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Frühzeitige Schadenserkennung durch intelligente Geräuschmusteranalyse

Intelligente Geräuschmusteranalyse im Wasserkraftwerk Rabenstein

Österreichs führender Energieversorger VERBUND setzt auf das akustische Überwachungssystem OnCare.Acoustic von Voith. Mit dem digitalen „Ohr im Wasserkraftwerk“ möchte das Unternehmen Serviceeinsätze und Schäden an den Anlagen reduzieren und somit Kosten einsparen.

Die VERBUND AG ist Österreichs führender Energieversorger und einer der klimafreundlichsten Stromerzeuger in Europa. Das Unternehmen erzeugt 95 Prozent des Stroms aus erneuerbarer Wasserkraft. Durch die langjährige Zusammenarbeit sind viele der hocheffizienten Pumpspeicherkraftwerke in den österreichischen Alpen und Laufkraftwerke an allen größeren Flüssen in Österreich mit Voith-Turbinen ausgestattet. In einem Pilotprojekt testet VERBUND nun das akustische Überwachungssystem OnCare.Acoustic.

Das Ohr im Wasserkraftwerk

OnCare.Acoustic ist eine Anwendung, die Wasserkraftwerksbetreiber bei der Identifizierung potenzieller Störfälle unterstützt, indem sie Abweichungen vom akustischen Normalzustand der Maschinen erkennt. Das System nutzt Verfahren der künstlichen Intelligenz und ist damit eine sinnvolle Ergänzung zur bestehenden menschlichen Überwachung von Wasserkraftwerken.

„Um die Geräusche aufzuzeichnen, bringen wir an verschiedenen Stellen im Kraftwerk Mikrofone an. Diese nehmen jedes Umgebungsgeräusch auf und speichern es zur Datenvorbehandlung in der sogenannten Voith-BlueBox. Die finale Dateninterpretation erfolgt anschließend in der Cloud auf Voith’s IIoT-Plattform OnCumulus“, erklärt Jose Manuel Nieto Diaz, Produktmanager für Condition Monitoring bei Voith.

Zur Kalibrierung erfasst das System, unter Berücksichtigung strenger Datenschutzrichtlinien, in einer ersten Lernphase alle akustischen Signale. „In unserem OnPerformance.Lab in Heidenheim vergleichen Branchenexperten mit Hilfe von digitalen Datenanalyse- und Diagnosewerkzeugen die gesammelten Daten aus verschiedenen Kraftwerken. Durch die Kombination mit den jeweiligen Betriebsdaten können wir genau bestimmen, welche Geräusche dem normalen Maschinenverhalten entsprechen“, erläutert Jörg Lochschmidt, Vice President Digital Hydro bei Voith.

Nach der Lernphase ist das System in der Lage Abweichungen vom typischen Geräuschmuster eigenständig zu erkennen. Im Falle einer Abweichung von den normalen Geräuschen, zum Beispiel durch einen Schaden, sendet das System automatisch eine Warnung aus und benachrichtigt gleichzeitig das Servicepersonal des Kraftwerkbetreibers. Auf diese Weise kann der Betreiber die Serviceeinsätze effektiv planen und mögliche Turbinenschäden frühzeitig verhindern.

Die intelligente Geräuschmusteranalyse erkennt akustische Anomalien im laufenden Betrieb

Reduktion unnötiger Serviceeinsätze

Viele der VERBUND Pumpspeicherkraftwerke befinden sich in abgelegenen Regionen, mitten in den Bergen. Deshalb sind sie häufig unbemannt. Die Gefahr, dass Probleme unentdeckt bleiben und schwere Schäden nach sich ziehen, ist dementsprechend nicht auszuschließen. Dies gilt besonders für Anlagenteile, die weder kontinuierlich überwacht werden noch an eine Zustandsüberwachung angeschlossen sind.

„Neben der permanenten Fernüberwachung unserer Anlagen werden auch regelmäßige Kontrollen vor Ort im Kraftwerk durchgeführt“, beschreibt Bernd Hollauf, VERBUND-Projektleiter für das digitale Wasserkraftwerk, den aktuellen Kontrollprozess. „Durch Entwicklungen wie akustische Monitoringsysteme in Kombination mit künstlicher Intelligenz erscheint hier eine deutliche Verbesserung möglich. Aus diesem Grund werden wir OnCare.Acoustic in unserem Pilotkraftwerk Rabenstein in der Steiermark konkret an einer Kaplan-Rohrturbine testen“.

VERBUND testet das System an einer Kaplan-Rohrturbine im Wasserkraftwerk Rabenstein

Das System überwacht den Zustand der Anlage permanent wodurch Wasserkraftbetreiber potentielle Wartungsarbeiten optimaler planen können. Wartungseinsätze sollen in besten Fall nur dann ausgeführt werden, wenn auch tatsächlich ein Bedarf besteht. Das führt nicht nur zu Kosteneinsparungen, sondern minimiert auch das bestehende Restrisiko, da Störungen frühzeitig erkannt werden. „Wir erwarten uns von OnCare.Acoustic letztendlich eine Reduktion des Wartungs- und Instandhaltungsaufwands“, so Hollauf. „Mit diesem Überwachungssystem können wir künftig jederzeit auch die akustische Situation in unserem Pilotkraftwerk aus der Ferne beurteilen“.

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