Inspektionsroboter in der Öl- und Gasindustrie erhöhen Effizienz und Sicherheit
Unter Dickenüberwachung ist die routinemäßige Messung der Materialdicke von Betriebsmitteln wie Rohrleitungen, Schläuchen, Druckbehältern oder Tanks zu verstehen. Genaue Dickenmessungen für Korrosion sind für die Integrität von Komponenten in Öl- und Gasanlagen von grundlegender Bedeutung: Anfällige Materialien, die Exposition gegenüber einer korrosiven Umgebung und Belastungen oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts können dazu führen, dass kritische Komponenten beschädigt werden. Spannungsrisskorrosion kann gefährliche Gasexplosionsunfälle zur Folge haben, die sich negativ auf die Sicherheit von Mensch und Umwelt sowie auf die Integrität und Betriebszeit der Anlage auswirken.
Inspektionsroboter verändern die Öl- und Gasindustrie zum Besseren
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts HYFLIERS wurden Robotertechnologien vorgestellt, mit denen die Kosten und Risiken der heute von Menschen durchgeführten Inspektionen in Produktionsanlagen verringert werden können. Die Technologien wurden in Rohrinspektionsanwendungen validiert, aber die Projektentwicklungen könnten auch in anderen Branchen wie der Energieerzeugung oder dem Bauwesen eingesetzt werden. „Im Zuge von HYFLIERS haben wir die ersten Luft-Boden-Roboter-Prototypen mit einem hyperredundanten Leichtbaugelenkarm entwickelt und erprobt. Der Arm verfügt über eine große Anzahl von Freiheitsgraden und ist mit einem Inspektionsteilsystem und einer Bodenunterstützungseinheit für effiziente und sichere Inspektionen in Industrieanlagen ausgestattet“, erklärt Juha Röning, Professor an der Universität Oulu und Koordinator von HYFLIERS. Das Robotersystem ist mit Schnittstellen für die Fahrzeugfernsteuerung ausgerüstet. Hochentwickelte Algorithmen zur automatischen Kollisionserkennung und -vermeidung sorgen für eine präzise Führung, Positionierung, Landung und Rollbewegung auf begrenzten Oberflächen wie z. B. Rohren.
Zwei hybride Prototypen revolutionieren Öl- und Gasbetrieb
Die Forschenden entwickelten zunächst einen hybriden mobilen Roboter, der starten, fliegen, landen und sich entlang eines Rohrs bewegen kann, um die von den Endnutzenden angedachte Inspektion durchzuführen. „Dieses System besteht aus einem an die industrielle Umgebung angepassten Luftfahrzeug und einem selbstfahrenden Satellitenfahrzeug, das mit Sensoren an Bord sich langsam entlang des Rohres fortbewegt“, erklärt Röning. „Die Landeeinheit ist die luftgestützte Plattform, die den Satelliten auf dem Zielrohr platziert. Dieses System ist nicht für die Inspektion konzipiert, jedoch für den Transport und den Einsatz des Inspektionssatelliten über dem Rohr unerlässlich. Anschließend bewegt sich der Satellit mithilfe von Magneträdern entlang von Rohren und Bögen mit Durchmessern von 200 bis 500 mm. Letztere tragen dazu bei, die Anziehungskraft zwischen dem Magnetrohr und der Doppelkristall-Rollsonde, die die Prüfung durchführt, aufrechtzuerhalten“, fügt Röning hinzu. Die andere Projektaktivität betraf die Konstruktion eines leichten Roboterarms, der mit einem Ultraschallprüfkopfsystem und einer miniaturisierten Kamera bestückt ist. Dieses modulare System, das aus dem Flugsystem, dem magnetischen Koppler und verschiedenen Zusatzgeräten besteht, kann auf nichtmagnetischen Rohren landen und Rohrtrasse inspizieren. Der Arm bringt den Sensor an seinem Endeffektor zur Inspektionsstelle, aber das Fahrzeug kann auch langsam über das Rohr fahren. Die Stabilität des Robotersystems auf dem Rohr wird durch die Steuerung der Propellerneigung und die Verlagerung des Systemschwerpunkts erreicht. Die Entwicklungen von HYFLIERS dürften in hohem Maße zur Verbesserung der Sicherheit in Produktionsanlagen, z. B. in der Öl- und Gasindustrie, beitragen. Aus dem Projekt ging Neabotics hervor, ein Spin-off-Unternehmen der Universität Neapel Federico II, das sich auf maßgeschneiderte Robotersysteme für Inspektion und Wartung spezialisiert hat.
Schlüsselbegriffe
HYFLIERS, Rohr, Inspektion, Öl und Gas, Luftaufnahme, Satellit, Sicherheit, Dickenmessung, Robotersystem, Neabotics
