Instandhaltung

OnCare Acoustic: Warum Voith einem Wasserkraftwerk Ohren verleiht

Ein intelligenter Algorithmus soll in einem isländischen Wasserkraftwerk den Klang der Anlage aufzeichnen und analysieren. Voith will damit frühzeitig den Verschleiß oder das Versagen von Komponenten erkennen.

Akustisches Überwachungssystem: „OnCare.Acoustic“ nennt sich ein Produkt von Anlagenbauer Voith, hinter dem sich eine digitale akustische Anlagenüberwachung versteckt.

Wasserkraftwerke sind heute bereits hoch automatisiert. Da sie oft in abgelegenen Gebieten liegen, sind viele Wasserkraftwerke unbemannt. Probleme bleiben deshalb oft unentdeckt und können schwere Schäden an der Ausrüstung verursachen. Die Betreiber vertrauen auf regelmäßige Wartungszyklen und setzen auf Automatisierungssysteme, wenn es darum geht, Abweichungen aufzudecken, die gefährlich werden können. Dabei riskieren sie gefährliche Betriebszustände, wenn sie nicht über moderne Analyse- und Überwachungssysteme verfügen. Dies gilt besonders bei Anlagenteilen, die weder kontinuierlich überwacht werden, noch an eine Zustandsüberwachung angeschlossen sind.

Viele Mikrofone, ein Ziel

Im Oktober startet die intelligente Geräuschanalyse: Voith hat das Kraftwerk Budarhals in Island mit einem akustischen Überwachungssystem ausgestattet, das Abweichungen der Turbinengeräusche vom Normalzustand erkennen und Stillstände verhindern soll. „Der akustische Zustand der Maschinen wird permanent bewertet“, erklärt Bastian Berg. Für den Projektleiter und Experten für Datenanalyse bei Voith Digital Solutions soll dieses System die menschliche Überwachung der Kraftwerksanlage sinnvoll ergänzen. „Durch die Nutzung künstlicher Intelligenz können wir so Maschinenschäden frühzeitig erkennen.“ Dafür werden an verschiedenen Stellen im Kraftwerk Mikrofone angebracht, die jedes Umgebungsgeräusch aufnehmen und speichern. Die Dateninterpretation erfolgt anschließend über eine eigene Plattform.

Roland, Münch © VOITH/Dawin Meckel/OSTKREUZ

„Die Digitalisierung schafft eine neue Form von Komplexität, die wir gemeinsam mit unseren Kunden klug reduzieren müssen.“  Roland Münch, Vorsitzender der Geschäftsführung bei Voith Digital Solutions

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Algorithmus beauftragt Servicetechniker

Zur Kalibrierung erfasst das System in einer ersten Lernphase alle akustischen Signale. In der Anfangsphase erwarte man so täglich zwischen zehn und 15 unbekannte Umgebungsgeräusche. „Diese müssen zunächst manuell bewertet und dokumentiert werden“, erklärt Berg. Aber das System lernt dazu und wird mit der Zeit immer intelligenter. Die gesammelten Daten werden anschließend mit denen anderer Wasserkraftwerke verglichen. „Die Anwendung soll lernen, welche Geräusche dem normalen Maschinenverhalten entsprechen“, so Berg. Später soll der Algorithmus in der Lage sein, Abweichungen vom typischen Geräuschmuster sofort zu erkennen – und einen Servicetechniker zu beauftragen. Aber nicht nur Störungen sollen erkannt werden: „In Zukunft können wir Betreibern von Wasserkraftwerken durch unsere Geräuschmusteranalyse beispielsweise sagen, wann der perfekte Zeitpunkt für den Wechsel mechanischer Ersatzteile ist“, erklärt Berg. Wartungsarbeiten und anstehende Reparaturen können damit transparent und sehr effizient geplant werden.

Reduktion digitaler Systeme

Reduktion sieht man bei der Entwicklung digitaler Systeme als eine der großen Herausforderungen. Dr. Roland Münch, Vorsitzender der Geschäftsführung bei Voith Digital Solutions, erklärt: „Bei großen technischen Systemen wie etwa Wasserkraftwerken laufen mehrere Leit-, Steuer- und Antriebssysteme parallel. Sie produzieren unzählige Daten, die nicht nur erhoben, sondern vor allem verstanden, visualisiert und analysiert werden müssen.“ Anders ausgedrückt: Die Digitalisierung schafft eine neue Form von Komplexität, die Voith gemeinsam mit seinen Kunden klug reduzieren muss, um produktiver zu werden. Ein ausgeklügeltes System alleine reicht nicht, es muss auch für den Anwender stimmig sein. „Die Systeme mit denen der Anlagenbetreiber arbeitet, müssen leicht zu bedienen sein, um Akzeptanz zu schaffen“, so Münch. Dafür brauche man Bedienoberflächen, die sich an den Aufgaben der Benutzer orientieren. Genau hier setzt Voith bei der Entwicklung seiner Systeme an.

https://www.youtube.com/watch?v=O8nfZYm9YPI Ein kurzer Clip zeigt, wie Voith Hydro OnCare.Acoustic in der Landsvirkjun Budarhals Hydro Plant im isländischen Hochland eingesetzt wird.

Entwicklung neuer Geschäftsmodelle

Neben der digitalen Unterstützung bestehender Produkte arbeitet man bei Voith auch an der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. So wurde vor kurzem die IoT-Plattform „OnCumulus“ vorgestellt: Sie funktioniert wie eine Datendrehscheibe, über die Daten aller Systeme sowie über alle Anlagen hinweg im Unternehmen analysiert und visualisiert werden. Die Absichten des Anlagenbauers sind klar: Voith will technologisches und geschäftliches Neuland rund um die Digitalisierung fruchtbar machen und neue Geschäftsideen wachsen lassen.

Höchste Sicherheitsstandards 

OnCare.Acoustic basiert auf der IIoT-Plattform OnCumulus und bietet die Möglichkeit, Informationen aus verschiedenen Quellen und Anwendungen sowie standort- und anwendungsübergreifende Datenansichten zu nutzen. Das akustische Überwachungssystem erfüllt höchste Standards und nutzt Best Practices im Hinblick auf Datenschutz, Sicherheit und Compliance. Die IT-Sicherheitsexperten von Voith gewährleisten lückenlose End-to-End-Sicherheit.

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