Hamburg: Containerbrücken, Pipelines oder Brücken – industrielle Anlagen und Bauwerke im Wechsellastbetrieb werden stark beansprucht und unterliegen einer regelmäßigen Prüfpflicht. TÜV NORD hat ein Online-Monitoring-System mit digital vernetzten Dehnungsmessstreifen entwickelt, das die Prüfung vereinfacht. Gleichzeitig kann es die Lebensdauer der Anlagen verlängern und zum Teil sogar im Voraus prognostizieren. In einem Pilotprojekt auf einem Containerterminal wurde das Online Lifecycle Monitoring erfolgreich erprobt. Ebenso eignet es sich für Windenergieanlagen, Bahninfrastruktur oder Anlagen zur Lebensmittelherstellung.
Wie der Name bereits verrät, wirken beim Wechsellastbetrieb zu unterschiedlichen Zeitpunkten extrem variierende Kräfte auf die jeweilige Anlage – von kaum wahrnehmbarer Belastung bis hin zu mehreren Tonnen Gewicht – und beanspruchen diese mechanisch enorm. Daher ist für industrielle Anlagen dieser Art eine regelmäßige Prüfung auf ihre strukturelle Integrität häufig vorgeschrieben. Während einer mehrstündigen Begehung müssen diese komplett außer Betrieb genommen werden. Im Zuge der Digitalisierung können solche Stillstände reduziert werden: „Das digital vernetzte Online Lifecycle Monitoring ermöglicht es, die mechanisch beanspruchten Komponenten orts- und zeitunabhängig zu überwachen. Damit können die Prüfung vor Ort und die damit verbundenen Stillstände signifikant verkürzt werden“, erläutert Ulf Theike, Geschäftsführer von TÜV NORD Systems und verantwortlich für Digitalisierungsthemen im Geschäftsbereich Industrie Service.
Das sensorbasierte Online Lifecycle Monitoring bietet weitere Vorteile: Wechsellastig beanspruchte Anlagen oder Komponenten können damit gezielt und kontinuierlich überwacht werden. Das schafft deutlich mehr Sicherheit. Neben der Schadensüberwachung der Anlage können die gewonnenen Daten auch technologisch und wirtschaftlich verwertet werden. Durch die Anwendung von physikalischen sowie empirisch-statistischen Methoden können beispielsweise Empfehlungen für die zustandsabhängige Prüfung und Wartung abgeleitet werden. Darüber hinaus kann prognostiziert werden, wann und an welcher Stelle vermutlich ein Schaden auftreten wird. Damit können dann wiederum anlagenabhängig Aussagen zur voraussichtlichen Lebensdauer der Anlage getroffen werden. So können Pipelines, Containerbrücken und Co. länger eingesetzt werden und der kostenintensive Austausch kompletter Anlagenteile kann, je nach Datenlage, erst später erfolgen.
Digital vernetzte Messstreifen
Das durch TÜV NORD eingesetzte Online-Mess-System besteht hauptsächlich aus mehreren optischen Dehnungsmessstreifen, die auf Basis der Faser-Bragg-Gitter-Reflexion funktionieren. Zu einer Messkette in Reihe zusammengeschaltet, werden die Messstreifen an überwachungsbedürftigen oder potentiell kritischen Anlagenteilen installiert. Dort messen und dokumentieren sie permanent die Oberflächentemperaturen, Materialdehnung sowie die daraus resultierenden Risse aus Wechselbeanspruchungen. Ebenso zum System gehören mehrere Lichtwellenleiter unterschiedlicher Längen, welche die Sensormessketten mit dem optischen Interrogator (Bragg-Meter) redundant verbinden, sowie ein industrieller Datenrecorder (IPC) mit LTE-Modem. Interrogator und Datenrecorder sind am höchsten Punkt einer Anlage, zum Beispiel einer Containerbrücke, in einem klimatisierten und witterungsgeschützten Schaltschrank untergebracht, um Daten ungestört senden und empfangen zu können.
Software schlägt Alarm
Die Software DMT SAFEGUARD, ein webbasiertes Datenmanagementsystem, visualisiert, analysiert und integriert die unterschiedlichen Messdaten. DMT ist ebenfalls ein Unternehmen der TÜV NORD GROUP. Das ursprünglich für das Geomonitoring entwickelte System greift dabei auf aktuelle Datensätze zu, die zuvor online verlustfrei und sicher an eine Datenbank (z.B. SQL) im TÜV NORD Rechenzentrum übermittelt und dort abgelegt wurden. Bei Wertüber- oder -unterschreitungen setzt das Online Lifecycle Monitoring Alarmmeldungen ab, zum Beispiel per SMS, und erstellt Berichte.
Stabiles, wetterfestes System
„Für den Einsatz an Industrieanlagen muss das Monitoring-System natürlich besonders geschützt sein. Es ist beständig gegen Witterung und elektromagnetische Störeinflüsse, langzeitstabil und ausfallsicher, autodiagnosefähig und per Fernzugriff zu warten – das haben unsere Pilotprojekte gezeigt“, so Theike. Weitere Einsatzmöglichkeiten des Online-Monitoring-Systems sind zahlreiche Industrieanlagen, Windenergieanlagen, Bahnbrücken oder Anlagen zur Lebensmittelherstellung.
Über die TÜV NORD GROUP
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