METODY MONITOROWANIA PRZEPŁYWU GRAWITACYJNEGO W SILOSACH Z ZASTOSOWANIEM PRZETWARZANIA OBRAZÓW TOMOGRAFICZNYCH

The article presents the methods of monitoring of the process of gravitational silo discharging with aid of tomography techniques. The described methods apply to funnel and mass flow measurement. The core unit of the presented monitoring system is an image-processing module, while the images are obtained with aid of the electrical capacitance tomography. For the funnel type of flow, the outputs of image processing are parameters describing the process flow, location and material concentration in funnel area. In the case of the mass flow regime the presented method provides information about the parameters of shear zones arising by the wall region of the silo that influence the interaction between the bulk and silo construction during silo discharging.Artykuł przedstawia metody monitorowania procesu grawitacyjnego opróżniania silosu z materiałów sypkich z zastosowaniem technik tomograficznych. Opisane metody dotyczą pomiaru przepływu kominowego oraz masowego. Głównym elementem systemu monitorowania jest moduł przetwarzania obrazów uzyskanych przy pomocy elektrycznej tomografii pojemnościowej. Wynikiem przetwarzania obrazów są parametry procesu, opisujące lokalizację komina przepływu i koncentracji materiału w jego obszarze dla przepływu kominowego. W przypadku przepływu masowego przedstawiona metoda dostarcza informacji o obszarze strefy ścinania, występującej w obszarze przyściennym silosu, mającą wpływ na wynik interakcji materiału sypkiego i konstrukcji silosu podczas jego rozładunku

METODY POMIARU PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWU Z ZASTOSOWANIEM TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ

The current methods of calculating the velocity field based on a twin-plane electrical capacitance system for multiphase flows are presented. The described methods allow to calculate the velocity profile of the multiphase flow in cross-section of industrial installation. The theoretical assumptions of the considered methods are also noticed. The main advantages and disadvantages of the authors’ flow velocity measurement methods are discussed.Artykuł przedstawia przegląd metod wyznaczania prędkości przepływu w oparciu o dwupłaszczowy system pojemnościowej tomografii procesowej.  Zaprezentowane metody pozwalają na obliczenie profilu prędkości wielofazowych przepływów w przekroju poprzecznym instalacji przemysłowej. Przeprowadzono także dyskusję nad teoretycznymi założeniami omawianych metod oraz opisano główne zalety i wady autorskich metod pomiaru prędkości przepływów wielofazowych

ANALIZA PRZYPŁYWU WIROWEGO Z ZASTOSOWANIEM ELEKTRYCZNEJ TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ

This paper describes an application of dual-plane Electrical Capacitance Tomography (ECT) system for gas-solid swirl flow measuremetns. The angular component of the velocity in the pipes cross section was calculated. The angular velocity was determined based on tomographic data sets obtained from the physical model and also simulated data sets of the swirl flow phenomena. Analysis of material concentration changes in time, with the aid of sequences of 2D reconstruction images, allowed to swirling flow, angular velocity vectors to be successfully evaluated.W artykule opisano zastosowanie dwupłaszczyznowego systemu elektrycznej tomografii pojemnościowej (ECT) do pomiaru przepływów wirowych materiałów sypkich. W artykule zaprezentowano metodę wyznaczania składowej kątowej prędkości przepływu. Algorytm opiera się na analizie obrazów tomograficznych. Analiza zmian koncentracji materiału sypkiego w czasie, otrzymana przy pomocy sekwencji 2D obrazów tomograficznych, pozwoliła na ocenę przepływu wirowego poprzez wyznaczenie wektora prędkości kątowej przepływu. Weryfikację metody przeprowadzono na podstawie danych uzyskanych za pomocą przygotowanego modelu fizycznego i zbioru danych pomiarowych symulowanego przepływu wirowego

ANALIZA PROCESÓW DEGRADACJI I PRZEPŁYWU GRANULATU Z WYKORZYSTANIEM OBRAZOWANIA METODĄ PROMIENI X

This paper reviews the work that has been done in the past 10 years at the Lodz University of technology about the visualization and the quantification of phenomena related to degradation processes (i.e. stress corrosion cracking in stainless steel, fatigue crack in titanium alloys) in engineering materials as well as granular flow in silos using X-ray imaging (i.e. radiography and (micro)tomography). Besides presenting the experimental protocols, the paper also presents the image processing strategies that have been applied to enable the extraction of characteristic parameters from the volumetric images.Artykuł przedstawia przegląd prac badawczych przeprowadzonych w ostatnich 10 latach w Politechnice Łódzkiej, dotyczących wizualizacji oraz analizy ilościowej zjawisk mających miejsce w procesie degradacji materiałów (tj. korozji naprężeniowej stali nierdzewnej, pęknięcia stopów tytanu) oraz przepływu materiałów sypkich w silosach z wykorzystaniem obrazowania metodami opartymi na promieniowaniu X (tzn. radiografii oraz (micro)tomografii). Oprócz przedstawienia metodologii pomiaru, zostały również opisane metody przetwarzania obrazów, pozwalające na wyznaczenie charakterystycznych parametrów badanych procesów z obrazów wolumetrycznych.&nbsp

SYMULACJA PRZEPŁYWU GRAWITACYJNEGO I ESTYMACJA JEGO PARAMETRÓW PRZY UŻYCIU ELEKTRYCZNEJ TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ I SZTUCZNYCH SIECI NEURONOWYCH

The paper presents a new approach to monitoring changes of characteristic parameters of gravitational solids flow. Electrical Capacitance Tomography (ECT) is applied for non-invasive process monitoring. Artificial Neural Networks (ANN) are used to estimate important flow parameters knowing the measured capacitances. The proposed approach solves the ECT inverse problem in a direct manner and provides a rapid parameterization of the funnel flow. The simulation of the silo discharging process is performed relying on real flow behaviour obtained from the authors’ previous work. The simulated data are used to new approach testing and verification. The obtained results proved that proposed ANN-based method will allow for on-line gravitational solids flow monitoring.W artykule opisano nowe podejście do monitorowania zmian charakterystycznych parametrów przepływu grawitacyjnego. Do nieinwazyjnego monitorowania procesu stosowana jest Elektryczna Tomografia Pojemnościowa (ECT). Sztuczne Sieci Neuronowe wykorzystywane są do estymacji ważnych parametrów przepływu na podstawie mierzonych pojemności. Zaproponowane podejście pozwala na rozwiązanie problemu odwrotnego w ECT w sposób bezpośredni i umożliwia natychmiastową parametryzację przepływu kominowego. Symulacja procesu rozładowania silosu została wykonana na podstawie wyników wcześniejszych badań eksperymentalnych przeprowadzonych na rzeczywistym obiekcie. Dane symulacyjne wykorzystano do testowania i weryfikacji nowego podejścia. Uzyskane wyniki wykazały, iż zaproponowana metoda wykorzystująca Sztuczne Sieci Neuronowe pozwoli na monitorowanie on-line parametrów przepływu grawitacyjnego

Tomography MCMC method exploration software package

Statistical methods such as Monte Carlo Markov Chain (MCMC) coupled with Bayesian approach proved its usefulness to the Electrical Capacitance Tomography (ECT) inverse problem solution. However, this methodology is very sensitive to the values of method parameters. The dedicated tool for investigation of this statistical method and for algorithm adjusting, testing, verification and optimization is proposed in the paper

METODY PARAMETRYCZNE W ROZWIĄZYWANIU PROBLEMU ODWROTNEGO DLA MONITOROWANIA PRZEPŁYWÓW MATERIAŁÓW SYPKICH

The article presents the parametrisation-based methods of monitoring of the process of gravitational silo discharging with aid of capacitance tomography techniques. Proposed methods cover probabilistic Bayes’ modelling, including spatial and temporal analysis and Markov chain Monte Carlo methods as well as process parametrisation with artificial neural networks. In contrast to classical image reconstruction-based methods, parametric modelling allows to omit this stage as well as abandon the associated reconstruction errors. Parametric modelling enables the direct analysis of significant parameters of investigated process that in turn results in easier incorporation into the control feedback loop. Presented examples are given for the gravitational flow of bulk solids in silos.Niniejszy artykuł przedstawia parametryczne metody rozwiązywania problemu odwrotnego w tomografii pojemnościowej na przykładzie monitorowania procesu przepływu materiałów sypkich przy użyciu tomografii pojemnościowej. Wybrane metody obejmują modelowanie probabilistyczne Bayesa, w tym przestrzenne i czasowe oraz metody Monte Carlo łańcuchów Markowa, a także parametryzację procesu z użyciem sztucznych sieci neuronowych. W odróżnieniu od klasycznych metod opartych na algorytmach rekonstrukcji obrazu parametryzacja pozwala na pominięcie tego etapu, a co za tym idzie brak dodatkowych błędów związanych z rekonstrukcją. Parametryzacja pozwala na bezpośrednią analizę istotnych parametrów badanego procesu, przez co łatwiejsze jest użycie tych wyników w pętli sprzężenia zwrotnego sterowania. Przykłady rozpatrywane w tekście są opisane dla procesu grawitacyjnego opróżniania materiałów sypkich przechowywanych w silosach

Measurement of dynamic pulsations in bulk solid during silo discharging using ECT method

Paper will focus on the results of tests with the slender cylindrical silo emptied both gravitationally and in controlled manner. The influence of the initial density, wall roughness, height and velocity on the emptying process will be presented. During tests values of the vertical and horizontal accelerations on the silo wall were measured, the effect of the outlet velocity and level of the dynamic effects were compared. Results will be presented in the form of continuous graphs, which allow to analyse the entire process in simpler way comparing to tomographic images form. It is a better form of presentation in order to work out settings for process control, as well

WYZNACZANIE PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWY KORKOWEGO W TRANSPORCIE PNEUMATYCZNYM MATERIAŁU SYPKIEGO W OPARCIU O TECHNIKI PRZETWARZANIA OBRAZÓW

The article presents the use of fast cameras and image processing and analysis methods to determine the velocity of pneumatic transport of bulk material. The presented solution is dedicated to the analysis of dense flow in the form of slugs moving in a horizontal section of the pipeline. The developed image-processing algorithm is based on the estimation of the bulk solid material level in the pipeline in particular moments of the process. The acquisition of an image containing the area of two separate sections of the pipeline allows to determine the shift-time of material between two pre-defined pipeline regions. The obtained results indicate the proper action of the developed systemW artykule przedstawiono zastosowanie szybkich kamer oraz metod przetwarzania i analizy obrazów do wyznaczenia prędkości transportu pneumatycznego materiału sypkiego. Przedstawione rozwiązanie dedykowane jest analizie zmian prędkości przepływu gęstego w formie korków przemieszczających się w poziomym odcinku rurociągu. Opracowany algorytmy przetwarzania obrazów opiera się na wyznaczeniu poziomu wypełnienia rurociągu materiałem sypkim w poszczególnych chwilach trwania procesu. Akwizycja obrazu zawierającego obszar dwóch oddzielnych sekcji rurociągu pozwoliła na określenie czasu przejścia materiału między oboma, pre-definiowanymi, obszarami rurociągu. Uzyskane wyniki wskazują na poprawne działanie opracowanego systemu