수평 이송 시 컨베이어 벨트의 두께 측정을 위한 혁신적인 진단 장치

Jun 23, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 7212(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

컨베이어에서 벨트를 떼어내 실험실 조건에서 테스트할 필요 없이 수평 운송에 사용되는 컨베이어 벨트를 진단하는 것은 광산 공장에서 중요한 측면입니다(Jurdziak et al., Adv Intel Syst Comput, 835:645-654, 2019) . 현재 테스트를 통해 컨베이어 벨트 커버의 현재 두께에 대한 지식을 얻으면 가속화된 변경을 제어할 수 있습니다. 또한 컨베이어 작동 중 긴급 정지를 방지하고 경제적으로 정당한 작동 중단 계획을 가능하게 합니다. 이 기사는 NCBR 프로젝트(No. 0227 / L-10/2018 [LIDER 프로그램, Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze, 1)의 일부로 구현된 움직이는 컨베이어 벨트의 두께를 측정하기 위한 폴란드 최초의 모바일 장치의 개념을 제시합니다. (47)/2020, pp. 60–61]), 또한 장치의 실험실 버전 덕분에 얻은 측정 결과를 제시합니다.

컨베이어 벨트의 수명은 운송되는 물질의 유형, 운송 지점의 특수성, 컨베이어 벨트의 길이 및 상태를 포함하여 문헌에 제시된 많은 요소에 따라 달라집니다3. 그림 1은 채굴에 사용되는 벨트 컨베이어의 구성도를 보여줍니다4.

컨베이어 벨트의 다이어그램.

컨베이어에서 가장 비싸고 긴급한 부분은 벨트입니다. 그 비용은 전체 컨베이어 비용의 약 60%에 달하는 것으로 추산됩니다5. 운전 중에는 다양한 운전조건(온도, 분위기, 하중, 자외선, 벨트 장력, 마찰력, 마찰력, 마찰력, 마찰력)에 따라 마모, 늘어남, 찢어짐, 절단, 균열, 박리, 불균일한 작업조건 등 내구성이 크게 저하되는 불리한 현상에 노출됩니다. ). 컨베이어 벨트 제조업체의 요구 사항은 벨트를 고품질 제품으로 정의하며 이는 결국 비용으로 이어집니다. 더 중요한 것은 제거가 가능할 때 가능한 불규칙성을 진단하고 신속하게 감지하는 것입니다. 벨트 컨베이어의 잠재적인 고장은 수리뿐만 아니라 운송의 강제 중단 및 생산 손실과 관련된 비용을 발생시킵니다5,6.

NDT(비파괴 검사)의 특이성은 물체(여기서는 컨베이어 벨트)를 검사하는 동안 품질이 저하되지 않고 구조와 특성이 변하지 않는다고 가정합니다. NDT 기반 방법은 벨트 컨베이어의 기술 상태 진단에 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다7. 이전 연구에서는 벨트8,9,10,11,12,13,14,15,16,17, 드라이브18, 아이들러19 또는 기어박스20,21 등 컨베이어의 개별 구성 요소에만 중점을 두었습니다.

전 세계의 많은 연구자들이 컨베이어 벨트 진단을 위한 다양한 시스템을 개발했습니다5. 사용 가능한 방법 중 일부는 커버 상태를 진단하는 데 사용되며, 다른 방법은 고무 내부 강철 코어의 손상을 감지하는 데 사용됩니다22,23. 인더스트리 4.0 시대에는 테스트 대상에 센서를 설치하고 데이터를 수집해 처리하는 방식이 연구 프로세스의 개선과 작업 지점의 연속성 및 다양한 유형의 위협에 대한 통제로 이어진다1.

브로츠와프 과학기술대학교에서 구현된 프로젝트의 목적은 두께를 측정하고 컨베이어 벨트의 가로 및 세로 프로파일 변화를 평가하는 새로운 장치를 개발하고 산업용 버전을 만드는 것입니다.

설계된 장치의 가장 중요한 부분은 초음파 거리 센서입니다. 센서는 두 개의 압전 요소로 구성됩니다. 하나는 송신기 모드이고 다른 하나는 수신기 모드입니다. 송신기는 인간의 귀가 들을 수 있는 상한(20kHz 이상)의 주파수를 갖는 초음파, 즉 공간을 통해 전파되고 장애물에 반사되는 초음파를 방출합니다. 에코는 수신기에 의해 포착되며, 센서 내부에서 측정된 파동 전송부터 수신까지의 시간에 따라 센서와 장애물 사이의 거리가 명확하게 결정됩니다. 방출된 초음파는 매질의 매개변수(주로 온도뿐 아니라 습도)에 따라 일정하고 알려진 속도로 공기를 통해 전파됩니다. 음파는 기계적 파동이므로 매질의 교란으로 전파됩니다. 온도는 분자의 평균 운동 에너지로 정의됩니다. 따라서 온도의 변화는 분자의 속도와 파동 전파 속도를 변화시킵니다. 온도에 따라 초음파의 가변 속도를 보상하기 위해 초음파 센서에는 온도 보상 기능이 내장되어 있습니다.