Digitales „Stethoskop" für die Anlagenüberwachung

Die Sensoren des Systems hören Maschinengeräusche ab wie ein Arzt Herz oder Lunge eines Patienten. Dabei erfasst es Geräusche und Schwingungen und lernt selbstständig, den normalen vom fehlerhaften Betrieb zu unterscheiden.

Es ist für viele Maschinenarten und Anlagen einsetzbar und kommt mit einfachen Sensoren aus. Drei Prototypen von Steve (Siemens Tremor Evaluation Equipment) – so nennen die Siemens-Forscher ihr System – werden zurzeit in Kraftwerken in Marokko, USA und im Siemens Gasturbinen-Testzentrum in Berlin erprobt.

Viele technische Anlagen wie zum Beispiel Kraftwerke sind so komplex, dass nicht ständig alle laufenden Maschinen und Systeme lückenlos kontrolliert werden können. Kommt es zu Ausfällen, ist das Auswechseln von kritischen Komponenten wie Turbinen, Generatoren, Transformatoren oder wichtigen Hilfssystemen sehr aufwändig und kann hunderttausende Euro kosten. Siemens Energy betreibt im Auftrag von Stromerzeugern weltweit rund 25 Kraftwerke mit mehr als 15 Gigawatt Leistung und möchte eine höchstmögliche Verfügbarkeit dieser Anlagen gewährleisten.

Daher entwickelten Experten von Siemens Energy mit der globalen Siemens-Forschung Corporate Technology (CT) in Princeton, USA, das mobile Überwachungssystem. Steve zeigt Auffälligkeiten an, bevor es zu Betriebsunterbrechungen kommt und reduziert so die Stillstandszeiten. Es ist mit münzgroßen Sensoren ausgerüstet, die an verschiedenen Stellen fast jeder Maschine angebracht werden können. Über Mobilfunk können Spezialisten von Energy und CT die Betriebsmannschaft bei der Analyse unterstützen, wenn Steve eine Unregelmäßigkeit festgestellt hat.

Das System erfasst Geräusche beziehungsweise Körperschall mit einer Rate von fast einer Million Messwerten pro Sekunde – das ist 25-mal mehr als die Erfassungsrate des Ohrs. Steve wird darauf programmiert zu lernen, welche Geräusche und Schwingungen der Maschinen charakteristisch für verschiedene Betriebszustände sind. Nach einer etwa einwöchigen Datenerfassungsphase kann Steve normale Geräusche und Schwingungen vom fehlerhaften Betrieb unterscheiden.

Das mobile System ist wetterfest und lässt sich leicht von der einen zur anderen Komponente transferieren und kann so periodische Messungen an vielen technischen Apparaten machen. Steve kann aufgrund seiner Lernfähigkeit praktisch an jeder schallemittierenden Maschine installiert werden. (IN 2012.07.4)