Automatic analysis of thermograms as a means for estimating technical of a gear system

• Autorzy: Błażej R. , Sawicki M. , Konieczna M. , Kozłowski T. , Kirjanów A.

Warianty tytułu

PL

Automatyczna analiza obrazów termowizyjnych do oceny stanu technicznego przekładni zębatej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

All objects whose temperature is above absolute zero emit infrared radiation in the wavelength range of 740 nm to 1 mm. This range is between radio waves and visible light. This phenomenon related to thermal radiation is used in thermal imaging methods to measure values and distribution of temperatures on an inspected object. Thermal imaging method was also used to inspect a two-stage gear system from a power transmission system of a belt conveyor located in an underground mine. Performing repairs in favorable time or preparing for failures contributes to the shortening of standstill periods and therefore to the minimizing of financial losses caused by purchasing replacement parts and unintended emergency stops. Processing of thermograms was done with the use of ThermoVision Processing software, which was designed at Machinery Systems Division, Wroclaw University of Technology, in particular for thermal imaging diagnostics of gear systems. The software automatically identifies gear-wheels and divides the gear system into predefined areas - Ar01 to Ar10. It allows for processing single files and whole folders. The inspection allowed to create object characteristics and specify its temperatures during steady work, which will serve as point of reference when the inspection is repeated at intervals of approximately several months. As a result, significant changes of the gear’s condition will become detectable, by calculating the difference between average temperatures for each area at two measurements. Temperature measurements are possible not only on the gear system but also on the motor shaft and the drive drum shaft. In the future, creating an application that would enable processing images of those parts will allow for multidimensional analysis of belt conveyor power transmission systems.

PL

Wszystkie obiekty o temperaturze większej od zera bezwzględnego emitują promieniowanie podczerwone o długości fal w zakresie od 740 nm do 1 mm. Zakres ten zawiera się pomiędzy falami radiowymi a światłem widzialnym. Zjawisko związane z promieniowaniem cieplnym wykorzystuje się w metodach termowizyjnych do pomiaru wartości i rozkładu temperatur na badanym obiekcie. Metodą termowizyjną zbadano dwustopniową przekładnię zębatą z układu napędowego przenośnika taśmowego znajdującego się w kopalni podziemnej. Wykonywanie naprawy w odpowiednim czasie lub przygotowanie się do awarii przyczynia się do skrócenia czasu przestojów, a tym samym zminimalizowania kosztów związanych z zakupem nowych części i niezamierzonymi przerwami w pracy. Do przetworzenia termogramów z badań posłużono się programem ThermoVision Processing, który został opracowywany w Zakładzie Systemów Maszynowych Politechniki Wrocławskiej specjalnie na potrzeby diagnostyki termowizyjnej przekładni. Oprogramowanie automatycznie identyfikuje koła zębate oraz dzieli przekładnię na wcześniej zdefiniowane obszary - od Ar01 do Ar10. Możliwe jest przetwarzanie za jego pomocą zarówno pojedynczych plików jak i całych katalogów. Badania umożliwiły stworzenie charakterystyki obiektu wraz z wyszczególnieniem temperatur w trakcie jego ustabilizowanej pracy co stanowić będzie punkt odniesienia, gdy pomiary zostaną powtórzone w odstępie najlepiej kilkumiesięcznym. Możliwe będzie wówczas określenie istotnych zmian stanu poprzez obliczenie różnicy średnich temperatur w każdym obszarze dla dwóch pomiarów. Oprócz przekładni zębatej możliwe jest wykonanie pomiarów temperatury na wale silnika i wale bębna napędowego. Stworzenie aplikacji do przetwarzania obrazów pochodzących z tych podzespołów pozwoli w przyszłości na wielowymiarową analizę stanu układów napędowych przenośnika.

Słowa kluczowe

EN

thermal imaging; diagnostics; failure detection; gear system; belt conveyor; infrared camera

PL

termografia; diagnostyka; wykrywanie uszkodzeń; przekładnia; przenośnik taśmowy; kamera termowizyjna

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 17, No. 2
• Strony: 43--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Błażej R.

• Wroclaw University of Technology, Machinery Systems Division, Na Grobli 15, 50-421 Wroclaw, Poland

autor

Sawicki M.

• KGHM CUPRUM Ltd CBR, Sikorskiego 2-8, 53-659 Wroclaw, Poland

autor

Konieczna M.

• Wroclaw University of Technology, Machinery Systems Division, Na Grobli 15, 50-421 Wroclaw, Poland

autor

Kozłowski T.

• Wroclaw University of Technology, Machinery Systems Division, Na Grobli 15, 50-421 Wroclaw, Poland

autor

Kirjanów A.

• Wroclaw University of Technology, Machinery Systems Division, Na Grobli 15, 50-421 Wroclaw, Poland

Bibliografia

• [1] Bartelmus W. Mining Machines Diagnostics (in Polish), Wydaw. Śląsk, Katowice 1998.
• [2] Fidali M. An idea of continuous thermographic monitoring of machinery. 2008; 9th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography, Krakov, Poland.
• [3] Pieczonka Ł, Szwedo M, Uhl T L. Thermal imaging methods of damage detection (in Polish) PAK vol. 55, no. 9/2009.
• [4] Zimroz R. A method for diagnostics of multi-stage gear mechanisms in belt conveyor power transmission systems using modeling (in Polish), Wrocław 2002.
• [5] Infrared cameras for use in industry. http://www.kamerytermowizyjne.co/SUR_catalog_PL.pdf
• [6] www.irtraining.eu
• [7] Eliasson J, Kyusakov R, Martinsson PE, Eriksson T, Oeien C. An internet of things approach for intelligent monitoring of conveyor belt rollers. 2013; 10th International Conference on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies 2013, CM 2013 and MFPT 2013 Vol. 2: p. 1096-1104.
• [8] Sadhu PK, Chattopadhyaya S, Chatterjee TK, Mittra DK. Online monitoring and actuation for curing of rubber conveyor belts. 2008; Journal of the Institution of Engineers (India): Mechanical Engineering Division 89: p. 31-35.
• [9] Zhang X, Fan TN, The research of distribute temperature monitoring system early warning fire in coal belt conveyor. 2012; Advanced Materials Research 548: p. 890-892. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.548.890.
• [10] Wei Y, Wu W, Liu T, Sun Y. Study of coal mine belt conveyor state on-line monitoring system based on DTS. 2013; Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering 8924: Article number 89242I. DOI: 10.1117/12.2034277.
• [11] Kuttalakkani M, Natarajan R, Singh AK, Vijayakumar J, Arunan S, Sarojini L. Sensor based effective monitoring of coal handling system (CHS). 2013; International Journal of Engineering and Technology 5/3: p. 2432-2435.
• [12] Bongers DR, Gurgenci H. Fault Detection and Identification for Longwall Machinery Using SCADA Data. 2013; Complex System Maintenance Handbook, Springer Series in Reliability Engineering: p. 611-641. DOI: 10.1007/978-1-84800-011-7_25.
• [13] Balageas D, Maldague X, Burleigh D, Vavilov VP, Oswald-Tranta B, Roche JM, Pradere C. Carlomagno GM. Thermal (IR) and Other NDT Techniques for Improved Material Inspection. 2016; Journal of Nondestructive Evaluation 35:18. DOI: 10.1007/s10921-015-0331-7.
• [14] Karvelis P, Georgoulas G, Stylios CD, Tsoumas IP, Antonino-Daviu JA, Ródenas MJP, Climente-Alarcón V. An automated thermographic image segmentation method for induction motor fault diagnosis. 2014; Industrial Electronics Society, IECON 2014 - 40th Annual Conference of the IEEE: p. 3396-3402.
• [15] Bojarczak P, Lesiak P. Visual system diagnosing the state of elements fastening the rail to the sleepers. 2011; PAK vol. 57, 12/2011: p. 1605-1607.
• [16] Barański M, Polak A. Thermal diagnostic in electrical machines. 2011; Electrical Review, no. 10/2011: p. 305-308.
• [17] Thorsen OV, Dalva M. Failure identification and analysis for high voltage induction motors in the petrochemical industry. 1999; IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 35, no. 4: p. 810-818. DOI: 10.1109/28.777188.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.