W Instytucie Górnictwa Politechniki Wrocławskiej pod kierunkiem dra inż. Ryszarda Błażeja realizowany jest projekt finansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, którego celem jest opracowanie automatycznego zintegrowanego systemu diagnozującego stan taśm przenośnikowych i wspomagającego racjonalną gospodarkę nimi. Na bazie wcześniej stworzonego urządzenia diagnostycznego o nazwie ABCDE (ang. Automatic Belt Condition Diagnostic Eguipment) opracowywanych jest 5 modułów, które mają interpretować w sposób automatyczny (cykliczny lub ciągły) wszelkie dostępne dane o stanie taśm przenośnikowych w celu wskazania zakresu i terminów działań naprawczych, zapobiegania katastroficznym uszkodzeniom taśm oraz wyboru optymalnych momentów ich wymiany. Dane o stanie taśm będą pochodzić ze specjalizowanych systemów informatycznych wspomagających prowadzenie gospodarki taśmami oraz z wielowarstwowych obrazów stanu taśmy (map uszkodzeń) i jej rdzenia z opracowywanego wcześniej urządzenia do wizyjnej rejestracji obrazu okładek taśmy oraz modyfi kowanego, komercyjnego urządzeniami do analizy zmian pola magnetycznego rdzenia taśm typu St. W projekcie wykorzystano wyniki realizowanych prac badawczych i rozwojowych oraz planowanych badań podstawowych, dotyczących modelowania procesu zużywania się taśm przy wykorzystaniu ewolucyjnych algorytmów genetycznych. Obecnie można już użytkować moduł wizyjny i magnetyczny w skali rzeczywistej (moduły A i B). Trwają prace nad dopracowaniem modułów C-E i prowadzone są intensywne testy systemu w warunkach ruchowych wraz kalibracją i doborem parametrów systemu (m.in. poziomów decyzyjnych w indeksie zużycia taśmy), w celu optymalizacji efektów ekonomicznych.

MODUŁ WIZYJNY – A

Moduł ten jest rozwinięciem własnego systemu wizyjnego opracowanego w ramach wcześniej prowadzonych grantów. Urządzenie zostało zamontowane na laboratoryjnym przenośniku do badania stanu taśm przenośnikowych w ruchu. Pozwala na rejestrację frowego obrazu uszkodzeń okładek taśmy o szerokości do 400 mm i obrzeży wraz algorytmami do identyfi kacji uszkodzeń i ich analizy oraz dokładnego pomiaru szerokości taśmy. System został dostosowywany do skali realnych urządzeń transportowych (o szerokości taśmy do 2250-2400 mm) i integruje zebrane dane o uszkodzeniach systemu wizyjnego i magnetycznego z informacjami z innych źródeł, w tym projektowanych czujników mechatronicznych zapobiegających uszkodzeniom katastrofi cznym (np. przecięciom taśmy i zerwaniu obrzeży).

MODUŁ MAGNETYCZNY – B

Drugi moduł wykorzystuje sygnały diagnostyczne z listwy pomiarowej urządzenia do diagnostyki magnetycznej rdzenia taśm typu St. Na rynku dostępnych jest kilka urządzeń o wysokiej rozdzielczości (m.in. BeltGuard, CordGuard, C.A.T. MDR). Moduł będzie współpracował z wybranymi głowicami magnetycznymi i będzie integrował stan uszkodzeń rdzenia z uszkodzeniami okładek i obrzeży zidentyfikowanych w systemie wizyjnym. Przeprowadzana modernizacja urządzenia diagnostycznego systemu EyeQ 6-krotnie zwiększyła rozdzielczość (wzrost liczby torów pomiarowych z 4 do 24) i istotnie poprawiła możliwości identyfikacji uszkodzeń na przekroju taśmy (Błażej i in., 2010). Najnowsze rozwiązania oferują wprawdzie 200 czujników na szerokości taśmy, co zapewnia identyfikację uszkodzeń pojedynczych linek i umożliwia prezentację uszkodzeń w postaci obrazów 2D (co ułatwia wizualną lokalizację uszkodzeń) jednak są zamkniętymi systemami wymagającymi prowadzenia interpretacji uszkodzeń przez wykwalifi kowanego operatora. Uniemożliwia to automatyzację procesu oceny i jej pełnego wykorzystania do wspomagania prowadzenia gospodarki taśmami. Tylko niektórzy producenci głowic magnetycznych podjęli współpracę z zespołem, co pozwala na integrację ich urządzeń z opracowywanym systemem.

MODUŁ PREWENCYJNY – C

Moduł ten będzie wykorzystywał obrazy z modułu wizyjnego i informacje z czujników mechatronicznych, w celu zapobiegania katastroficznym uszkodzeniom taśmy, prowadzącym do postoju awaryjnego. Na skutek wzdłużnego rozcięcia taśmy zazwyczaj dochodzi do zmiany jej szerokości. Może się ona zmniejszyć, gdy rozcięte części nałożą się jedna na drugą lub powiększyć, gdy obie części się rozchylą, np. pod naciskiem urobku. Informacje o zmianie szerokości taśmy, w połączeniu z informacjami z pomiarów systemem wizyjnym i sygnałami z czujników mechatronicznych, wspólnie przetwarzane w systemie ABCDE pozwolą na wysłanie różnych kodów alarmowych (np. w postaci smsa). W sytuacjach krytycznych mogą one posłużyć do prewencyjnego zatrzymania przenośnika, nim dojdzie do rozwinięcia przecięcia na znacznej długości taśmy (czasami rozcięciu ulega cała pętla taśmy). Uszkodzenia takie bywają kosztowne z uwagi na pojawienie się znacznych strat wynikających ze zniszczenia drogiej taśmy, kosztów usunięcia rozsypanego urobku oraz strat spowodowanych wstrzymaniem transportu i dostaw do klientów.

MODUŁ PROGNOZUJACY – D

Czwarty moduł będzie wykorzystywał zapisy stanu uszkodzeń z różnych okresów do predykcji ich rozwoju w przyszłości. Do tego celu wykorzystane zostaną wyniki kolejnych skanów taśmy dokonanych na przestrzeni wielu lat oraz wyniki prac badawczych podstawowych, których celem jest zaadaptowanie ewolucyjnego algorytmu genetycznego, traktującego stany uszkodzeń taśmy jako kolejne stadia rozwoju populacji żywych organizmów. Tempo rozwoju populacji będzie identyfi kowane i dostosowane do rejestrowanych gradientów, zmian stanu uszkodzeń w procesie kalibracji w warunkach ruchowych. Prognozy będą też oparte na innych tradycyjnych i innowacyjnych metodach specjalnie opracowanych i zaadoptowanych na potrzeby projektu, w tym formuły uwzględniające wpływ uszkodzeń punktowych i liniowych na tempo zużywania się taśmy (Jurdziak, Błażej, 2014).

Cały artykuł dostępny w magazynie Surowce i Maszyny Budowlane 4-5/2014

Fot. Budkrusz