pod kątem diagnozowania aktualnego stanu taśmy, przewidywanego dalszego tempa jej zużycia i zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania przenośnika. Kompleksowa diagnostyka taśmy redukuje liczbę niespodziewanych awarii (i związanych z nimi przestojów przenośnika), ułatwia planowanie prac obsługowych i przyczynia się do usprawnienia gospodarki kosztownymi taśmami przenośnikowymi (planowe naprawy, zakupy nowych taśm, opcjonalna regeneracja lub dalsza eksploatacja częściowo zużytych odcinków taśm na mniej obciążonych przenośnikach). Słowa kluczowe: taśma przenośnikowa, nieniszczące metody badawcze (NDT), diagnoza stanu, uszkodzenia taśm, automatyczna detekcja metodą magnetyczną An intelligent diagnostics system of conveyor belts capabilities of the application of the system and its modules Abstract The final version of the intelligent diagnostics system of conveyor belts is described. The system consists of five fundamental modules supporting the management of conveyor belts: vision, magnetic, prognostic, rip detection and safety factor. The modular structure enables on optional work of the system which performs either all assumed goals or a kit of functions selected by a customer. Applied solutions allow on fully automatic assessment of the condition of belt covers, carcass and belt thickness. The cooperation with other engineer applications and databases allows on comprehensive processing of a conveyor belt condition monitoring results with regard to its operational data in order to provide the actual diagnose of a belt, its

156 expected lifetime and to maintain safe operation of a conveyor. Complex belt diagnostics reduces the number of unexpected breakdowns (and incurred belt conveyor stoppages), facilitates planning of belt maintenance services and contributes to improvement of management of costly conveyor belts (planned repairs, purchases of new belts, optional regeneration or further use of partly degraded belts on conveyors working with smaller operational loading). Key words: conveyor belt, NDT method non-destructive testing, diagnosis, belt damages, magnetic method automatic detection Wprowadzenie Opracowany w Zakładzie Systemów Maszynowych na Wydziale Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej inteligentny system do diagnostyki taśm jest efektem wieloletnich badań laboratoryjnych, które opisano we wcześniejszych pracach [1-4]. Inteligencja systemu objawia się zdolnością do uczenia i adaptacji do nowych warunków w celu poprawy efektywności i skuteczności jego działania. Inteligentny system diagnostyczny musi rozwiązać problem akwizycji danych pomiarowych, ich przetwarzania i analizy, wykrywania uszkodzeń i ich interpretowania w celu przeprowadzenia ewentualnej naprawy lub wymiany uszkodzonych elementów (odcinków taśmy czy połączeń). W pracy zaprezentowano działanie opracowanego systemu złożonego ze zintegrowanych modułów A-E. (rys. 1). Rys. 1. Modułowa struktura systemu ABCDE (Automatic Belt Condition Diagnostic Equipment)

157 1. Moduł wizyjny Prace nad budową systemu wizyjnego trwają od wielu lat i były opisywane przez autorów w wielu publikacjach [5-7]. Próby stanowiskowe i budowa prototypu (rys. 2), zakończone sukcesem, pozwoliły na skonstruowanie mobilnego systemu w skali makro. Rys. 2. System pomiarowy z kamerą liniową do akwizycji obrazów na przenośniku testowym System oparty jest na kamerze liniowej, zdolnej do wykonywania zdjęć wysokiej jakości przy prędkości do 10 m/s. Zadanie przetwarzania danych sprowadza się do segmentacji (wykrywanie obszaru taśmy), rotacji obrazu, a następnie wyodrębnienia obszaru obrazu związanego z uszkodzeniem (wykrycie ROI Region Of Interest) [13]. Zbiór danych wyjściowych tworzą wektory [X,Y, Pow] (współrzędne początku uszkodzenia oraz jego powierzchnia). Przed pomiarami na przenośniku w kopalni, zmodernizowany system wizyjny testowano na stanowisku badawczym PWr (rys. 3). Rys. 3. Zdjęcia z testów systemu wizyjnego na stanowisku badawczym oraz w kopalni Zaprojektowano nowy typ oświetlenia LED, system szybkiego montażu na konstrukcji przenośnika oraz nowe oprogramowanie (rys. 4).

158 Rys. 4. Widok okna głównego modułu wizyjnego z przykładowymi uszkodzeniami 2. Moduł magnetyczny Działanie modułu magnetycznego opiera się na analizie sygnałów otrzymywanych z głowicy magnetycznej, zakupionej w ramach realizowanego projektu NCBiR (rys. 5). Wysoka rozdzielczość (112 kanałów) oraz długość, wynosząca 3,20 m, pozwala na szerokie możliwości zastosowania systemu zarówno w górnictwie podziemnym, jak i odkrywkowym. W opracowaniu danych diagnostycznych i stworzeniu modułu pomogła wcześniej przeprowadzana przez autorów modernizacja urządzenia diagnostycznego systemu EyeQ w jednej z kopalń odkrywkowych. Dzięki niej 6-krotnie zwiększono pierwotną rozdzielczość systemy EyeQ oraz opracowano od podstaw nowe oprogramowanie [1, 2], które stanowiło bazę wyjściową do nowego modułu magnetycznego. Rys. 5. System zbierania danych modułu magnetycznego oraz wizualizacja wyników 3D

159 Algorytmy przetwarzania danych z systemu magnetycznego zostały opisane w pracach [11, 12]. Przetwarzanie danych obejmowało: segmentację sygnałów w celu wyodrębnienia cyklu związanego z pętlą taśmy, wykrywanie połączeń odcinków taśm i wykrywanie związanych z uszkodzeniem impulsowych zmian pola magnetycznego w sygnale. Wyniki analiz zawarte są w oknie głównym modułu magnetycznego (rys. 6), w którym centralne miejsce zajmuje widok rozwiniętej pętli taśmy z naniesionymi automatycznie odcinkami taśm. Kolory poszczególnych odcinków informują o ilości uszkodzeń, przypadających na 1 mb. danego odcinka taśmy (gęstości uszkodzeń), zlokalizowanych w trakcie skanowania pętli taśmy. Zadane przez użytkownika wartości progowe pozwalają na wyróżnienie pięciu stanów taśmy: niewykazująca zużycia, zużyta w stopniu lekkim, zużyta w stopni średnim, wymagająca naprawy/wymiany przy postoju planowym, wymagająca natychmiastowej wymiany. Wartości te prezentowane są z prawej strony okna, powyżej pętli. Takie zobrazowanie wyników ma na celu szybką ocenę faktycznego stanu taśmy (poszczególnych odcinków) na przenośniku, tak by podjąć dalsze działania. Rys. 6. Widok głównego okna modułu magnetycznego z obrazem stopnia zużycia odcinków w pętli taśmy

160 Dodatkowo system zawiera szereg informacji o ilości i parametrach automatycznie wykrytych połączeń. Widok 2D danych surowych (typu RAW) umożliwia diagnoście subiektywną ocenę jakości połączeń odcinków w pętli. Przetworzone informacje z modułu wizyjnego i magnetycznego stanowią podstawę dla modułu predykcji. 3. Moduł predykcji Uszkodzenia rdzenia taśmy zarejestrowane w obu systemach zwiększają ich wagę i pokazują te miejscach, w których dochodzi do kontaktu uszkodzonego rdzenia z otoczeniem. Zarejestrowane przebicia okładek w systemie wizyjnym pokazują miejsca, w których powietrze i woda mogą penetrować rdzeń. Właśnie w tych miejscach uszkodzone linki mogą podlegać przyspieszonym uszkodzeniom w postaci rozwijającej się korozji oraz utraty przyczepności do gumy. Badania stanowiskowe uszkodzeń [8, 9] wskazują, że zakres uszkodzeń w rdzeniu jest znacznie większy niż wizualne ślady uszkodzeń okładek po przebiciu. Oznacza to, że moduł wizyjny może spełniać jedynie pomocniczą rolę, pokazując miejsca rozwoju korozji i spadku przyczepności gumy do linek oraz stan obrzeży taśmy. Moduł predykcji pozwala na wczytanie stanu uszkodzeń tej samej pętli taśm w różnych okresach. Dzięki temu możliwe jest śledzenie narastania trajektorii tempa uszkadzania się poszczególnych odcinków w pętli na tle wyników przeprowadzonych badań statystycznych. Dobrana krzywa tempa zwiększania się gęstości uszkodzeń pozwala ocenić nie tylko, czy dany odcinek zużywa się podobnie jak inne na tym przenośniku, lecz również wyznaczyć prawdopodobny moment osiągnięcia poziomu uszkodzeń klasyfikujący go do wymiany. Dzięki temu można ocenić oczekiwany pozostały czas życia taśmy do wymiany (skierowania odcinka taśmy na złom lub do regeneracji, jeśli się ją prowadzi) [10]. Dane te mogą być wykorzystane do racjonalnej gospodarki taśmami w kopalni, w tym do przewidywania zapotrzebowania na taśmy nowe i regenerowane. Progi zużycia powinny być dobierane indywidualnie dla poszczególnych przenośników, w zależności od prowadzonej polityki wymian (ze stosowaniem regeneracji taśm lub bez) oraz znaczenia przenośnika w układzie transportowym (w celu zapewnienia wymaganej niezawodności układu). Mogą być też dopasowane dla taśm różnych typów i uwzględniać zróżnicowaną wytrzymałość taśm nowych oraz po pierwszej lub drugiej regeneracji. Indywidualny dobór progów powinien odbyć się w fazie wdrożenia systemu diagnostycznego u konkretnego użytkowania w taki sposób, by jak najlepiej dopasować go do zadań w ramach prowadzonej polityki wymian taśm. Możliwość adaptacyjnego dopasowania progów do charakteru pracy przenośnika (nadkładowy i węglowy, stopień obciążenia itp.) oraz stanu taśmy i połączeń pozwala zapewnić wymagany stopień bezpieczeństwa tam, gdzie niezawodność pracy układu odgrywa decydującą rolę. Tam, gdzie prowadzona jest regeneracja, nadrzędną rolę może odgrywać stałość progów, zapewniająca optymalny ekonomicznie wymiany taśm i ich regeneracje.

161 Rys. 8. Widok okna głównego modułu predykcji 4. Moduł bezpieczeństwa Współczynnik bezpieczeństwa taśmy (BSF) stosowany do doboru wymaganej wytrzymałości taśmy przenośnikowej na rozciąganie w kierunku wzdłużnym jest wyznaczany standardowo według norm (np. DIN 22101). BSF taśmy z linkami stalowymi bazuje na wartości maksymalnej siły napięcia taśmy w ruchu ustalonym, spadku wytrzymałości w złączach (wyznaczonych laboratoryjnie w latach 60. XX wieku na politechnice w Hanowerze) oraz oszacowaniu nadwyżki siły napięcia w stanach nieustalonych i spowodowanej oporami skupionymi i warunkami eksploatacji. Doświadczenia użytkowników wskazują na znaczne przeskalowanie wytrzymałości taśm z linkami stalowymi szczególnie na długich, wysokowydajnych przenośnikach. W inteligentnym systemie do diagnostyki taśm możliwe jest wyznaczanie i monitorowanie eksploatacyjnego współczynnika bezpieczeństwa taśm (OBSF). Służy do tego moduł bezpieczeństwa, który ściśle współpracuje z oprogramowaniem do obliczania przenośników taśmowych QNK-TT. W programie QNK-TT opory ruchu przenośnika są obliczane metodą podstawową (wg normy DIN 22101) lub dokładną metodą oporów jednostkowych, niezależnie dla poszczególnych obiektów trasy: zestawów krążnikowych, bębnów, punktów nadawy urobku i urządzeń czyszczących. Program pozwala również na analizę wpływu doboru i ustawień urządzeń rozruchowych i napinających na wartość nadwyżki dynamicznej sił w taśmie w stanach nieustalonych. W celu doboru mocy napędu i wytrzymałości taśmy należy wykonać szereg wariantowych obliczeń danego przenośnika, przyjmując jako wiarygodne najbardziej niekorzystne warunki jego pracy (obciążenie urobkiem, niska temperatura, konieczność rozruchu w pełni załadowanego przenośnika, niedomagania obsługi powodujące zbieganie taśmy i strugi urobku itd.).

162 Za pomocą QNK-TT wyznaczane są dla danego przenośnika wartości maksymalnej siły w taśmie, a na podstawie macierzy uszkodzeń taśmy w module bezpieczeństwa obliczany jest współczynnik koncentracji naprężeń w odcinkach taśmy w celu wyznaczenia aktualnej wytrzymałości na rozciąganie. Dla przyjętych, granicznych poziomów siły maksymalnej określane są 3 wartości poziomu bezpieczeństwa: OBSF(Tmax) >1 eksploatacja bezpieczna w każdych warunkach, OBSF(Takt) >1 eksploatacja bezpieczna w aktualnych warunkach konieczne podjęcie działań naprawczych, OBSF(Tmod) >1 eksploatacja bezpieczna nadal jest możliwa, ale pod warunkiem ograniczenia obciążenia przenośnika (według wskazań), OBSF(Tmod) <1 eksploatacja niebezpieczna bezwzględna konieczność zatrzymania przenośnika. Poziomy bezpieczeństwa odcinków taśmy są prezentowane graficznie (rys. 9). Rys. 9. Widok okna głównego modułu bezpieczeństwa

163 5. Moduł przecięć wzdłużnych Rozcięcie wzdłużne to szczególny przypadek uszkodzenia katastroficznego, którego wystąpienia nie można w żaden sposób przewidzieć. Wykrycie następuje w trakcie jego powstania, a dokładniej mówiąc, po pewnym czasie jego trwania. Widoczny efekt możliwy, co prawda, do wykrycia przez kosztowne rozwiązanie stosujące metodę ultradźwiękową [18], można uzyskać już przy bardzo małych rozcięciach. Jednak wspomniane rozwiązanie, oprócz wysokich kosztów, wymaga bardzo dokładnej kalibracji do danego typu taśmy zainstalowanej na konkretnym przenośniku. Rozwiązanie takie zmusza użytkowników do stosowania jednego typu taśmy na całym przenośniku (od jednego producenta o tych samych cechach konstrukcyjnych), zaś naprawy wykonane po kalibracji systemu mogą powodować powstanie fałszywych alarmów zwiększających koszty eksploatacji. Proponowane przez autorów rozwiązanie można stosować do wszystkich typów taśm, różniących się znacznie cechami konstrukcyjnymi (grubość okładek, średnica i podziałka linek, ilość przekładek). Nie wymaga również stosowania taśm specjalnej konstrukcji, np. z wbudowanymi pętlami indukcyjnymi, co zwiększa uniwersalność i możliwości zastosowania w praktyce. Działanie modułu opiera się na ciągłym pomiarze szerokości taśmy, która w przypadku rozcięć wzdłużnych ulega zmniejszeniu lub zwiększeniu w stosunku do średniej szerokości rejestrowanej w trakcie normalnej pracy, co pokazano na rys.10. Rys. 10. Schemat zmian szerokości taśmy w przypadku wystąpienia rozcięcia wzdłużnego Żeby system mógł prawidłowo rozpoznać rozcięcie, jego długość musi być na tyle duża, aby nastąpiła znaczna (niezbędne badania doświadczalne w celu przyjęcia odpowiednich progów) zmiana szerokości taśmy. Szerokość taśmy może ulec zmniejszeniu (przenośnik pusty) bądź zwiększeniu (przenośnik załadowany). W celu wyeliminowania fałszywych alarmów należy w trakcie pomiaru rejestrować stopień wypełnienia taśmy urobkiem, co jest realizowane za pomocą czujnika wypełnienia niecki. Obecnie system jest w fazie testów na stanowisku badawczym z układem dwóch czujników mechatronicznych, tzw. bramka pomiarowa (rys. 11).

164 Rys. 11. Zdjęcie bramki pomiarowej systemu w trakcie pomiarów na przenośniku testowym Poza funkcją pomiaru szerokości taśmy, system dostarcza także informacji o zbieganiu taśmy oraz o uszkodzeniach obrzeży. Rozwiązanie finalne dla zwiększenia pewności wszczęcia alarmu będzie wyposażone w dwie bramki pomiarowe. 6. Moduł analizująco-decyzyjny z raportowaniem W ramach warstwy wspomagania decyzji w zarządzaniu eksploatacją wspartą CBM można wyróżnić dwie główne kategorie [11]: 1) procedury diagnozowania (obejmujące wykrywanie, lokalizację i identyfikację uszkodzeń) oraz 2) procedury prognozowania (polegające na przewidywaniu momentu awarii przed jej wystąpieniem). Na obecnym etapie opracowany moduł diagnostyczny jest de facto modułem detekcji zmiany sygnału, która związana jest z uszkodzeniem. Miarą uszkodzenia, stosowaną na potrzeby detekcji, jest amplituda sygnału (czym większa tym większe uszkodzenie). Dokładne relacje uszkodzenie-postać sygnału są ciągle przedmiotem badań. Prace Kwaśniewskiego, Machuli, Domańskiego, Błażeja i innych [11-14, 15, 16] wykazały, że różna postać uszkodzenia rdzenia daje różne postacie sygnału, ale ich model/opis matematyczny, będący podstawą automatycznego rozpoznania, nie jest znany. Zastosowanie technik modelowania, rozpoznawania zaburzeń w szeregach

czasowych, ich klasyfikacji, to zadania, w których metody sztucznej inteligencji są powszechnie stosowane, np. w sygnałach ECG/EEG [17]. W przypadku prognozowania zadanie sprowadza się do wyznaczenia czasu wystąpienia awarii (lub pośredniego stanu, np. ostrzegawczego). Zadanie prognozy może dotyczyć prawdopodobieństwa wystąpienia awarii (nawiązanie do krzywej wannowej), amplitudy zaburzenia pochodzącego od konkretnego uszkodzenia lub obrazu odcinka taśmy, opisanego macierzą symptomów. Wyniki przeprowadzonych analiz (poziom uszkodzeń, liczba złączy, długości odcinków itp.) i symulacji (prognoza czasu pracy, współczynnik bezpieczeństwa) przedstawiane są w module analizująco-decyzyjnym. Moduł ten ma na celu syntetyczne, a jednocześnie obrazowe przedstawienie wyników, mające ułatwić podjęcie trafnych decyzji o dalszych losach taśmy. Dane z systemów wizyjnego i magnetycznego zostają w tym module połączone, w celu umożliwienia analiz porównawczych (rys. 13). 165 Rys. 13. Widok uszkodzenia zarejestrowanego w obu systemach magnetycznym i wizyjnym Na tym etapie projektu opracowano również moduł raportowania, który zawiera szereg podstawowych informacji technicznych o samym pomiarze oraz graficzne i tabelaryczne zestawienie wyników przeprowadzonych analiz. Widok strony modułu raportowania przedstawiono na rys. 14.

166 Rys. 14. Przykładowa strona raportu

Podsumowanie W pracy przedstawiono działanie inteligentnego systemu do zarządzania eksploatacją taśm przenośnikowych w przedsiębiorstwie górniczym z wykorzystaniem podejścia CBM. Ze względu na różne typy danych, jakie mogą być stosowane, wykorzystano modułową strukturę systemu. Moduły są opcjonalne (magnetyczny, wizyjny, bezpieczeństwa, prognostyczny, przecięć wzdłużnych itd.). Wykorzystanie wszystkich danych daje szanse zastosowania fuzji danych i może znacznie poprawić efektywność wykrywania uszkodzeń, prognozowania trwałości taśm i zapewnić bezpieczną eksploatację. Warto zaznaczyć, że ze względu na rosnącą rolę przenośników taśmowych jako głównych dróg odstawy, w dodatku pozbawionych rezerwowania, konieczność wspomagania zarządzania eksploatacją przenośników taśmowych przez zaawansowane systemy monitorowania i diagnostyki stanu jest ostatnio silnie podkreślana w literaturze branżowej [19, 20]. Dotychczasowe doświadczenia w zakresie zarządzania eksploatacją układów napędowych przenośników doprowadziły do przesłanki co do zastosowania systemu GIS jako platformy integrującej, zarządzającej i udostępniającej dane, niezbędne w procesie zarządzania eksploatacją. Duża liczba danych, w tym danych różnych typów, narzuca konieczność wspomagania procesów decyzyjnych metodami sztucznej inteligencji. Artykuł powstał w ramach projektu rozwojowego w ramach Programu Badań Stosowanych w ścieżce A, pt.: Inteligentny system do automatycznego badania i ciągłej diagnozy stanu taśm przenośnikowych. 167 Bibliografia [1] Błażej R., Jurdziak L., Hardygóra M., Zimroz R., Bujak C., Salata R., Domański A., Kurp Ł., 2014, Diagnostyka taśm przenośnikowych z linkami stalowymi system HRDS i jego wdrożenie, Mining Science, vol. 21, nr spec. 2, s. 15-24. [2] Błażej R., 2014, A high-resolution system for automatic diagnosing the condition of the core of conveyor belts with steel cords: XIII International Technical Systems Degradation Conference, Liptovský Mikuláš, 23-26 April 2014 [ed. Jędrzej Mączak]. Warszawa: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne: Paweł Zimniak Peritia Pracownia Poligraficzna, cop., s. 61-65. [3] Błażej R., Jurdziak L., Zimroz R., Hardygóra M., Kawalec W., 2013, Investigations of conveyor belts condition in the Institute of Mining Engineering at Wroclaw University of Technology, [w:] 23rd World Mining Congress [Dokument elektroniczny]: Montreal, Canada, August 11-15, 201. [4] Błażej R., Jurdziak L., Zimroz R., 2013, Novel approaches for processing of multichannels NDT signals for damage detection in conveyor belts with steel cords, Key Engineering Materials, 2013, vol. 569/570, s. 978-985, 10th International Conference on Damage Assessment of Structures (DAMAS 2013), July 8-10, 2013, Dublin, Ireland. [5] Błażej R., Jurdziak L., 2013, Możliwości wykorzystania systemów wizyjnych do oceny stanu taśm przenośnikowych i złączy w kopalniach podziemnych, XXII Szkoła Eksploatacji Podziemnej [Dokument elektroniczny]: materiały konferencyjne, Kraków, 18-22 lutego 2013, Kraków: Szkoła Eksploatacji Podziemnej, s. 1-14. [6] Błażej R., Jurdziak L., Zimroz R., Hardygóra M., Kawalec W., 2012, Inteligentny system do automatycznego badania i ciągłej diagnozy stanu taśm przenośnikowych cele i założenia projektu badawczego, Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze, nr 4, s. 10-16.

168 [7] Błażej R., Hardygóra M., Jurdziak L., 2012, Optyczne urządzenie do wizualnej oceny stanu powierzchni taśm przenośnikowych, II Międzynarodowy Kongres Górnictwa Rud Miedzi [Dokument elektroniczny]: Perspektywy i kierunki rozwoju, materiały konferencyjne, Lubin, 16-18 lipca 2012, Wyd. KGHM CUPRUM, s. 244-253. [8] Komander H., Hardygóra M., Bajda M, Komander G., Lewandowicz P., 2014, Assessment methods of conveyor belts impact resistance to the dynamic action of a concentrated load, Eksploatacja i Niezawodność Maintenance and Reliability; 16 (4), s. 579-584. [9] Komander H., Bajda M., Komander G., Paszkowska G., 2014, Effect of Strength Parameters and the Structure of Steel Cord Conveyor Belts on Belt Puncture Resistance, Applied Mechanics and Materials, vol. 683, s. 119-124. [10] Błażej R., Domański A., Jurdziak L., Martyna M., 2014, Prognozy zmian stanu rdzenia taśm typu ST na podstawie czasu pracy odcinków taśm i długości przenośnika, Mining Science, vol. 21, nr spec. 2, s. 5-14. [11] Błażej R., Jurdziak L., Hardygóra M., Zimroz R., 2013, Propozycja metody przetwarzania wielowymiarowego sygnału NDT na potrzeby oceny stanu technicznego taśmy z linkami stalowymi, Górnictwo Odkrywkowe, R. 54, nr 3/4, s. 93-98. [12] Błażej R., Jurdziak L., Zimroz R., 2013, Novel approaches for processing of multichannels NDT signals for damage detection in conveyor belts with steel cords, Key Engineering Materials, vol. 569/570, s. 978-985. [13] Rafajłowicz E., Rafajłowicz W., 2010, Wstęp do przetwarzania obrazów przemysłowych [Dokument elektroniczny], Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, s. 235, http://www.dbc.wroc.pl/publication/13832. [14] Domański A., Praca inżynierska, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej. [15] Machula T., 2011, Opracowanie metody ciągłej analizy stanu technicznego taśm przenośnikowych z linkami stalowymi, praca doktorska Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Katedra Transportu Linowego Akademii Górniczo-Hutnicza, Kraków. [16] Kwaśniewski J., 2010, Sztuczna inteligencja w systemie monitorowania stanu technicznego taśm z linkami stalowymi, Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze, nr 3 (2010), s. 32-35. [17] Tak-chung Fu, A review on time series data mining, Engineering Applications of Artificial Intelligence 24/1, 2011, 164 181, DOI: 10.1016/j.engappai.2010.09.007 [18] http://www.beltscan.com/belt-guard-10k-rip-detector-for-steel-cord-belts.html [19] Carter R.A., 2014, Common carriers, Engineering & Mining Journal, October. [20] Schools T., 2015, Condition monitoring of critical mining conveyors, Engineering & Mining Journal, March.