Rohre und Rohrleitungen sind in ihren verschiedenen Ausführungen, wie dem Medientransport oder als Bestandteil von Konstruktionen, in einer Vielzahl von Branchen wiederzufinden. Neben ihrer Anwendung in der Öl- und Gasindustrie kommen sie auch im Maschinenbau sowie im Bereich der Energietechnik zum Einsatz. In all diesen Anwendungen erfahren die Rohre zum Teil extreme Belastungen physikalischer und/oder chemischer Natur. Für die Anlagenverfügbarkeit ist jedoch ihre Zuverlässigkeit wichtig und muss über die Lebensdauer der Anlage gesichert sein.
Unter Führung des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) entwickelt die WK-Potenzial-Initiative „Sensormanschette“ ein flexibles Messsystem zur Überwachung der vielseitig einsetzbaren zylindrischen Strukturen. Im Fokus steht hier die Überwachung der Schweißnähte an Gründungsstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen. Dank innovativer Aufbau‐ und Verbindungstechnik soll dieses ultraschallbasierte Messsystem die zeitaufwändigen Prüfaufgaben beschleunigen und eine zuverlässige Bewertung des Zustandes gestatten. Derzeit werden die vorgeschriebenen Messungen noch durch visuelle Prüfungen von Tauchern aufwändig und riskant durchgeführt.
Die Ziele
Als Projektergebnis soll eine zuverlässige und langlebige Prüftechnologie entstehen, die für zahlreiche Rohrleitungskonstruktionen anwendbar ist. Durch die spezielle Einbettung und Kapselung von Elektronik und Wandlerelement sind Unter-, aber auch Überwasseranwendungen möglich. Darüber hinaus wird eine kompakte und simple Anbringung angestrebt. Ein modularer Aufbau gestattet die flexible Anpassung der Manschettenlänge an die applikationsspezifischen Rohrdurchmesser. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf der kontaktlosen Energie- und Datenübertragung. Unabhängig vom anfallenden Schmutz oder Bewuchs des Objektes bietet diese kabellose Alternative eine zuverlässige Funktionsweise über einen sehr langen Zeitraum und unterstützt die Idee einer permanenten Überwachung. Das Auslesen und Aufladen des Messsystems mittels eines kleinen Handgerätes garantiert dem Anwender besonders für den Offshore-Einsatz eine unkomplizierte Nutzung.
Nach erfolgreichem Projektabschluss können die Betreiber von Offshore-Windenergieanlagen die Aufwendungen für die notwendigen Untersuchungen der Gründungsstrukturen auf ein Mindestmaß reduzieren. Die Sensormanschette gestattet den Instandhaltungsunternehmen, die kritischen Stellen der Konstruktionen in kürzester Zeit zu untersuchen und somit die Tauchzeit entscheidend zu reduzieren.
Die Projekte
Für die erfolgreiche Umsetzung der ambitionierten Ziele wurde das Projekt in fünf Teilprojekte gegliedert, in denen die Partner auf Basis ihrer Kompetenzen zusammenarbeiten:
Gesamtsystemkonzipierung und Aufbau der Sensormoduleinheit zur langzeitzuverlässigen Überwachung
Einbettung piezokeramischer Sensoren in Schaltungsträger
Technologische Anpassung und Umsetzung der Leiterplattenbestückung für Unterwasseranforderungen und Langzeitstabilität
Entwurf und Aufbau des Kommunikations- und Energieversorgungsmoduls
Entwurf und Aufbau eines Handgerät-Prototypen zur drahtlosen Kommunikation und Energieübertragung
Die Partner
Rund um die sächsische Landeshauptstadt hat sich ein Verbund aus vier KMUs und einer Forschungseinrichtung zur Entwicklung dieses Überwachungssystems formiert.
