Wärme sehen, Fehler finden

Thermografie - Die Komplexität heutiger Anlagen steigt. Das Finden versteckter Fehler ist alles andere als trivial: Infrarot-Thermografie erkennt Probleme frühzeitig, berührungslos und im laufenden Betrieb.

31. Mai 2006

Wartung und Instandhaltung von Anlagen - kein Thema? Spätestens wenn die Produktion hierfür stillgelegt werden muss, die Anlage zumindest teilweise demontiert werden muss, wird gern schon mal weiter produziert, bis es im wahrsten Sinne des Wortes nicht mehr weiter geht. Es wird schon nichts passieren... Dabei sind ungeplante Anlagenstillstände und die damit verbundenen Produktionsausfälle mitunter sehr teuer. Vorbeugende Instandhaltung ist ein viel diskutiertes Thema, aber längst noch nicht gängige Praxis in Unternehmen. Komplexe Anlagen erschweren das Entdecken versteckter Fehler. Problemstellungen dieser Art belasten betriebliche Zeitabläufe und Budgets ganz erheblich, müssen aber aus Sicherheitsgründen wohl so hingenommen werden, oder? Infrarot-Thermografie ist ein wirksames Werkzeug, um vorbeugend Problemfälle zu erkennen. Es handelt sich dabei um ein bildgebendes Messmittel, das in den letzten Jahren eine beachtliche technische Weiterentwicklung erfahren hat.

Damit eröffnen sich heute höchst attraktive Perspektiven, insbesondere im Vergleich zur konventionellen Vorgehensweise: Jeder Check kann problemlos im laufenden Betrieb erfolgen, vor allem aber absolut berührungslos! Unzugängliche Komponenten brauchen nicht mehr ausgebaut zu werden. Schwachstellen sieht die Thermografie-Kamera trotzdem und stellt sie als so genannte Falschfarben-Wärmebilder dar, auf denen die genauen Temperaturverhältnisse und -abstufungen farblich wiedergeben werden.

Fehler im laufenden Betrieb finden

Beim Einsatz moderner Technik können Temperaturprofile mit 0,08 K aufgelöst werden. Im Verbindung mit geeigneter AnalyseSoftware können demnach auch schwierige Problemfälle untersucht werden, bei denen es auf geringste Temperaturdifferenzen ankommt.

Bei vielen Anwendungen fallen Problemstellen allerdings sofort auf. Temperaturdifferenzen zwischen Anlagenteilen und der Umgebung werden dank der Falschfarbendarstellung schnell deutlich. Erfahrene Thermografen sehen bereits während der Aufnahme auf dem Display der Kamera, wo sich Probleme abzeichnen und können mit Detailaufnahmen tiefer in die Problemanalyse einsteigen. Wertvolle Hinweise ergeben sich auch aus einem Vergleich aktueller Thermografien mit einer früher gemachten Aufnahme, die den Soll- oder Normalzustand dokumentiert. Bei diesem Vergleich hilft die Analysesoftware. Gerade dies ist ein hervorragender Ansatzpunkt für vorbeugende Maßnahmen, denn hiermit lassen sich nun in wesentlich größerem Umfang als bisher potenzielle Störfall-Auslöser frühzeitig erkennen.

Die jeweiligen Ursachen können behoben werden, bevor der reale Störfall eintritt. Das gilt obendrein auch für Bereiche, bei denen früher eine konventionelle Überprüfung selbst bei Abschaltung nicht möglich war, wie beispielsweise bei Übergangswiderständen von Schaltern in Mittelspannungsanlagen. Thermografie kann in vielen Bereichen sinnvoll eingesetzt werden. Die Anwendungsmöglichkeiten sind schier unbegrenzt, sie reichen von der Energieverteilung, der Automatisierung und der Gebäudetechnik bis hin zur Produktionsanlage selbst. Vor allem lassen sich sowohl mechanische als auch elektrische Probleme mit Thermografie einfach aufspüren und ana­lysieren. Anlässe für einen Thermografie-Check sind vielfältig: Inbetriebnahmen, Wartungs- und Revisionstermine, aber auch turnusmäßige Überprüfungen von Anlagen oder Anlagenteilen im Sinne einer vorbeugenden Instandhaltung. Vor allem der letztgenannte Punkt bietet dem Anwender erhebliche Vorteile, denn gerade in diesem Anwendungsfall lassen sich oft kostspielige Anlagenstillstände und damit Produktionsausfälle vermeiden.

Was leistet die Thermografie?

Ein realisiertes Beispiel zeigt deutlich, was Thermografie leisten kann: In einem Gießereibetrieb mit rauen Umgebungsbedingungen und hohem Verschmutzungsgrad ist die Thermografie eingesetzt worden, um Teile der Energieversorgung auf schadhafte Isolation und die damit verbundenen Kriechströme an Kabeln und Leitungen zu überprüfen. Allerdings wurde das Angebot, die gesamten Kabelwege thermografisch zu untersuchen, nicht angenommen. Das Resultat: eine schadhafte Kabelmuffe, die mit Thermografie sicher erkannt worden wäre, blieb so unentdeckt. Ein durch sie ausgelöster Kabelbrand legte die Produktion für 1½ Wochen lahm, der Schaden durch Produk­tionsausfälle lag in Millionenhöhe, ein Vielfaches dessen, was eine thermografische Inspektion der Kabelwege als vorbeugende Maßnahme gekostet hätte. Thermografie wird im betroffenen Betrieb mittlerweile als regelmäßiges Instrument der vorbeugenden Instandhaltung eingesetzt.

Thermografie am Flügel

Eine weitere interessante Anwendung für die Thermografie kommt aus dem Bereich Windenergie. Dabei werden die Rotorflügel des Windgenerators direkt nach der Fertigung thermografiert. Die Temperaturverteilung auf den Flügeln sollte weitgehend homogen sein, soweit keine Fertigungsfehler vorliegen. Für die regelmäßige Inspektion werden die Rotorflügel im eingebauten Zustand thermografiert. Materialermüdung, Risse usw. führen zu Inhomogenitäten in der Temperaturverteilung und werden durch den bereits beschriebenen Vergleich mit dem Zustand unmittelbar nach Fertigstellung per Analyse-Software erkannt. Darüber hinaus bietet sich Thermografie zur Beurteilung von Motorabgängen und Schaltanlagen an, also gerade dort, wo es auf höchste Verfügbarkeit ankommt oder raue Umgebungsbedingen im Spiel sind. Außerdem kann die Thermografie einen Beitrag zur Beurteilung von Schaltanlagen leisten, die durch Retrofit-Maßnahmen modernisiert und auf den neuesten Stand der Technik gebracht werden sollen. Erste Erfahrungswerte zeigen bereits: Bei Anlagen, die im zweiten Jahr nach der Inbetriebnahme thermografiert werden, lässt sich die Ausfallquote um etwa 80 Prozent reduzieren. Solche Werte beeindrucken natürlich nicht nur die Betriebe selbst: Betriebsausfall und Feuerversicherer sind von gravierenden Ausfällen sehr oft mit betroffen, und bieten in Folge dessen zunehmend deutlich günstigere Tarife für Anlagen an, bei denen die Thermografie als Präventivmaßnahme eingesetzt wird.

Thermografie stellt eine günstige Möglichkeit dar, um Anlagenstillstände und Produktionsausfälle zu vermeiden. Günstig ist vor allem, dass im laufenden Betrieb thermografiert wird, ohne dass eine Anlage stillgesetzt und damit die laufende Produktion unterbrochen wird. Hinzu kommt die Möglichkeit, auch unzugängliche Anlagenteile einfach analysieren zu können. Thermografie als vorbeugende Maßnahme zahlt sich aus: Verglichen mit den Kosten für einen Anlagenstillstand ist eine thermografische Analyse von Maschinen und Anlagen meist ›für kleines Geld‹ zu haben. Und Versicherer honorieren zunehmend die Vorausschau von Anlagenbetreibern durch niedrigere Versicherungsprämien.

Klaus-Peter Gluth und Volker Bading, beide Schneider Electric GmbH, Ratingen

FAKTEN

- Thermografie stellt eine günstige Möglichkeit dar, um Anlagenstillstände und Produktionsausfälle zu vermeiden. Es kann im laufenden Betrieb thermografiert werden, ohne dass eine Anlage stillgesetzt und damit die laufende Produktion unterbrochen werden muss.

- Als erster großer Anbieter von Komponenten und Dienstleistungen für Energieverteilung und Automatisierungstechnik hat Schneider Electric einen hauseigenen Thermografie-Service eingerichtet.

- Diese Dienstleistung ist nach EN 473 für zerstörungsfreies Prüfen zertifiziert, sie kann von jedem Interessenten in Anspruch genommen werden. Das Spezialisten-Team thermografiert ganze Anlagen oder einzelne Komponenten, und zwar unabhängig davon, von welchem Hersteller einzelne Komponenten bzw. die gesamte Anlage stammen.

- Beim Termografieren werden geeignete Lösungsvorschläge mit angeboten. Der Kunde erhält eine transparente Auswertung und Dokumentation.

Erschienen in Ausgabe: 04/2006