Verfahrenstechnik 2/2025

ACOUSTIC EMISSION

ACOUSTIC EMISSION TESTINGSCHWARM DER SENSORENSchallbasierte Methoden ermöglichen es, Anlagen und einzelne Komponentenzerstörungsfrei und ohne geplante Stillstände auf Materialschäden undFehl funktionen zu testen. Zudem tragen die Schwarmintelligenz in der Sensortechnik,KI-gestützte Überwachungstools und Echtzeitdatenanalysen wesentlichzur Optimierung moderner Instandhaltungsstrategien und Produktionsprozessebei. In diesem Beitrag zeigen wir Ihnen an einem Vergleichsbeispiel, wie dieKosten für den gesamten Prüfprozess gesenkt werden können.Bei der turnusmäßigen Überprüfung prozesstechnischerAnlagen, zugehöriger druckbeaufschlagter Komponentenund Maschinen kommt immer häufiger das AcousticEmission Testing (AT) zum Einsatz. Zum einen liegt dasdaran, dass Prüfungen zerstörungsfrei und während des laufendenBetriebs durchgeführt werden. Außerdem ermöglicht dieseMethode Vorhersagen über mögliche Schäden und die Lebensdauervon Komponenten. Neben Materialfehlern können diePrüfsachverständigen fehlerhafte Strömungs- oder Mischverhältnisseoder ungewünschte Materialablagerungen in Behälternund Maschinen detektieren. Das AT dient also nicht nur als Prüfmethode,sondern auch als Predictive Maintenance-Instrument.Zum anderen resultiert daraus eine erhebliche Kostenersparnisim Vergleich zu herkömmlichen Prüfmethoden. So ist einhäufiges und materialbeanspruchendes An- und Abfahren derAnlagen nicht mehr notwendig. Der Austausch von Dichtungennach visuellen Prüfungen, bei denen beispielsweise Druckbehäl-ter geöffnet werden müssen, entfällt ebenfalls. Zudem sinkt dasKorrosionsrisiko durch Feuchtigkeitsrückstände nach hydrostatischenDruckprüfungen. Auch die Kosten für die Entsorgung vonPrüfflüssigkeiten entfallen in vielen Fällen.WÄNDE, DIE OHREN BEKOMMENLiegt ein Inspektionsplan vor, der mit einer zugelassenen Überwachungsstellewie TÜV SÜD koordiniert wurde, ist das AT gemäßder BetrSichV eine akzeptierte Ersatzprüfmethode. Dabeibringen die Prüfingenieure Sensoren an den Außenwänden vonzu prüfenden Tanks, Behältern oder Rotating Equipment an, umin das Material und das Innere des Prüfobjektes „hineinzuhorchen“.Von den Sensoren aufgefangene elastische Schallwellenwerden erst in elektrische Signale und schließlich von einemelektronischen Analog-Digital-Umsetzer in digitale Daten umgewandelt.Zwar gibt es unterschiedliche Sensortypen, die für das36 VERFAHRENSTECHNIK 2025/02 www.verfahrenstechnik.de

BETRIEBSTECHNIKGOOD TO KNOWZur regelmäßigen Prüfung von Anlagen sind Betreiberlaut Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) verpflichtet.Neben Druckbehältern und -tanks oder Rohrleitungensteht dabei auch sogenanntes Rotating Equipment imBlickpunkt. Dieser Begriff beschreibt rotierende Maschinenwie etwa Pumpen, Kompressoren, Mischer undRührwerke, Zentrifugen oder Fördertechnik.AT in Frage kommen. Am häufigsten verwenden Prüfingenieureallerdings piezoelektrische Sensoren wegen ihrer hohen Empfindlichkeitund ihrer Fähigkeit, Schallemissionen schnell inelektrische Signale umzuwandeln.SENSOREN, DIE INS SCHWÄRMEN GERATENAuf Schwarmintelligenz basierende Überwachungs- und Prüfkonzeptehaben viele Vorteile: Durch einen Schwarm zahlreicher,untereinander kommunizierender Sensoren lassen sich großeFlächen oder Volumina abdecken. Zusätzliche KI-gestützte Überwachungstoolsermöglichen ein präziseres Auswerten und Lokalisierenauffälliger Schallemissionen, da die KI komplexe Musterschnell auswerten kann. Auch auf Veränderungen in der Fahrweiseder Anlagen oder im Betrieb der Maschinen können KI-Systeme mit dynamischen Anpassungen der Empfindlichkeitund Ausrichtung der Sensoren reagieren.Der Ausfall einzelner Sensoren ist durch einen großenSchwarm kompensierbar. Darüber hinaus begünstigen Echtzeitdatenanalysenrasche Reaktionen auf kritische Prozesszustände,detektierte Leckagen oder Materialermüdung. So vermeiden Betreiberungewünschte Stillstände oder gar folgenschwere Unfälle.Außerdem führt die Auswertung der gewonnenen Daten zu optimiertenWartungs- und Prozessabläufen. Dabei sind nicht unbedingtteure High-End-Sensoren notwendig. Ein Schwarm günstigererSensortypen ermöglicht ein mindestens gleiches, wennnicht sogar höheres Sicherheitsniveau.BETREIBER, DIE KOSTEN SPARENEin Produzent von Polymerharzen veranschlagt für die verpflichtendenwiederkehrenden Prüfungen seiner Anlagen und Maschinenjährliche Investitionen von etwa einer Million Euro. Durchdie AT-Methode ergeben sich folgende Einsparungen pro Jahr:n kein Produktionsausfall durch zwei ursprünglich geplante Stillstandstage:ca. 160.000 Euron kein Auffüllen von Prüfobjekten mit Prüfflüssigkeiten mit anschließenderEntsorgung und ggf. Reinigung / Trocknung: ca.200.000 Euron nicht notwendiger Austausch von Dichtungen: ca. 25.000 Euron Einsparungen durch Predictive Maintenance, materialschonenderePrüfmethode und Fahrweisen: ca. 50.000 Euron weniger Kosten für Prüfpersonal wegen simultaner und damiteffizienterer Prüfung von mehreren Anlagen: ca. 100.000 Euron Kosteneinsparung durch gezieltere Nachprüfungen mit anderenzerstörungsfreien Prüfmethoden: ca. 50.000 EuroDurch obsolet gewordene Vorbereitungen und Nachbereitungen,die bei hydrostatischen und visuellen notwendig sind, erzieltdas Unternehmen einen erheblichen jährlichen Kostenabbauvon 585.000 Euro. Selbst wenn nicht alle Einsparpotenzialevollständig ausgeschöpft werden, verringert sich die jährlicheSumme für verpflichtende Prüfungen von rund einer Million aufAkustische Emissionsprüfung von Druckbehältern, die für denTransport und die Lagerung von Hochdruckgas, Methan oder Wasserstoffverwendet werdenetwa 410.000 pro Jahr. Dabei kalkuliert das Unternehmen, dass 70Prozent der möglichen Einsparungen realisierbar sind.FAZITUnternehmen aus der Chemie-, Petrochemie- und Lebensmittelindustriebefinden sich auf einem wettbewerbsintensiven, globalenMarkt mit strengen Sicherheitsanforderungen und zunehmenddigitalisierten betrieblichen Abläufen. Mit dem AT bietetTÜV SÜD den Entscheidern in der Prozessindustrie eine innovativeLösung bei der zerstörungsfreien Prüfung von Anlagenkomponentenund zugehörigen Maschinen. Es ermöglicht signifikanteKostensenkungen für wiederkehrende Prüfungen und eineerhöhte Anlagenverfügbarkeit und -sicherheit. Auch die Nachhaltigkeitder Produkte rückt zunehmend in die Wahrnehmungvon Kunden und Verbrauchern. Ein reduzierter ökologischerFußabdruck durch ressourcenschonende und emissionsarmeProduktionsbedingungen und Instandhaltungsstrategien stärktdas Umweltprofil der Unternehmen in der Öffentlichkeit.Bilder: Tüv Südwww.tuvsud.comUNTERNEHMENTÜV SÜD Chemie Service GmbHKaiser-Wilhelm-Allee B406/40751368 LeverkusenAUTORENRainer Semmler, Head of Process SafetyManagement und Hermann Schubert,Head of Digital and Continuous Inspection,beide TÜV SÜD Chemie Servicewww.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2025/02 37