3-2012

PROBLEMY EKSPLOATACJI

91

Józef HANSEL Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

POLSKA METODYKA BADAŃ MAGNETYCZNYCH LIN STALOWYCH

Słowa kluczowe Badania magnetyczne, liny stalowe. Streszczenie W 2011 roku minęło 65 lat od rozpoczęcia w Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie prac naukowo-badawczych nad wykorzystaniem pola magnetycznego i indukcji elektromagnetycznej do wykrywania wad i uszkodzeń w linach stalowych. Celem tych prac – podjętych przez Profesorów AGH Mieczysława JeŜewskiego, Ludgera Szklarskiego oraz (wtedy jeszcze asystenta) Zygmunta Kaweckiego – było opracowanie metody badań (aparatury oraz sposobów przeprowadzania pomiarów i interpretacji wyników) przydatnej do oceny stanu technicznego lin stalowych. Badania magnetyczne po 65 latach ich rozwoju są wykorzystywane w Polsce do oceny stanu technicznego lin stosowanych w kolejach linowych osobowych i towarowych, lin górniczych wyciągów szybowych zarówno nośnych, wyrównawczych i prowadniczych, „olinowania” wielkogabarytowych maszyn urabiających górnictwa odkrywkowego, lin urządzeń wiertniczych górnictwa odkrywkowego, kołowrotów róŜnych typów, lin nośnych dźwigów osobowych i towarowych, lin odciągowych masztów radiowych i telewizyjnych itd. Powszechne stosowanie badań magnetycznych lin stalowych miało bezpośredni i istotny wpływ na określenie tzw. „dopuszczalnego czasu pracy lin”. Obecnie w Polsce o terminie wymiany lin nie decyduje czas ich pracy, liczba

92

PROBLEMY EKSPLOATACJI

3-2012

przegięć czy ilość wykonanej pracy, ale stan techniczny (stopień zuŜycia). Ma to wpływ nie tylko na wzrost niezawodności i bezpieczeństwo urządzeń transportu linowego, ale równieŜ na obniŜenie kosztów eksploatacji tych obiektów technicznych. Wprowadzenie Polska metoda badań magnetycznych polega na magnesowaniu liny stałym polem magnetycznym za pomocą tzw. głowic pomiarowych. Gdy lina stalowa nie jest uszkodzona linie pola magnetycznego (w namagnesowanym odcinku liny) przebiegają równolegle do jej osi. W przypadku uszkodzenia liny, objawiającego się zmianami przekroju ferromagnetycznego (pęknięcia drutów, starcia, korozja, wtrącenia niemetaliczne itd.), na zewnątrz liny występują zaburzenia pola magnetycznego lub zmiana jego wartości. Zmiany te są wykrywane przez odpowiednie czujniki (indukcyjne lub/i hallotronowe) oraz zapisywane przez rejestratory [1–9]. W latach 1946–2011 z zakresu badań magnetycznych w AGH zostały wykonane 4 habilitacje, obronionych zostało kilkanaście prac doktorskich, uzyskano około 40 patentów krajowych i zagranicznych (ostatni w 2011 roku), przygotowano kilkanaście propozycji zmian w polskich aktach prawnych (ustawach i rozporządzeniach), kilka propozycji norm technicznych itd. Ponadto pracownicy AGH opublikowali kilkanaście ksiąŜek, monografii i skryptów w kilku wersjach językowych. Opublikowali równieŜ (w kilkunastu krajach) ponad 250 artykułów i referatów naukowych i naukowo-technicznych po polsku, angielsku, rosyjsku, francusku, niemiecku, czesku, słowacku, serbsku itd. [1–21]. W tym opracowaniu zamieszczono jedynie syntetyczne informacje o początkach badań magnetycznych i rozwoju metod badawczych i aparatury w latach 1973–2011. Nieco szerzej przedstawiono nowe głowice do badań lin stalowych i stalowo-gumowych, które zostały wyróŜnione złotymi medalami na światowych wystawach wynalazków w Brukseli (2006) i ParyŜu (2007) [16]. Na zakończenie bardzo krótko opisano obowiązujący w Polsce aktualny stan prawny związany z badaniami magnetycznymi lin stosowanych w kolejach linowych i górniczych wyciągach szybowych [16, 20, 21]. 1. Początki rozwoju polskiej metodyki badań magnetycznych w Polsce W 1946 roku prof. Mieczysław JeŜewski i prof. Ludger Szklarski rozpoczęli prace badawcze nad wykorzystaniem stałego pola magnetycznego i indukcji magnetycznej do wykrywania wad i uszkodzeń w linach stalowych. Zostały opracowane podstawy teoretyczne metody i wykonano pierwsze elektromagnesy i rejestratory do badań magnetycznych lin stalowych [1–7] – rys. 1a, b.

3-2012

PROBLEMY EKSPLOATACJI

93

a)

b)

Rys. 1a, b. Pierwsze elektromagnesy i rejestratory do badań magnetycznych lin opracowane w latach 1946–1948

W latach 1947–1948 przeprowadzono pierwsze w Polsce badania lin nośnych kolei linowych na: Kasprowy Wierch, KL-T Gubałówkę i KL-T Górę Parkową [1 i 2] oraz liny nośnej górniczego wyciągu szybowego Wilson w Kopalni Węgla Kamiennego „Wieczorek” [3].

94

PROBLEMY EKSPLOATACJI

3-2012

W 1948 roku została podjęta decyzja o przedłuŜeniu czasu pracy lin nośnych kolei linowej na Kasprowy Wierch. Liny te zamiast 12 lat (zgodnie z obowiązującymi przepisami austriackimi po takim czasie liny naleŜało wymienić) dzięki badaniom magnetycznym pracowały odpowiednio 31, 33 i 34 lata. Był to pierwszy – nie tylko w Polsce – spektakularny efekt ekonomiczny z zastosowania badań magnetycznych lin stalowych. W latach 1949–1956 prowadzono intensywne prace nad doskonaleniem metody i aparatury do badań magnetycznych. Dalej badano liny kolei linowych Państwowych Kolei Linowych, tj. KL „Kasprowy Wierch”, KL-T „Gubałówka” w Zakopanem i KL-T „Góra Parkowa” w Krynicy – rys. 2 i 3.

Rys. 2. Na zdjęciu prof. Z. Kawecki bada linę kolei linowej Góra Parkowa w Krynicy – lata 1947– 1958

Rys. 3. Archiwalne taśmy prof. Z. Kaweckiego z badań magnetycznych liny kolei linowo-terenowej Góra Parkowa w Krynicy i lin nośnych kolei linowej na Kasprowy Wierch (z lat 1949–1958)

3-2012

PROBLEMY EKSPLOATACJI

95

W 1957 roku decyzją Komisji Technicznej ds. Państwowych Kolei Linowych powołanej przez Ministra Komunikacji został wprowadzony obowiązek badań magnetycznych lin kolei linowych, które wchodziły w skład Państwowych Kolei Linowych. Została teŜ nawiązana stała międzynarodowa współpraca dotycząca badań magnetycznych lin stalowych pracowników AGH z Międzynarodową Organizacją Transportu Linowego OITAF i Międzynarodową Organizacją Badań Trwałości Lin OIPEEC. W dniu 15 września 1962 roku Mieczysław JeŜewski, Zygmunt Kawecki, Eugeniusz Krawczyk, Jerzy Ogorzałek i Ludger Szklarski zgłosili do opatentowania wynalazek pt. „Defektograf magnetyczny do badania prętów i rur stalowych”, na który uzyskali polski patent nr 46897. Defektograf ten, w którym po raz pierwszy na świecie do magnesowania lin zastosowano magnesy trwałe, został opatentowany w kilkunastu krajach. W dniu 27 marca 1963 roku Zygmunt Kawecki, Eugeniusz Krawczyk i Jerzy Ogorzałek zgłosili do ochrony wynalazek pt. „Cewka pomiarowa do defektografu magnetycznego”, na który uzyskano polski patent nr 48049. WyŜej wymieniona cewka pomiarowa, która umoŜliwiła (teŜ po raz pierwszy w świecie) wyznaczanie odległości uszkodzenia od osi liny, została ochroniona w kilku krajach, w tym W. Brytanii, Szwajcarii, Kanadzie, USA itd. W 1963 roku prof. Zygmunt Kawecki i prof. Adam Klich przeprowadzili w AGH pierwsze szkolenie z zakresu badań magnetycznych lin. W 1967 roku Juliusz Stachurski opublikował pracę habilitacyjną pt. „Zagadnienie wyznaczania osłabienia lin stalowych na podstawie badań magnetycznych” [8], w której między innymi przedstawił opracowane przez siebie podstawy teoretyczne tzw. sygnału integrowanego. Praca ta umoŜliwiła rozwój nowego rodzaju aparatury pomiarowej do badań magnetycznych lin z tzw. integratorem zespolonym. W 1969 roku prof. Z. Kawecki i prof. J. Stachurski wydali ksiąŜkę pt. „Defektoskopia magnetyczna lin stalowych” [9]. Jest to pierwsza w literaturze światowej ksiąŜka z tego zakresu. 2. Rozwój metod w latach 1973–1991 W 1973 roku z inicjatywy prof. Juliusza Stachurskiego zostało powołane do Ŝycia Środowiskowe Laboratorium Badania Lin Stalowych i Urządzeń Transportu Linowego. Prof. J. Stachurski był teŜ pierwszym kierownikiem tego Laboratorium. W 1972 roku wprowadzono prawny obowiązek badań magnetycznych lin wszystkich kolei linowych eksploatowanych w Polsce. Decyzja ta zbiegła się z powołaniem do Ŝycia organu specjalistycznego dozoru technicznego – Kolejowego Dozoru Technicznego.

96

PROBLEMY EKSPLOATACJI

3-2012

Do prowadzenia badań magnetycznych został uprawniony Okręgowy Inspektorat Kolejowego Dozoru Technicznego w Krakowie lub uprawnione przez ten Inspektorat jednostki badawcze lub rzeczoznawcy. W 1977 roku autor opublikował swoją pracę habilitacyjną pt. „Podstawy teoretyczne prognozowania czasu pracy lin stalowych”, w której wykazano między innymi moŜliwość wykorzystania okresowych wyników badań magnetycznych do ilościowej oceny bezpieczeństwa lin i wyznaczania terminu ich wymiany [10]. W 1979 roku opracowano pierwszą na świecie normę z zakresu badań magnetycznych lin stalowych oraz wprowadzono prawny obowiązek badań magnetycznych lin nośnych górniczych wyciągów szybowych pracujących w polskich kopalniach węgla kamiennego, rud miedzi i innych minerałów. RównieŜ w 1979 r. autor zorganizował studium podyplomowe pt. „Eksploatacja systemów maszynowych transportu pionowego”, które pod nazwą „Transport linowy” jest nieprzerwanie prowadzone do dzisiaj. Autor od samego początku jest kierownikiem tego studium. Ponadto w 1979 roku został zgłoszony do opatentowana wynalazek pt. „Głowica pomiarowa do badań magnetycznych lin stalowo-gumowych”, którego twórcami są Juliusz Stachurski, Lesław Lankosz, Jerzy Kwaśniewski i autor tej pracy. W dniu 10 lipca 1981 roku w wieku 52 lat zmarł prof. dr inŜ. Juliusz Stachurski: – organizator i kierownik (w latach 1973–1981) Środowiskowego Laboratorium Badania Lin Stalowych i Urządzeń Transportu Linowego, – autor kilkunastu ksiąŜek, monografii i skryptów oraz kilkudziesięciu artykułów związanych z badaniami magnetycznymi lin stalowych. Po przedwczesnej śmierci prof. Juliusza Stachurskiego autor zostaje kierownikiem Środowiskowego Laboratorium Badania Lin Stalowych i Urządzeń Transportu Linowego. W 1990 roku Wydawnictwo AGH wydało monografię (po polsku, angielsku i francusku) pt. „Badania magnetyczne lin stalowych”, której autorami są Józef Hansel, Jerzy Kwaśniewski, Lesław Lankosz i Andrzej Tytko [12]. W latach 1981–1991 stale doskonalone były rozwiązania konstrukcyjne defektografów, defektoskopów, sygnalizatorów splotów oznaczone kolejno jako: MD-6, MD-7, MD-8, MD-10, MD-10P, MD-12 itd. oraz głowic pomiarowych o róŜnym przeznaczeniu oznaczone jako GP-1, GP-2, GP-2S, GP-2K, GP-3A, GP-3R, GP-4, GP-5, GP-6 itd. [16] – rys. 4.

3-2012

PROBLEMY EKSPLOATACJI

97

Rys. 4. Aparatura do badań magnetycznych lin stalowych opracowana w AGH i produkowana w latach 80. XX wieku

3. Rozwój metodyki w latach 1992–2011 3.1. WaŜniejsze fakty związane z rozwojem metodyki

W 1992 roku z inicjatywy autora została powołana do Ŝycia Katedra Transportu Linowego (AGH-KTL), która przejęła wszystkie obowiązki i prawa własności po Środowiskowym Laboratorium Badania Lin Stalowych i Urządzeń Transportu Linowego. W 1992 r. weszły w Ŝycie 2 normy: – PN-92/G-46603 pt. „Liny stalowe okrągłe. Oznaczenie stopnia zuŜycia metodą magnetyczną”, – PN-92/G-46604 pt. „Liny kopalniane płaskie stalowo-gumowe. Oznaczenie stopnia zuŜycia metodą magnetyczną”. Autorami projektów tych norm byli: Józef Hansel, Lesław Lankosz, Jerzy Kwaśniewski i Andrzej Tytko. W 1994 roku Polski Komitet Normalizacyjny uchwałą Nr 5/94 powołał do Ŝycia Normalizacyjną Komisję Problemową Nr 163 ds. Lin i transportu linowego. Na mocy uchwały z dnia 12 września 2002 roku o normalizacji, wzorując się na strukturach Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego CEN, zmieniono nazwę Komisji na Komitet Techniczny Nr 163 ds. Lin i transportu linowego. Siedzibą sekretariatu KT Nr 163 jest Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Transportu Linowego. Od samego początku, tj. od 1994 roku autor jest przewodniczącym tego Komitetu, zaś sekretarzem – dr inŜ. Wacław Oleksy.

98

PROBLEMY EKSPLOATACJI

3-2012

RównieŜ z inicjatywy autora od 1994 roku są: – wydawane Zeszyty Naukowo-Techniczne AGH-KTL (ISSN 1640-4351), – organizowane międzynarodowe konferencje i sympozja naukowo-techniczne pt. „Jakość, niezawodność oraz bezpieczeństwo lin stalowych i urządzeń transportu linowego”. Autor jest przewodniczącym komitetów naukowo-programowych zarówno konferencji, jak i zeszytów naukowych. Do roku 2011 zostało wydanych 41 zeszytów oraz zorganizowanych 14 konferencji i 13 sympozjów. W 1998 roku dr hab. inŜ. Andrzej Tytko, prof. AGH opublikował swoją rozprawę habilitacyjną pt. „Modelowanie zuŜycia zmęczeniowego i diagnostyka lin stalowych” [13]. W 2001 roku była opublikowana kolejna rozprawa habilitacyjna związana z badaniami magnetycznymi pt. „Zastosowanie wybranych metod analizy sygnałów niestacjonarnych w diagnozowaniu lin i rur stalowych”. Autorem jest dr hab. inŜ. Jerzy Kwaśniewski, prof. AGH [14]. Od początku swojego istnienia AGH-KTL szkoli zagranicznych uŜytkowników polskiej aparatury do badań magnetycznych lin, które to szkolenia ukończyło około 100 specjalistów z całego świata. Kierownikiem tych szkoleń do końca 2008 roku był dr inŜ. Lesław Lankosz. W AGH-KTL od 2003 r. działa Ośrodek Szkoleniowy i Ośrodek Egzaminacyjny UDT-CERT z zakresu badań nieniszczących – badania magnetyczne lin stalowych. Ośrodki te spełniają wymagania Unii Europejskiej (normy PN-EN 473). W 2003 roku została wydana ksiąŜka dr. hab. inŜ. Andrzeja Tytko, prof. AGH pt. „Eksploatacja lin stalowych” [15]. W 2006 roku opublikowano kolejne 2 monografie: – Hansel J.: Badania magnetyczne lin stalowych – 60 lat rozwoju metody w AGH [16], – Kowalski J., Kwaśniewski J., Lankosz L., Machula T., Molski Sz., Tytko A.: Zastosowanie stałego pola magnetycznego w aparaturze do badania lin stalowych i innych elementów ferromagnetycznych [17]. W październiku 2006 r. powstało akredytowane Laboratorium Badawcze Technicznych Środków Transportu i Materiałów. Autor był nie tylko inicjatorem utworzenia tego Laboratorium, ale równieŜ do października 2010 r. jego pierwszym kierownikiem. Od listopada 2010 r. kierownikiem Laboratorium jest dr inŜ. Wacław Oleksy. RównieŜ w 2006 roku „Głowice do badań magnetycznych lin stalowych i stalowo-gumowych” na Światowych Targach Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technik EUREKA w Brukseli zostały nagrodzone złotym medalem z wyróŜnieniem. Te same głowice w 2007 roku zostały nagrodzone złotym medalem na 106 Międzynarodowym Salonie Wynalazczości CONCOURS-LEPINE w ParyŜu.

3-2012

PROBLEMY EKSPLOATACJI

99

W 2010 roku wydano ksiąŜkę pt. „Badania magnetyczne lin stalowych – system certyfikacji personelu w metodzie MTER”, której autorem jest dr hab. inŜ. Jerzy Kwaśniewski, prof. AGH [19]. W październiku 2011 roku ruszyła kolejna edycja studiów podyplomowych „Transport linowy”, którymi od 1979 r. nieprzerwanie kieruje autor tego opracowania. 3.2. Nowe metody i środki techniczne

Dokładne omówienie dorobku Katedry Transportu Linowego AGH związanego z badaniami magnetycznymi przekracza ramy tego opracowania. Nie wnikając w szczegóły, w latach 1992–2011 (poza dalszym rozwojem badań lin stosowanych w kolejach linowych i wyciągach narciarskich oraz górniczych wyciągach szybowych w AGH) opracowano nowe metody badań magnetycznych lin: – odciągowych masztów radiowych i telewizyjnych – rys. 5 i 6, – w pobliŜu ich zakończeń np. przy stoŜkach, – nośnych mostów wiszących – rys. 7, – wiertniczych górnictwa odkrywkowego, – kotwiących platformy wiertniczej, – stosowanych w maszynach podstawowych górnictwa odkrywkowego oraz metod badań stanu technicznego: – taśm przenośnikowych z linkami stalowymi, – cięgien stalowo-poliuretanowych stosowanych w dźwigach osobowych i osobowo-towarowych, – rur stalowych stosowanych w wymiennikach ciepła itd. Ponadto wykorzystując stałe pole magnetyczne, opracowano: – układ do pomiaru przemieszczeń lin, który jest jednym z podstawowych elementów systemu do skutecznego tłumienia wychyleń mas zawieszonych na linach nośnych dźwignic, – przyrządy do pomiaru prostoliniowości ciągów prowadniczych górniczych wyciągów szybowych, dźwigów itd. Prace naukowo-badawcze, w wyniku których zostały opracowane ww. metody badań i przyrządy pomiarowe trwały wiele lat i obejmowały wszystkie etapy procesu badawczego, począwszy od sformułowania problemów, opracowanie koncepcji ich rozwiązania, budowę modeli, budowę i badania laboratoryjne i eksploatacyjne prototypów rejestratorów, głowic, układów pomiarowych itd., ochronę wyników, w tym patentowanie nowych rozwiązań technicznych w kraju i za granicą, opracowanie warunków technicznych eksploatacji, uzyskanie wymaganych dopuszczeń do stosowania, do wdroŜenia w przemyśle. O innowacyjnym charakterze tych rozwiązań świadczy uzyskanie kolejnych ponad dwudziestu patentów polskich, europejskich oraz francuskich, brytyjskich, USA itp. Szerzej na ten temat napisano między innymi w pracach [16 i 17].

100

PROBLEMY EKSPLOATACJI

3-2012

4. Głowice do badań magnetycznych lin stalowych i stalowo-gumowych 4.1. Patenty chroniące nowe rozwiązania głowic

Prezentowane poniŜej głowice do badań magnetycznych lin stalowych i stalowo-gumowych są chronione sześcioma polskimi patentami [18]:
pat. nr 155983 pt. „Urządzenie do badania lin wyrównawczych stalowo-gumowych, twórcy: Józef Hansel, Lesław Lankosz,
pat. nr 157011 pt. „Urządzenie do badania i kontroli lin stalowych, twórcy: Józef Hansel, Andrzej Tytko, Jerzy Kwaśniewski, Lesław Lankosz,
pat. nr 159050 pt. „Głowica do badania lin stalowych”, twórcy: Józef Hansel, Jerzy Kwaśniewski, Andrzej Tytko, Lesław Lankosz,
pat. nr 160974 pt. „Zespół prowadzenia liny”, twórcy: Józef Hansel, Jerzy Kwaśniewski, Lesław Lankosz, Andrzej Tytko,
pat. 201156 (udzielony w 2009 r.) pt. „Urządzenie do miejscowego badania lin stalowych”, twórcy: Józef Hansel, Jerzy Kwaśniewski, Lesław Lankosz,
pat. 209599 (udzielony w 2011 r.) pt. „Urządzenie do badania nieruchomych lin stalowych na krótkich odcinkach”, twórcy: Józef Hansel, Andrzej Tytko, Marcin Koszyk, Bogusław Kubas, Ignacy Enders. 4.2. Głowice do badań magnetycznych lin okrągłych

Opracowane głowice pomiarowe do badań lin stalowych okrągłych umoŜliwiają ilościową ocenę stanu technicznego w całym przekroju poprzecznym lin i na całej ich długości, w tym równieŜ w miejscach zamocowania, np. w pobliŜu stoŜków. Do budowy głowic wg pat. 159 050, 160 974 wykorzystano najnowsze osiągnięcia z dziedziny elektroniki i technologii materiałów, w tym magnesy trwałe z ziem rzadkich. Zoptymalizowane teŜ zostały obwody magnetyczne. Dzięki temu zmniejszono wymiary oraz masy głowic i jednocześnie polepszono ich właściwości metrologiczne, jak równieŜ poszerzono zakres zastosowań i polepszono komfort obsługi. Warunkiem oceny stanu technicznego liny jest jej ruch względem głowicy pomiarowej lub odwrotnie. Jednym z istotnych ograniczeń znanych głowic jest niemoŜność zbadania liny w miejscach jej zamocowania np. przy stoŜkach. W głowicach wg pat. 201156 i 209599, dostosowanych do badań lin przy stoŜkach, załoŜono Ŝe zmianie musi ulec obwód magnetyczny głowicy, a wymagany wzajemny ruch głowicy i liny zastąpiony został przez ruch drgający czujnika indukcyjnego lub przez ruch obrotowy układu pomiarowego wyposaŜonego w czujnik indukcyjny specjalnej konstrukcji lub ruch obrotowy czujnika z elementami Halla. Głowice oznaczone symbolami GP-60 i GP-90 przeznaczone do badań magnetycznych lin stalowych okrągłych o średnicach do 60 mm – głowica GP-60 i do 90 mm – głowica GP-90, są powszechnie wykorzystywane do oceny stanu technicznego lin:

3-2012

PROBLEMY EKSPLOATACJI

101

– nośnych, nośno-ciągnących i napinających kolei linowych i wyciągów narciarskich, – nośnych, wyrównawczych okrągłych i lin prowadniczych górniczych wyciągów szybowych, – odciągowych masztów radiowo-telewizyjnych – rys. 5 i 6, – wielkogabarytowych maszyn urabiających górnictwa odkrywkowego, – urządzeń wiertniczych górnictwa odkrywkowego. Głowice są teŜ wykorzystywane do badań magnetycznych lin kotwiących platformy wiertnicze, dźwigów osobowych, osobowo-towarowych i towarowych, mostów wiszących [8] itd.

Rys. 5. Głowica GP-90 wykonana wg patentów 159050 i 160974

Rys. 6. Badania magnetyczne masztu radiowego w Boguchwale

102

PROBLEMY EKSPLOATACJI

3-2012

Rys. 7. Badania magnetyczne lin nośnych mostu w Krakowie

4.3. Głowice do badań magnetycznych lin stalowo-gumowych

Głowice oznaczone symbolami GP-8, GP-8K200 i GP-8K300 do badań magnetycznych płaskich lin stalowo-gumowych są kolejnym światowym oryginalnym polskim osiągnięciem naukowo-technicznym. Do magnesowania linek stalowych zawulkanizowanych w linie stalowo-pomiarowej są wykorzystane równieŜ magnesy trwałe. Głowica jest wyposaŜona w czujniki pomiarowe prędkości liny i drogi, dzięki czemu uzyskane wyniki pomiarów w postaci defektogramu mogą stać się podstawą do sporządzenia arkusza rozkładu uszkodzeń liny wyrównawczej. W warunkach przemysłowych głowica pozwala na wykrywanie uszkodzeń wynoszących około 1% ubytku przekroju poprzecznego liny. Głowice wykonane wg pat. 1570011 mogą być dostosowane do badania lin stalowo-gumowych, w których są zawulkanizowane w równych odstępach elementy kalibrujące wykonane z materiału ferromagnetycznego. Istota tego wynalazku polega na porównywaniu sygnałów pochodzących od uszkodzeń z sygnałami pochodzącymi od elementów kalibrujących. Głowice do badań magnetycznych lin stalowo-gumowych GP-8, GP-8K200 i GP-8K300, dzięki swoim właściwościom metrologicznym obejmują cały typoszereg produkowanych seryjnie lin stalowo-gumowych o róŜnych szerokościach i grubościach – rys. 8–10.

3-2012

PROBLEMY EKSPLOATACJI

103

Głowice te mogą teŜ słuŜyć do badań magnetycznych taśm przenośnikowych z linkami stalowymi.

Rys. 8. Głowice do badań magnetycznych lin stalowo-gumowych GP-8, GP-8K200, GP-8K300

Rys. 9. Odbiorcze badania magnetyczne nowej liny stalowo-gumowej

Rys. 10. Badania magnetyczne liny stalowo-gumowej w KWK „Wieczorek

5. Aktualny stan prawny dotyczący badań magnetycznych lin stalowych i stalowo-gumowych 5.1. Stan prawny związany badaniami magnetycznymi lin kolei linowych i wyciągów narciarskich

Polska, jak juŜ wcześniej napisano, była pierwszym krajem na świecie, w którym w 1972 roku wprowadzono prawny obowiązek badań magnetycznych lin nośnych kolei linowych. Od chwili przystąpienia Polski do Unii Europejskiej 1 maja 2004 r. obowiązuje Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady Europy nr 2000/9/WE

104

PROBLEMY EKSPLOATACJI

3-2012

z 20 marca 2000 r. dotycząca urządzeń kolei linowych przeznaczonych do przewozu pasaŜerów, która została wprowadzona do polskiego systemu prawnego rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 11 grudnia 2003 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla kolei linowych przeznaczonych do przewozu osób (Dz. U. z 2004 r. Nr 15, poz. 130), w tym lin stalowych. Wymagane badania lin są takŜe określone rozporządzeniem Ministra Transportu z dnia 1 czerwca 2006 r. w sprawie warunków technicznych dozoru technicznego w zakresie projektowania, wytwarzania, eksploatacji, naprawy i modernizacji urządzeń transportu linowego (Dz. U. Nr 106 poz. 717). W tym rozporządzeniu badania lin odsyłane są do odpowiednich norm. Są to normy zharmonizowane z Dyrektywą 2000/9/WE. Kryteria odkładania lin są podane w normie: PN-EN 12927-6 pt.: „Wymagania bezpieczeństwa dla osobowych kolei linowych – Liny – Część 6: Kryteria odkładania”, o badaniach magnetycznych norma: PN-EN 12927-8 pt. „Wymagania bezpieczeństwa dla osobowych kolei linowych – Liny – Część 8: Badania nieniszczące”, o terminach badań magnetycznych norma PN-EN 12927-7 pt. „Wymagania bezpieczeństwa dla osobowych kolei linowych – Liny – Część 7: Kontrola, naprawa i konserwacja”. 5.2. Stan prawny związany z badaniami magnetycznymi lin górniczych wyciągów szybowych

Polska była pierwszym krajem, w którym w 1979 roku został wprowadzony prawny obowiązek badań magnetycznych lin nośnych górniczych wyciągów szybowych. Od tego czasu rozszerzono badania magnetyczne na liny wyrównawcze i prowadnicze wyciągów szybowych. Na przykład dzięki głowicom GP-8, GP-8K200 i GP-8K300 władze górnicze dopuściły do stosowania liny wyrównawcze stalowo-gumowe typu SAG w podziemnych zakładach górniczych, w tym równieŜ w urządzeniach wyciągowych przeznaczonych do transportu ludzi. Aktualne przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, obowiązujące na mocy polskiego „Prawa geologicznego i górniczego”, szczegółowo precyzują obszar stosowania metody badań magnetycznych lin wyciągowych (nośnych, wyrównawczych i prowadniczych). Zgodnie z postanowieniami określonymi w rozporządzeniu Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpoŜarowego w podziemnych zakładach górniczych – Dz. U. z 2002 r. Nr 139, poz. 1169 oraz Dz. U. z 2006 r. Nr 124, poz. 863: – liny wyciągowe nośne oraz liny wyrównawcze okrągłe i stalowo-gumowe poddaje się wzorcowym badaniom magnetycznym w terminie do jednego miesiąca od daty ich załoŜenia, a wynik badania dołącza się do świadectwa liny,

3-2012

PROBLEMY EKSPLOATACJI

105

– liny wyciągowe nośne badane są co 6 miesięcy, a liny wyrównawcze okrągłe, płaskie stalowo-gumowe, prowadnicze i odbojowe w okresach rocznych, – kaŜda z lin nośnych urządzeń technologicznych oraz prowadniczo-nośnych powinna wykazywać co najmniej 7-krotny współczynnik bezpieczeństwa, który moŜe być obniŜony do 5-krotnego współczynnika bezpieczeństwa pod warunkiem przeprowadzania okresowych badań metodą magnetyczną oraz zapewnienia równomiernego naciągu lin, sprawdzanego w ustalonych okresach. Podsumowanie Polska metodyka badań magnetycznych po ponad 65 latach jej rozwoju w AGH jest wykorzystywana w wielu krajach do oceny stanu technicznego lin stalowych stosowanych nie tylko w kolejach linowych (osobowych i towarowych) oraz lin górniczych wyciągów szybowych (nośnych, wyrównawczych, w tym płaskich stalowo-gumowych i prowadniczych), ale równieŜ coraz częściej do badań „olinowania” wielkogabarytowych maszyn urabiających górnictwa odkrywkowego, lin urządzeń wiertniczych, kołowrotów róŜnych typów, lin nośnych dźwigów osobowych i towarowych, lin odciągowych masztów radiowych i telewizyjnych, taśm przenośnikowych z linkami stalowymi oraz innych elementów wykonanych z materiałów ferromagnetycznych. Powszechne stosowanie badań magnetycznych lin w Polsce nie tylko przyczynia się do istotnego wzrostu niezawodności i bezpieczeństwa lin i urządzeń transportu linowego, ale równieŜ istotnego obniŜenia kosztów eksploatacji tych obiektów technicznych.

Bibliografia 1. 2. 3. 4. 5. 6.

JeŜewski M., Szklarski L.: Ulepszona elektromagnetyczna metoda badania lin kopalnianych. Biul. Inst. Nauk.-Bad. Przem. Węgl. Nr 2, 1947. JeŜewski M., Szklarski L.: Ulepszona elektromagnetyczna metoda badania lin drucianych. Czas. Techn., Nr 1–2, 1948. Kawecki Z.: Badanie lin wyciągowych. „Przegląd Górniczy”, Nr 10, 1948. JeŜewski M., Szklarski L., Kawecki Z.: O elektromagnetycznej metodzie badania lin drucianych. Mat. Zjazdu Nauk. Stow. Wych. AG, Kraków 1949. JeŜewski M., Szklarski L.: Aparat do badania lin stalowych. „Horyzonty Techniki”, Nr 1, 1950. JeŜewski M., Szklarski L., Kawecki Z.: New improvements of magnetic wire ropes testing metod. Bull. Intern. Acad. Pol. Sci. Et Let. Cl. Sci. Math. Et Nat. S. A.: Sci. Math. Suppl. 1950.

106

7. 8.

9. 10.

11.

12. 13. 14.

15. 16.

17.

18. 19. 20.

21.

PROBLEMY EKSPLOATACJI

3-2012

JeŜewski M., Szklarski L., Kawecki Z.: Nowe ulepszenia magnetycznej metody badania lin drucianych. Sprawozda. PAU, Nr 6, 1950. Stachurski J.: Zagadnienia wyznaczania osłabienia i zuŜycia lin stalowych na podstawie badań magnetycznych. Zeszyty Naukowe AGH Nr 167, Kraków 1967. Kawecki Z., Stachurski J.: Defektoskopia magnetyczna lin stalowych. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1969. Hansel J.: Podstawy teoretyczne prognozowania czasu pracy lin stalowych. Zeszyty Naukowe AGH Nr 581, Seria: Elektryfikacja i mechanizacja górnictwa i hutnictwa, Z. 84, Kraków 1977. Cholewa W., Hansel J.: Wykorzystanie wyników badań magnetycznych do budowy modeli osłabienia lin stalowych. Międzynarodowa Organizacja do Badań Trwałości Lin Stalowych OIPEEC, Kraków 1981. Hansel J., Kwaśniewski J., Lankosz L., Tytko A.: Badania magnetyczne lin stalowych. Wydawnictwo AGH, Kraków 1990. Tytko A.: Modelowanie zuŜycia zmęczeniowego i diagnostyka lin stalowych. Rozprawy i Monografie Nr 65, Wydawnictwo AGH, Kraków 1998. Kwaśniewski J.: Zastosowanie wybranych metod analizy sygnałów niestacjonarnych w diagnozowaniu lin i rur stalowych. Wydawnictwo IGSM PAN, Kraków 2001. Tytko A.: Eksploatacja lin stalowych. Wydawnictwo Śląsk, Katowice, Warszawa 2003. Hansel J.: Badania magnetyczne lin stalowych – 60 lat rozwoju metody w AGH. Magnetic inspection of wire ropes at AGH-UST – 60 years of expertise. Zeszyty Naukowo-Techniczne AGH-KTL, Zeszyt 35, Kraków 2006. Kowalski J., Kwaśniewski J., Lankosz L., Machula T., Molski Sz., Tytko A.: Zastosowanie stałego pola magnetycznego w aparaturze do badania lin stalowych i innych elementów ferromagnetycznych. Zeszyty Naukowo-Techniczne AGH-KTL, Zeszyt 36, Kraków 2006. Hansel J.: Têtes pour tests magnétiques de cables en acier et acier/caoutchouc. Matêriaux pour le Jury, Kraków 2007. Kwaśniewski J.: Badania magnetyczne lin stalowych – system certyfikacji personelu w metodzie MTR. Wydawnictwo AGH, Kraków 2010. Hansel J.: Kształtowanie bezpieczeństwa systemów maszynowych transportu pionowego w kopalniach. „Problemy Eksploatacji” ITeE, Nr 1/2011, Radom 2011. Hansel J.: System zarządzania bezpieczeństwem górniczych wyciągów szybowych – aktualne problemy. Rozdział monografii „Transport szybowy”, s. 15–32, Wydawnictwo ITG KOMAG, Gliwice 2011. Recenzent: Eugeniusz HADASIK

3-2012

PROBLEMY EKSPLOATACJI

107

Uwaga: Zdjęcia (rys. 1–3) pochodzą z archiwum Tadeusza Kaweckiego, autorem większości pozostałych zdjęć jest Lesław Lankosz. The Polish Methodology of Magnetic Testing of Wire Ropes Key works Magnetic testing, wire ropes. Summary The year 2011 marks the anniversary of 65 years since AGH–UST in Krakow has been engaged in research on applications of magnetic field and electromagnetic induction to the fault detection in wire ropes. The aim of research undertaken by well-known specialists Prof. M JeŜewski, Prof. L. Szklarski (holding the position of a professor’s assistant at the time), and Z. Kawecki was to develop the methodology, procedure and apparatus and for evaluating the technical conditions of wire ropes as well as guidelines for interpreting the results. Methods have been developed for the magnetic inspection of wire ropes in widespread use in assessing their condition in nearly all types of installations (cable railway, ski-lifts, mine hoists, drilling units, machines for open-cast mining, passenger lifts) and of rubber-coated wire ropes, cables and belts (conveyor belts with wire ropes, wire ropes, guy cables, TV masts,) Widespread applications of magnetic inspection of wire ropes helped determine the “admissible service life” of wire ropes. Currently in Poland, criteria for their replacement are based on the assessment of the wire rope’s condition (wearing) instead of the length of service or the number of flexings. This improved the reliability and safety levels in the operation of installations and leads to the reduction of operation and maintenance costs.

108

PROBLEMY EKSPLOATACJI

3-2012