Development of a new method of inspecting wire ropes in belt conveyors

• Autorzy: Kwaśniewski J. , Machula T.

Warianty tytułu

PL

Rozwój metody badania linek stalowych taśm przenośnikowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Belt conveyors belong to a group of transport facilities operated in a continuos mode. They are in tended for transporting fine-grained or loose materials and are often used in underground and open-cast mines, in construction, storing facilities and in process lines. Depending on the belt type, the conveyors are divided into two groups: those with a steel-rubber belt and those where the belt core is made of cloth. Of major interest is the first group, that is installations complete with belts with cured steel wires, in widespread use in the extractive industry. Like every other man-made products, conveyor belts have a limited service life which depends on the technology of manufacturing and the operating conditions. According to the manufacturers, currently produced belts offer a guaranteed performance quality for 3-6 years. When proper maintenance procedures are put in place supported by regular inspections of the belt condition, the guaranteed service life might exceed 10 years. However, when the basic operating and maintenance principles are not observed, the service life is likely to get shortened due to damage. The fundamental issue in safe operation and maintenance of conveyor belts is a reliable diagnosis of their working condition. New diagnostic problems appear when handling new type constructions, such as those complete with brokers - i.e. reinforcing elements made of steel and placed above the ropes in the shape of a steel Fleximat net or as small diameter wires. As conveyor installations must be dependable and wholly reliable, conveyor belts have to be inspected frequently and regularly, to avoid major breakdowns and failures due to belt breaking, which brings about considerable financial losses to the company as the installation has to be shut down whilst the conveyor belt is being replaced or repaired. Magnetic inspection is a state-of-the art method of assessing the rope condition whilst in normal service, moreover the results prove to be adequate and reliable. Magnetic inspection tests are performed by specialists from the Department of Ropeway Transport of the Faculty of Mechanical Engineering and Robotics of AGH-UST in Krakow. Magnetic inspections of conveyor belts with steel ropes have been performed for more than ten years, yet the problems involved in quantitative evaluation of their safety features have not been fully solved yet. In order to assure an unambiguous and precise interpretation of the magnetic inspection data, the idea was put forward to model all potential rope defects, those occurring at the stage of design and during their service life.

PL

Przenośniki taśmowe, zwane również taśmociągami, zaliczane są do cięgnowych urządzeń transportowych pracujących w sposób ciągły. Zwykle zadaniem tych obiektów technicznych jest transport materiałów drobnych oraz sypkich. Wykorzystywane są głównie w kopalniach podziemnych a także odkrywkowych, jak również w budownictwie, czy wreszcie w magazynach, oraz liniach produkcyjnych. Cechą tych urządzeń jest to, że urobek czy ładunek jest transportowany na powierzchni taśmy o specjalnej budowie, względem której materiał przenoszony pozostaje nieruchomy. Przenośniki ze względu na rodzaj zastosowanej taśmy możemy podzielić na urządzenie z taśmą stalowo-gumową oraz taką, gdzie rdzeń stanowi tkanina. Jednak w tym artykule szczególną uwagę poświęcono pierwszemu rodzajowi taśm z zawulkanizowanymi linkami stalowymi, który odgrywa kluczową rolę w przemyśle wydobywczym. Taśmy przenośnikowe, jak każdy produkt wytworzony przez człowieka, posiadają swoją określoną trwałość. Zależy ona między innymi od poziomu technologii produkcji oraz od warunków jej eksploatacji. Obecnie produkowane taśmy, według rozpoznań prowadzonych przez producentów, mają okres gwarantowanej jakości przez około 3-6 lat. Jednak wiele czynników, takich jak na przykład dbałość ze strony użytkownika, częste kontrole stanu technicznego przedłużają ten okres do kilkunastu lat. Natomiast nieprzestrzeganie podstawowych zasad związanych z eksploatacją może doprowadzić do znacznego skrócenia trwałości taśmy w wyniku powstałych uszkodzeń. Dlatego też zasadniczą kwestią związaną z bezpiecznym funkcjonowaniem urządzenia są badania mające na celu zdiagnozowanie stanu technicznego tych obiektów. Częste wizualne kontrolowanie długich taśm jest niepraktyczne, a pewien rodzaj uszkodzeń jest trudny do wykrycia metodą wizualną. Dlatego też konieczne stało się zastosowanie metody magnetycznej do kontrolowania i diagnozowania zjawisk zachodzących wewnątrz taśmy, a w szczególności połączeń linek oraz ich stanu technicznego. Na skutek ciągłej eksploatacji urządzenia wielokrotnie zdarzają się uszkodzenia, które wpływają w zna czący sposób na żywotność takiej taśmy. Spadający na taśmę urobek w postaci większych brył powoduje przecięcia wkładek gumowych, a niejednokrotnie również uszkodzenie zawulkanizowanych wewnątrz linek stalowych. Obecnie coraz więcej problemów w diagnozowaniu taśm dostarczają nam nowe konstrukcje taśm, zwłaszcza te z tzw. "brokerami", czyli stalowymi wzmocnieniami umieszczonymi tuż nad linkami, wyko nanymi najczęściej w postaci stalowej siatki typu Fleximat lub też w postaci linek o mniejszej średnicy. Ze względu na podniesienie niezawodności pracy systemów przenośnikowych koniecznym staje się diagnozowanie taśm w krótkich odstępach czasu, ustrzegając się tym samym poważniejszych awarii i przestojów związanych z zerwaniem taśmy. Wystąpienie takich zdarzeń powoduje ogromne straty finansowe dla przedsiębiorstw związanych z przestojem a także naprawą lub wymianą uszkodzonej taśmy. Obecnie jedna z najbardziej zaawansowanych metod jest defektoskopia magnetyczna, która pozawala na ocenę stanu linek w trakcie normalnej eksploatacji a uzyskiwane wyniki badań gwarantującej pełną użyteczność. Takie badania prowadzone są przez pracowników Katedry Transportu Linowego, Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. W procesie diagnozowania zaistniała możliwość identyfikacji uszkodzeń taśm takich jak złomy zmęczeniowe drutów, przerwanie ciągłości splotek, wady fabryczne, zużycie korozyjne odspojonych linek i obserwację połączeń taśmy. Identyfikacja tych wad i uszkodzeń umożliwia eliminację zużytych fragmentów taśmy oraz ich naprawę. Ocena stanu taśm przenośnikowych z linkami stalowymi za pomocą głowicy pomiarowej sprzężonej z defektografem umożliwia ilościową interpretację wielkości ubytku przekroju nośnego linek. Pomimo, że badania magnetyczne taśm przenośnikowych z linkami stalowymi są wykonywane od kilkunastu lat, problem ilościowej ich oceny bezpieczeństwa nie jest do końca rozwiązany. Dla jednoznacznej i dokładnej interpretacji wyników zrodziła się koncepcja zamodelowania wszystkich możliwych uszkodzeń, jakie mogą wystąpić w linkach podczas eksploatacji. Jednakże ze względu na zbliżony kształt otrzymanego sygnału pochodzącego od różnych modeli uszkodzeń, konieczna jest gruntowna zmiana właściwości metrologicznych aparatury. Ma to zastosowanie zwłaszcza dla taśm przenośnikowych z "brokerami", które wywołując zaburzenie pola magnetycznego w głowicy, utrudniają a wręcz często uniemożliwiają prawidłową interpretację występujących w linkach stalowych zmian ich stanu technicznego. W artykule przedstawiono analizę obwodu magnetycznego głowicy i jej model matematyczny. Z wykorzystaniem tego modelu matematycznego opracowano prototyp obwodu magnetycznego głowicy pomiarowej, która znalazła zastosowanie w badaniu przenośników posiadających wzmocnienia w postaci siatki stalowej.

Słowa kluczowe

EN

diagnostics; magnetic testing

PL

diagnostyka; badania magnetyczne

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 51, no 2
• Strony: 231--240
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kwaśniewski J.

autor

Machula T.

• Katedra Transportu Linowego, Wydział Inżynierii Mechanicznej I Robotyki, Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• Antoniak, J., 2000. Taśmy gumowe trudno palne z linkami stalowymi stosowane w górnictwie podziemnym. Materiały konferencyjne Fabryki Taśm Transportowych STOMIL Wolbrom. S.A 2002 z X Międzynarodowego Sympozjum, Zakopane.
• Arnold, R.R., 1969. Rascet i projektirowanie magnitnych sistem z postojannymi magnitami. Moskwa.
• Belov, K.P., 1992. Zjawiska w materiałach magnetycznych, Warszawa, PWN.
• Elbaum, J., 1959. Obwody magnetyczne, Warszawa, PWT.
• Kwaśniewski, J., 1987. Wpływ parametrów konstrukcyjnych głowic defektografów magnetycznych lin stalowych na ich właściwości metrologiczne. (praca doktorska AGH). Kraków .
• Joźkiewicz, M., 2003. Praca magisterska pod kierunkiem dr hab. inż. J. Kwaśniewskiego, Wydział Inżynierii Materiałowej i Robotyki AGH.
• Robakowski, S:, 2001. Bezpieczna eksploatacja taśm przenośnikowych w zakładach górniczych. Materiały konferencyjne Fabryki Taśm Transportowych STOMIL Wolbrom. S.A 2002 z X Międzynarodowego Sympozjum, Zakopane.