Google+ Facebook Twitter XING LinkedIn GoogleCurrents YouTube
Windanlagen

Sensorgürtel überwacht Schweißnähte

| Redakteur: Linda Kuhn

Praxistests in der Ostsee: Forscher haben einen Proberohrknoten mit zwei Demonstratoren der Sensormanschette ausgerüstet.
Praxistests in der Ostsee: Forscher haben einen Proberohrknoten mit zwei Demonstratoren der Sensormanschette ausgerüstet. (Bild: Fraunhofer IKTS)

Insbesondere die Fundamente von Offshore-Windanlagen sind großen Beanspruchungen ausgesetzt. Deshalb untersuchen Taucher die Gründungsstrukturen regelmäßig auf Mängel. Wissenschaftler haben nun eine Sensormanschette entwickelt, mit der diese Kontrollen einfacher und schneller durchgeführt werden könnten.

Auf hoher See sind die Windanlagen Wind und Wetter ausgesetzt, was sich wiederum auf den Fuß der Anlage – unter Wasser, nahe dem Meeresboden – überträgt. Auch aggressives Salzwasser schädigt die Fundamente. Deshalb überprüfen regelmäßig Taucher die besonders gefährdeten Schweißnähte an diesen Verankerungen. Dazu befreien die Taucher die Schweißnaht zunächst mit einem Hochdruckgerät von Bewuchs wie Algen und Muscheln. Anschließend legen sie ein elektromagnetisches Feld an die Schweißnaht und geben Eisenspäne darauf. Ist irgendwo ein Riss, dringt das Feld verstärkt nach außen – die Eisenspäne lagern sich dort an. Eine schwierige Arbeit für die Taucher: Sie müssen viele Geräte mit in die Tiefe nehmen, starken Strömungen standhalten und genügend Zeit einplanen, um sich an die jeweiligen Wasserdrücke auf dem Tauchgang zu gewöhnen. Die Inspektion einer Anlage dauert etwa einen Tag.

Künftig könnte ein Roboter diese Aufgabe übernehmen – genauer gesagt ein kastenförmiges Remote Operating Vehicle, kurz ROV. Die Basis dafür haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme Ikts in Dresden gemeinsam mit verschiedenen Industriepartnern gelegt. Sie haben eine Sensormanschette entwickelt, mit der sich die Messungen vereinfachen und künftig automatisiert durchführen lassen. Daneben soll das System weitaus genauer als die bisherigen Methoden sein: Es analysiere beispielsweise auch die Ausmaße und die Tiefe des Risses, was bislang nicht möglich war. Zudem würde die Untersuchung nur 10 min dauern.

Funktionsweise des Systems

Doch wie funktioniert das System? Die Sensormanschette wird um die Schweißnaht gelegt und verbleibt dort über die Anlagenlebensdauer. Die Manschette besteht aus Sensorelementen, die in Abständen von 5 bis 7 cm wie an einer Perlenschnur aufgereiht sind. Für die Messung koppelt der Taucher ein Handgerät über eine Schnittstelle an die Manschette an und startet die Untersuchung per Knopfdruck. Künftig soll der Roboter diese Aufgabe übernehmen. Gleichzeitig sorgt das Handgerät per Akkus für die nötige Energie. Das aufwendige Reinigen mittels Hochdruck entfällt. Reihum fungiert nun ein Sensorelement als Aktor und bringt Ultraschallwellen in die Schweißnaht ein, die die gesamte Struktur durchdringen. Befindet sich irgendwo ein Riss, werden die Wellen an dieser Störstelle reflektiert, während sie durch die intakten Bereiche ungehindert hindurchgehen. Die anderen Sensoren detektieren die Signale und spüren Fehlerstellen auf diese Weise auf. Anschließend dient der nächste Sensor als Aktor. Er überträgt die Daten per Kabel auf das Handlesegerät, das am PC ausgelesen wird. Auf diese Weise erhalten die Forscher Daten, die denen einer Computertomografie beim Arzt ähneln. Der Prüfer der Offshore-Anlage erhält ein Bild der Schweißnaht, auf dem die Fehlstellen je nach Relevanz farbig markiert sind.

Praxistest in der Ostsee

In einem Vor-Ort-Test im Offshore-Windpark Baltic1 konnten die Forscher zeigen, dass das Verfahren funktioniert. Dazu versahen sie ein verzweigtes Metallrohr mit einem 0,9 mm breiten, 45 mm langen und 7 mm tiefen Riss und brachten es auf den Meeresgrund der Ostsee in 18 m Tiefe. Mit Erfolg: Das System konnte den Riss detektieren und seine Maße bestimmen. In etwa fünf Jahren könnte das System zertifiziert und per Roboter einsatzbereit sein.

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 43935153 / Montage/Handhabung/Robotik)