Aparatura do badania lin ma w Polsce długą tradycję. Pionierskie prace w tej dziedzinie podjęto w Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, w latach czterdziestych. Pierwszym obiektem, w którym zastosowano regularne badanie liny metodą magnetyczną jest kolej linowa na Kasprowy Wierch w Zakopanem. Póżniej zastosowano te badania powszechnie w górnictwie. AGH wprowadziła głowice pomiarowe z magnesami trwałymi - dzisiaj powszechnie stosowane na świecie rozwiązanie. W 1979 roku firma CNPSS Meraster kupiła licencję na wykorzystanie rozwiązań AGH. Przez 20 lat produkowała licencyjne i własne, nowe przyrządy do badania lin. Metoda AGH, jej głowice i wyroby z marką Meraster znajdują się w ścisłej czołówce światowej w tej dziedzinie. Od lat rozwijane są także metoda i nowe głowice w firmie dr Romana Martyny - LRM. Polska aparatura używana jest na wszystkich kontynentach.

  W połowie 1999 roku założona została nasza firma - Zawada NDT.  Opierając się na doswiadczeniu byłych pracowników CNPSS Meraster, kontynuujemy rozwój aparatury do badania lin, jej produkcję i rozpowszechnianie, w Polsce i na całym świecie. Wspierając się także dorobkiem innych - naukowców, producentów i użytkowników.

    Oferujemy Pańswu pomoc we wdrożeniu stosowania badań magnetycznych lin, dobraniu aparatury stosownie do potrzeb. Zachęcamy do zwracania sie do nas z wszelkimi pytaniami dotyczącymi badania lin i aparatury do tego celu.

    Zachęcamy takze do zapoznania sie z ponizszym artykułem oraz pozostałymi stronami naszej witryny internetowej (niestety, narazie w wersji angielskiej).

Przegląd tendencji w aparaturze do nie niszczących badań lin stalowych na świecie

1. uproszczone, pomocnicze testery do wykrywania i wskazywania miejscowych wad albo ubytków metalicznego pola przekroju poprzecznego; z sygnałem świetlnym lub akustycznym;
2. poważna aparatura z rejestracją na taśmie wykresowej, która nadaje się do szacowania ubytku pola metalicznego przekroju poprzecznego i miejscowych ubytków i która stanowi realną pomoc w określaniu rzeczywistego zużycia lin.

Pierwsza z powyższych kategorii jest tańsza niż druga, a przyrządy są prostymi narzędziami, przeważnie ręcznymi. Przyrządy te czynią wizualne badanie liny wygodniejszym i niezawodniejszym. Czasami, jak tester MD-20, są wyposażone w wyjście do rejestracji sygnałów, które pozwala na zastosowanie ich jako głowic pomiarowych do dokładnego badania liny.

    Druga kategoria aparatury jest przeznaczona do wykonywania dokładnych badań. W połączeniu z badaniami wizualnymi, mogą być one zastosowane do określania kiedy lina powinna być wymieniona. Przeważnie aparatura ta składa się z dwóch składników - głowicy pomiarowej oraz przyrządu przetwarzającego i rejestrującego. Czasami część przetwarzająca sygnały i standardowy rejestrator są dostarczane jako osobne składniki zestawu

    Głowica pomiarowa wprowadza bieżący odcinek liny w stan bliski nasyceniu magnetycznemu i dostarcza sygnały ze swoich czujników. Wszyscy wiarygodni producenci stosują minimum dwukanałowy system detekcyjny -
- jeden kanał do wykrywania miejscowych ubytków np. spowodowanych pękniętymi drutami i wżerami korozyjnymi,
- drugi kanał do wykrywania dłuższych, rozłożonych ubytków metalicznego pola przekroju poprzecznego, spowodowanych korozją i starciami.
Niektóre typy polskich głowic są wyposażone dodatkowo w trzeci kanał - do szacowania głębokości położenia wewnątrz liny miejscowych ubytów.

    Zdolność detekcyjna głowic pomiarowych jest różna w zależności od ich producenta i konstrukcji liny. Zależy ona od zdolności do silnego magnesowania, kształtu koncentratorów magnetycznych w czujniku, zasady działania czujnika.

    W celu pomiaru bieżącej długości liny ( i prędkości względnego ruchu ), kilku producentów dostarcza głowice wyposażone w specjalny przetwornik ruchu liny (albo głowicy) na sygnał elektryczny. Niektórzy producenci używają go do synchronizacji wysuwu taśmy wykresowej z przemieszczeniem liny (albo głowicy). Sygnał ten jest także użyteczny do kompensacji wpływu prędkości na sygnał cewki indukcyjnej.

    Nie obserwuje się ostatnio rewolucyjnych zmian w konstrukcji głowic. Widoczna jest natomiast tendencja do zmniejszania masy głowic, czego przykładem jest głowica nowej generacji opracowana w AGH i głowice LRM.

     Elektronika przetwarzająca zależy od rodzajów czujnika i możliwości sprzętu. Na przykład czujnik halotronowy wymaga kontrolowanego zasilania i kompensacji składowej stałej jego sygnału, a czujnik indukcyjny potrzebuje kompensacji wpływu prędkości. Niektóre przyrządy mają dodatkowe obwody czyniące je wygodniejszymi w stosowaniu np. obwody mierzące długość czy też prędkość liny. W polskich "defektografach" stosowane jest pomocniczo całkowanie jednego z sygnałów w celu ułatwienia interpretacji "gęstych" zapisów sygnałów pochodzących od lokalnych uszkodzeń.

    Jako trzecia część zestawu albo wbudowany w elektroniczną część przetwarzającą, w każdym w pełni użytecznym przyrządzie do nieniszczących badań lin niezbędny jest rejestrator z taśmą wykresową. Przeważnie producenci tych przyrządów na wiecie stosują standandardowe rejestratory, wolnostojące albo moduły do wbudowania. Dobry do tego zastosowania rejestrator musi być wyposażony w sterowanie napędem aby uzyskać dobrą korelację pomiędzy zapisem a liną stalową, przy każdej niekontrolowanej prędkości liny, z zakresu prędkości badania.

Oprócz rejestracji na papierowej taśmie wykresowej, niektórzy producenci stosują dodatkowy zapis na taśmie magnetycznej, przy użyciu układów modulacji i demodulacji częstotliwościowej sygnalów. Odnotowuje się również próby przyłączania głowic pomiarowych do komputerów osobistych za pośrednictwem kart przetworników analogowo-cyfrowych tych komputerów.

    Staraliśmy się w Merasterze stworzyć nowoczesny przyrząd do badań lin, łączący walory użyteczności, podczas oceny liny przeprowadzanej na miejscu, w warunkach "polowych", a równocześnie umożliwiający wykorzystanie techniki komputerowej do wspomagania analizy wyników badań, archiwowania ich i dalszego rozwoju metod oceny lin. W rezultacie powstał omawiany niżej przyrząd -

Defektograf lin stalowych MD120 - nowa jakość w aparaturze do badań lin

Oprócz standardowych własności dobrej aparatury, omówionych wyżej, defektograf MD120 Merasteru ma szereg unikatowych własności, min.:

a) metodę "bieżącej całki" do łatwego odczytu sumarycznego uszkodzenia przy dużym zagęszczeniu miejscowych uszkodzeń,
b) odtwarzanie ostatniego zapisu w powiększeniu-rozciągnięciu ( "zoom"),
c) półprzewodnikową pamięć wykresów,
d) możliwość przenoszenia zapisów do komputera,
e) automatyczne drukowanie opisów na taśmie wykresowej,
f) możliwość automatycznego nastawiania parametrów rejestracji po wprowadzeniu specyficznego kodu liny.

Ponadto, jak wcześniejsze polskie defektografy, ale w odróżnieniu od wieksosci przyrządów produkowanych w innych krajach, umożliwia określanie głębokości położenia wady wewnątrz liny.

Zestaw defektografu, zawierający głowicę (z serii GP, głowicę nowej generacji z AGH albo LRM), wyposażoną w trzykanałowy czujnik, rejestruje sygnały pomiarowe jednocześnie w czterech kanałach pomiarowych :

1) i 2) w dwóch kanałach czujników indukcyjnych ( cewki wewnętrznej i zewnętrznej ) - w celu wykrywania "miejscowych ubytków"; zależność między zarejestrowanymi wartościami w obu tych kanałach wskazuje głębokość położenia wady wewnątrz liny;
3) w jednym kanale sygnału czujnika halotronowego - do wykrywania "rozłożonych ubytków metalicznego pola przekroju poprzecznego";
4) w jednym kanale całki sygnału głównego czujnika indukcyjnego ( cewki wewnętrznej ) - do szacowania zsumowanych na długości odcinka liny "miejscowych ubytków".

Znaczenie tego ostatniego kanału wymaga objaśnienia. Dwie zalety takiego zapisu są istotne, szczególnie dla górniczych lin wyciągowych, gdzie występują zagęszczenia pękniętych drutów:
1) czytelniejsze niż w kanale "miejscowych ubytków" wskazanie rzeczywistego uszkodzenia wynikającego z blisko siebie położonych pękniętych drutów;
2) nastawienie przedziału całkowania w przyrządzie zgodnie z kryteriami odkładadania liny "ilość pękniętych drutów na długości x średnic" pozwala wskazywać sumaryczne ubytki w odcinkach liny o długości "x średnic".

Wcześniejsze polskie przyrządy działały w mniej wygodnym trybie "cyklicznego całkowania", co każdy nastawiony odcinek liny. Podczas przemieszczenia liny, każda całka sygnału "miejscowych ubytków" była sumowana aż długość przesuwającej się liny osiągnęła nastawioną długość przedziału całkowania. Po osiągnięciu tej długości, wartość całki była zerowana. Następnie całkowanie było wykonywane do końca następnego odcinka, gdzie wartość całki była ponownie zerowana, itd.. Nowy przyrząd pracuje w trybie "bieżącego całkowania", gdzie całkowanie jest wykonywane w sposób ciągły w przesuwającym się odcinku liny. Przyrząd rejestruje aktualne wartości całki sygnału (sumy ubytków) poprzedniego odcinka liny, ostatniej długości "x średnic". Jeżeli przedział całkowania jest nastawiony odpowiednio do kryteriów odkładania to daje to wprost czytelne wskazania odcinków liny, w których ilość pękniętych drutów prawdopodobnie przekracza wartość z kryteriów odkładania.

Podczas procedur nieniszczących badań lin, które wykonywane są w miejscu pracy liny, bardzo przydatne są możliwości sygnalizowania dźwiękiem i odtwarzania w rozciągnięciu ("zoom"). Defektograf generuje sygnał dźwiękowy, kiedy wartość impulsu w kanale "miejscowych ubytków" przekroczyła nastawiony poziom sygnalizacji. Sygnał dźwiękowy może być także odbierany za pomocą słuchawek, jeżeli jest to potrzebne. Kiedy istotna wada liny zostanie zaobserwowana podczas zapisu, użytkownik może zatrzymać ruch liny ( lub głowicy ) oraz rejestrację, a następnie może odtworzyć poprzedni, ostatni zapis w trybie "zoom". Pojemność pamięci "zoom" wynosi ponad 18 m liny lub 18 s czasu zapisu ( w zależności od nastawionego trybu zapisu ). Przełożenie zapisu "zoom" wynosi 20 mm taśmy wykresowej na 1 m długości liny lub 1 s. Położenie wady może być dokładnie odczytane i odnalezione na linie. Następnie powinno być wykonane dodatkowo badanie wizualne odpowiedniego odcinka liny.

Rejestrator drukuje automatycznie na taśmie wykresowej adnotacje:

a) długość liny w metrach,
b) znaki czasu co 1s i co 10s,
c) nastawiony przez operatora kod liny, czułości rejestratora, przedział całkowania, prędkość wysuwu taśmy wykresowej, kierunek ruchu, datę i czas.

Przed badaniem liny użytkownik może wprowadzić do przyrządu specyficzny kod identyfikacyjny, który będzie drukowany na wykresie, a nastawy badania takie jak czułości kanałów będą przechowane z tym kodem identyfikacyjnym w nieulotnej pamięci w przyrządzie. Jeżeli ten sam kod będzie wprowadzony w przyszłości to te same nastawy mogą zostać zastosowane automatycznie. Oczywiście użytkownik również może je zmienić.

Wszystkie nastawy przyrządu i mierzone wartości są wskazywane na ciekłokrystalicznym wskaźniku (o rozmiarze 2 x 40 znaków): czułości kanałów, przedział całkowania, prędkość wysuwu wykresu, a ponadto długość liny, prędkość liny i kierunek jej ruchu, kod liny, rodzaje pracy. Jeżeli jest to wybrane, wskaźnik zmienia wskazania na inne: datę, czas, poziom sygnalizacji i inne dodatkowe funkcje. Każda nastawiana wielkość może być zmieniona przy pomocy tylko jednego pokrętła-przycisku. Pokręcając gałką, przesuwa się migający kursor po wskaźniku. Wartości nastaw ustala się naciskając gałkę w pożądanej pozycji, zmieniając wartość przez pokręcanie gałką i wprowadzając ją przez ponowne naciśnięcie gałki.

Rejestrator może działać w jednym z dwóch głównych rodzajów pracy - z wysuwem wykresu synchronicznie do ruchu liny albo z wysuwem ze stałą,wybraną prędkością.

Zastosowana metoda zapisu to liniowo-punktowe termiczne drukowanie na papierze ciepło czułym w rolce 112mm x 20m. Wykresy sygnałów są drukowane w połączeniu z siatką punktową tła w rozdzielonych kanałach.

Przyrząd jest zaprojektowany do zastosowania w warunkach polowych. Wbudowany w pokrytą aluminium walizkę, defektograf MD120 jest łatwy do przenoszenia. MD120 działa przy zasilaniu z wbudowanego akumulatora albo różnorodnych zewnętrznych źródeł zasilania - prądem przemiennym lub stałym. Po przyłączeniu zewnętrznego zasilania następuje automatycznie kontrolowane ładowanie, a wielobarwna lampka LED wskazuje stopień naładowania akumulatora. Stopień naładowania może być również odczytany w czasie pracy bez zewnętrznego zasilania. Akumulator jest zabezpieczony przed głębokim wyładowaniem przez mikroprocesorową kontrolę.

Omówiony sposób działania i konfiguracja kanałów pomiarowych są stosowane standardowo, ale producent może również spełnić inne, specjalne wymagania klienta, rozszerzając możliwości zastosowań przyrządu. W przyrządzie jest wolne miejsce do wbudowania specjalnych wkładek do przetwarzania sygnałów, a mikroprogram przyrządu może zostać zmodyfikowany na życzenie.

Rejestracja w przenośnej pamięci półprzewodnikowej i współpraca z komputerem

Defektograf może zachowywać zapis badania całej liny w karcie pamięci. Zapis sygnałów (wraz z adnotacjami) do karty pamięci może być wykonywany równocześnie z rejestracją na papierowej taśmie wykresowej lub bez rejestracji na papierze. Pojemność zapisu zależy od wersji karty np. karta 512 kilobajtów może przechowywać badanie liny o długości 300 m, 1 MB - 600 m, 2 MB - 1200 m, a 4 MB - 2400 m. Następnie dane mogą być łatwo i szybko wprowadzone do komputera przez "slot"-adapter PCMCIA. Tym sposobem użytkownik może archiwować wiele zapisów badań do dalszej analizy porównawczej oraz może zastosować, graficzne, naukowe oprogramowanie do wspomagania pracy nad wynikami badań.

Meraster S. A. oferuje własne oprogramowanie do przeglądania zapisów badania lin w środowisku Windows 95, pod nazwą MD120PRE PLUS. Przy pomocy tego programu można równiż eksportować dane do innych aplikacji, np. Excel. Dodatkowy program Readcard umożliwia łatwe kopiowanie danych z karty PCMCIA do komputera wyposażonego w gniazdo PCMCIA (PC Card) lub odwrotnie.

Dane z karty pamięci mogą być także odtworzone na taśmie wykresowej przy pomocy defektografu MD120, w tym także stare zapisy z pamięci komputera. Odtwarzając zapis z karty pamięci na taśmie wykresowej defektografu, można wybierać przełożenie wysuwu taśmy, odtwarzać wybrane fragmenty w rozciągnięciu. Podczas odtwarzania widoczne są wskazania licznika długości liny, odtwarzane z karty. Karty S-RAM są kasowalne - wielokrotnego użytku.
 

Łatwy dostęp do zapisów badań przy pomocy oprogramowania komputerowego jest realną pomocą w przyspieszeniu postępu w rozwoju metod oceny liny. Możliwość łatwego przenoszenia zapisów sygnałów głowic pomiarowych do komputera, przy dynamicznym rozwoju tanich komputerów osobistych i ich oprogramowania, otwiera szerokie możliwości tworzenia i stosowania w codziennej praktyce specjalizowanego oprogramowania wspomagającego analizę zarejestrowanych sygnałów

[ Kazimierz Zawada 1999 i p. zmiany]