Инновационный диагностический прибор для измерения толщины конвейерных лент в горизонтальном транспорте

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 7212 (2022) Цитировать эту статью

1164 Доступа

3 цитаты

Подробности о метриках

Диагностика конвейерных лент, используемых при горизонтальном транспорте, без необходимости снятия ленты с конвейера и испытания ее в лабораторных условиях – важный аспект на горнодобывающих предприятиях (Jurdziak et al., Adv Intell Syst Comput, 835:645–654, 2019). . Текущие испытания и, таким образом, получение знаний о текущей толщине покрытий конвейерной ленты позволяют контролировать ускоренные изменения. Это также позволяет избежать аварийных остановок работы конвейера и дает возможность экономически обоснованного планирования перерыва в его работе. В статье представлена ​​концепция первого в Польше мобильного устройства для измерения толщины конвейерных лент в движении, реализованная в рамках проекта NCBR (№ 0227/L-10/2018 [программа LIDER, Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze, 1 (47)/2020, стр. 60–61]), а также представлены результаты измерений, полученные благодаря лабораторному варианту прибора.

Срок службы конвейерной ленты зависит от многих факторов, представленных в литературе3, включая тип транспортируемого материала, специфику точки транспортировки, а также длину и состояние конвейерной ленты. На рисунке 1 представлена ​​конструктивная схема ленточного конвейера, используемого в горнодобывающей промышленности4.

Схема конвейерной ленты.

Самая дорогая и аварийная часть конвейера – лента. По оценкам, его стоимость составляет около 60% стоимости всего конвейера5. В процессе эксплуатации он подвергается воздействию неблагоприятных явлений, значительно снижающих его долговечность — истиранию, растяжению, разрыву, порезам, растрескиванию, расслоению и неравномерным условиям работы из-за переменных условий эксплуатации (температура, атмосфера, нагрузка, УФ-лучи, сила натяжения ремня, трение). ). Требования к производителям конвейерных лент определяют ленту как высококачественный продукт, что, в свою очередь, отражается на ее стоимости. Тем важнее его диагностика и быстрое обнаружение возможных нарушений, когда их еще можно устранить. Потенциальный выход из строя ленточного конвейера порождает затраты, связанные не только с его ремонтом, но и с вынужденной остановкой транспорта и производственными потерями5,6.

Специфика НК (неразрушающего контроля) предполагает, что в ходе обследования объекта (здесь конвейерной ленты) он не деградирует, а его структура и свойства не изменяются. Методы неразрушающего контроля привлекают все больше внимания в диагностике технического состояния ленточных конвейеров7. Ранее исследования были сосредоточены только на отдельных компонентах конвейера: ремнях8,9,10,11,12,13,14,15,16,17, приводах18, натяжных роликах19 или редукторах20,21.

Многие исследователи по всему миру разработали множество систем диагностики конвейерных лент5. Некоторые из доступных методов используются для диагностики состояния чехлов, другие – для выявления повреждений стального сердечника внутри резины22,23. В эпоху Индустрии 4.0 установка датчика на испытуемый объект, а затем сбор данных и их последующая обработка приводит к улучшению процесса исследования и контролю непрерывности работы точки и различных видов угроз1.

Целью проекта, реализуемого во Вроцлавском политехническом университете, является разработка нового устройства для измерения толщины и оценки изменений поперечного и продольного профиля конвейерных лент, а также создание его промышленной версии.

Важнейшей частью спроектированного устройства является ультразвуковой датчик расстояния. Датчик состоит из двух пьезоэлектрических элементов, один в режиме передатчика, другой в режиме приемника. Передатчик излучает ультразвуковую волну, то есть волну с частотой выше верхнего предела слышимости человеческого уха (выше 20 кГц), которая распространяется в пространстве и отражается от препятствия. Эхо улавливается приемником, а время от передачи волны до ее приема, измеренное внутри датчика, четко определяет расстояние между датчиком и препятствием. Испускаемая ультразвуковая волна распространяется по воздуху с постоянной и известной скоростью, зависящей от параметров среды — главным образом температуры, но также и влажности. Звуковая волна является механической волной, поэтому она распространяется как возмущение среды. Температура определяется как средняя кинетическая энергия молекулы, поэтому изменение температуры меняет скорость молекул и, следовательно, скорость распространения волн. Чтобы компенсировать переменную скорость ультразвуковой волны в зависимости от температуры, ультразвуковые датчики имеют встроенную функцию температурной компенсации24.