MONITOROWANIE TECHNICZNEGO STANU KONSTRUKCJI I OCENA JEJ YWOTNOCI

MONITOROWANIE TECHNICZNEGO STANU KONSTRUKCJI I OCENA JEJ ŻYWOTNOŚCI MONIT Warszawa, marzec 2009

Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka 1. Oś priorytetowa: Badania i rozwój nowoczesnych technologii Działanie 1. 1: Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy Warszawa, marzec 2009

Cel strategiczny projektu Poprawa konkurencyjności polskiej gospodarki poprzez podniesienie poziomu jej innowacyjności i zwiększenie transferu nowoczesnych rozwiązań technologicznych w zakresie praktycznego zastosowania nowoczesnych systemów monitorowania stanu konstrukcji i oceny jej żywotności, a także wdrożenie wyników przeprowadzonych badań w gospodarce i opracowanie nowych, oryginalnych technik w zakresie SHM ( Structural Heath Monitoring). Warszawa, marzec 2009

Cele naukowo- badawcze projektu • rozwój technologii i systemów monitorowania stanu technicznego konstrukcji • opracowanie metod umożliwiających poprawę bezpieczeństwa i wydłużenia życia konstrukcji użytkowanych w różnych działach gospodarki (transport, energetyka, budownictwo, przemysł chemiczny) • budowa systemów monitorujących stan konstrukcji w celu ostrzegania o możliwych sytuacjach awaryjnych dla obiektów o wymaganym niskim poziomie ryzyka awarii. Warszawa, marzec 2009

Partnerzy – Wykonawcy • Politechnika Warszawska - WNIOSKODAWCA ♦ Wydział Inżynierii Lądowej ♦ Wydział Mechatroniki ♦ Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych ♦ Wydział Transportu • Akademia Górniczo-Hutnicza • Instytut Maszyn Przepływowych PAN • Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN Okres realizacji: 2008 - 2012 Warszawa, marzec 2009

1. Zespół Politechniki Warszawskiej • • Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej Wydział Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej Wydział Mechatroniki Politechniki Warszawskiej, Instytut Mikromechaniki i Fotoniki • • 2. • 3. • 4. • Zespół Akademii Górniczo – Hutniczej Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Katedra Robotyki i Mechatroniki Zespół IPPT PAN Warszawa Zakład Technologii Inteligentnych Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN Zespół IMP PAN Gdańsk Instytut Maszyn Przepływowych im Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk Warszawa, marzec 2009

Zadania zgłoszone do realizacji Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej : • system monitorowania stanów elementów układu pojazd szynowy-tor Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej • system monitorowania konstrukcji bazującego na metodach porównawczych badań dynamicznych, tensometrycznych, magnetycznych i światłowodowych Wydział Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej • system monitorowania wielkogabarytowych konstrukcji budowlanych (hale przemysłowe, widowiskowe, handlowe, wiadukty, mosty, stadiony sportowe, itp. ) Wydział Mechatroniki Politechniki Warszawskiej • systemy pomiarów i monitorowania drgań, kształtu, deformacji oraz pól przemieszczeń i odkształceń elementów konstrukcji budowlanych i maszyn koherentnymi i niekoherentnymi metodami optycznymi Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Katedra Robotyki i Mechatroniki - AGH • system monitorowania konstrukcji krytycznych zrealizowanego w oparciu o wizyjne metody pomiaru oraz filtr modalny Zakład Technologii Inteligentnych Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN • budowa nowego systemu SHM do monitorowania stanu technicznego infrastruktury transportowej TRANS-MONIT Zespół Instytutu Maszyn Przepływowych im Roberta Szewalskiego PAN • systemu monitorowania konstrukcji metalowych i kompozytowych. Warszawa, marzec 2009

Zgłoszone do realizacji projekty systemów 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. System monitorowania stanów elementów układu pojazd szynowy – tor – zadaniem systemu będzie monitorowanie stanu pojazdu szynowego oraz drogi kolejowej, Rozproszony system monitorowania konstrukcji wielkogabarytowych – zadaniem systemu będzie monitorowanie konstrukcji przęsłowych oraz wielkogabarytowych, System monitorowania konstrukcji budynków oraz inżynierskich konstrukcji mostów i dróg – zadaniem systemu będzie monitorowanie stanu technicznego obiektów infrastruktury mostowej i drogowej, jak również budynków niskich, wielko-powierzchniowych i wysokich, o zróżnicowanych kształtach w planie, realizowanych w istniejącej zabudowie miast, System monitorowania i pomiarów realizujący wybrane niekoherentne metody optyczne - zadaniem systemu będzie monitorowanie szerokiego zakresu obiektów budowlanych (budynki, mosty, tamy, hale, itp. ), a także urządzeń i ich części oraz materiałów System monitorowania i pomiarów realizujący wybrane koherentne metody optyczne - system znajdzie podobne zastosowania jak system realizujący wybrane niekoherentne metody optyczne System monitorowania stanu konstrukcji inżynierskich w oparciu o pomiary wizyjne – opracowywany system umożliwi bezstykowy pomiar geometrii konstrukcji, a w szczególności obserwacje zmian odkształcenia konstrukcji w czasie jej eksploatacji, System monitorowania konstrukcji w oparciu o wibrotermografię - opracowany system umożliwi ciągłe lub okresowe monitorowanie stanu konstrukcji w oparciu o pomiary wibrotermograficzne, System monitorowania konstrukcji z zastosowaniem filtru modalnego - opracowany system, będzie systemem softwarowym, współpracującym z dowolnym układem pomiarowym System diagnozowania łopat wirnika elektrowni wiatrowej w oparciu o aktywną metodę diagnozowania stanu poprzez wzbudzanie w konstrukcji zjawisk drganiowych o wysokiej częstotliwości – opracowany system, wykorzystujące fale Lamba umożliwi diagnozowanie uszkodzeń urządzeń sektora maszyn energetycznych oraz energetyki odnawialne (elektrowni wiatrowych System monitorowania konstrukcji z zastosowaniem pomiaru impedancji - system będzie służył do oceny połączeń elementów konstrukcyjnych oraz pęknięć krytycznych elementów konstrukcji, Dynamiczna waga kolejowa DKW – system będzie umożliwiał dokonywanie pomiarów masy i prędkości pojazdów szynowych, jadących z pełną prędkością, Dynamiczna waga drogowa DWD - system będzie umożliwiał dokonywanie pomiarów nacisków na oś i prędkości pojazdów drogowych, jadących z pełną prędkością, TRANS – MONIT - system będzie umożliwiał monitorowanie stanu technicznego drogowych i kolejowych, stalowych mostów kratownicowych, System ELGRID – system będzie umożliwiał monitorowanie rozwoju spękań w betonowych elementach konstrukcyjnych System identyfikacji uszkodzeń bazujący na przetwornikach piezoelektrycznych – zadaniem systemu będzie monitorowanie stanu technicznego i uszkodzeń elementów urządzeń i konstrukcji lotniczych, urządzeń energetyki odnawialnej (m. in. łopat wirników), konstrukcji budowlanych (m. in. hal, mostów), środków transportu kołowego, elementów (konstrukcji) opartych na strukturach kompozytowych, itp. , System identyfikacji zagrożeń konstrukcji w oparciu o pomiary sygnałów z czujników FBG transmitowanych przy pomocy włókien optycznych – system znajdzie podobne zastosowania jak system oparty na przetwornikach piezoelektrycznych Warszawa, marzec 2009

Jednolita procedura implementacyjna 1. Sformułowanie metody (podstawy teoretyczne, badania literaturowe, opracowanie założeń stosowalności, analiza czułości metody), 2. Symulacyjne badanie metody (budowa modelu obiektu, modelowanie uszkodzenia, modelowanie układu pomiarowego, symulacja numeryczna metody), 3. Opracowanie założeń konstrukcji systemu monitorowania i oceny stanu konstrukcji (opracowanie projektu systemu pomiarowego – czujników, układów zbierania, przetwarzania i zarządzania sygnałami, opracowanie algorytmów oceny stanu, opracowanie zasad i procedur kalibracji), 4. Wykonanie prototypu sytemu monitorowania i oceny stanu (w zakresie sprzętu i oprogramowania), 5. Badania prototypu systemu w skali laboratoryjnej (testowanie systemu na obiektach o znanych własnościach, weryfikacja i walidacja systemu), 6. Badania prototypu systemu w skali przemysłowej na rzeczywistych obiektach (instalacja systemu na rzeczywistym obiekcie oraz eksploatacja nadzorowana), 7. Promocja opracowanego systemu monitorowania i oceny stanu konstrukcji (publikacje, udział w targach i pokazach). Warszawa, marzec 2009

Struktura Organizacyjna Projektu Biuro Projektu RADA KOORDYNACYJNA Przewodniczący Przedstawiciele Wykonawców Koordynator Obsługa Finansowa Pojektu Wykonawcy, Obsługa admfinans. Warszawa, marzec 2009

Rada Koordynacyjna Projektu Przewodniczacy: prof. dr hab. inż. Andrzej Chudzikiewicz Członkowie: prof. dr hab. inż. Tadeusz Uhl – koordynator ds. merytorycznych prof. dr hab. inż. Wiesław Ostachowicz prof. dr hab. inż. Jan Holnicki prof. dr hab. inż. Małgorzata Kujawińska prof. dr hab. inż. Stanisław Radkowski prof. dr hab. inż. Marian Giżejowski Koordynator techniczno-prawny projektu Koordynator ds. finansowych Warszawa, marzec 2009

Odbiorcy wyników projektu Grupa PKP ■ przewozy pasażerskie ■ PKP Intercity, PKP Przewozy Regionalne, PKP SKM ■ przewozy towarowe ■ PKP Cargo, PKP LHS, …………. . ■ infrastruktura kolejowa ■ PKP PLK, PKP Energetyka, PKP Telekomunikacja, Kolejowa, PKP Informatyka, ■ pozostałe spółki Producenci pojazdów szynowych Operatorzy i użytkownicy infrastruktury Warszawa, marzec 2009

Struktura Systemu OBIEKT UKŁAD CZUJNIKÓW • Pojazd • Akcelerometry • Tor • Tensometry PRZETWORNIK A/C MIKROPROCESOR • Obiekt inżynieryjny MODUŁ GPS SERWER OPROGRAMOWANIE Baza danych ODBIORCY • Operatorzy • Zarządcy Infrastrukturą • Producenci • Inni Jelenia Góra, marzec 2009

Kontakt : . Warszawa, marzec 2009