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Intelligentere Systeme, die den Ausfall vorhersagen

Anonim

Hysterie ums Netz | DokThema | Doku | BR (Juni 2019).

Forschungsingenieur Chris Thompson untersucht die entscheidende Rolle intelligenter Systeme für die Vorhersage von Fehlern.

Einführung

Die Hauptvorteile intelligenter Technologien, die von den meisten Menschen leicht erkannt werden, zielen darauf ab, die Technologie personalisierter und an die Bedürfnisse des Einzelnen anzupassen. Mit intelligenten Uhren und Geräten, die Ihre Anforderungen "lernen" und vorhersagen und Ihre Umgebung personalisieren können, war der Fokus auf andere potenzielle Bereiche nicht so stark.

Die Verbesserung der technologischen Leistung im Hinblick auf die Energieeffizienz ist wahrscheinlich der größte fokussierte Bereich außerhalb des Bedarfs einer Person, wenn die Systeme zu günstigen Stromtarifen laufen oder bei Nichtgebrauch automatisch abschalten. Ein Bereich, der bisher wenig Beachtung fand, ist die Vermeidung von Versagen.

Mein Fachwissen liegt in Gebäudeausfällen, die in Zusammenhang mit Gebäudetechnik stehen. In diesem Bereich können Ausfälle insbesondere in sensiblen Bereichen wie Rechenzentren teuer sein, in denen ein Ausfall einer Gebäudetechnik wie das Kühlwassersystem einfach nicht zulässig ist. Dies hat immer den Schwerpunkt auf Prävention und Prognose gelegt, wo irgendwo Technologie helfen kann.

Das Problem

Ein Beispiel, dass die Technologie von Nutzen war und sich verbessert, ist die Überwachung der Rohrleitungsverschlechterung in Wassersystemen. Die meisten metallischen Rohrleitungsschäden werden durch Korrosion verursacht, die den geräuschlosen Killer wasserführender Rohrleitungssysteme darstellt.

In den meisten wasserführenden Systemen tritt Korrosion immer bis zu einem gewissen Grad auf. Normalerweise treten bei solchen langsamen Geschwindigkeiten jedoch in naher oder ferner Zukunft keine Probleme auf. Probleme treten jedoch auf, wenn die Korrosionsrate ansteigt, ein Problem in dem System, wie mikrobiologische Kontamination oder ein chemisches Ungleichgewicht, kann die Korrosionsraten dramatisch erhöhen und Korrosionsablagerungen oder einen Ausfall der Rohrwand innerhalb von Monaten oder sogar Wochen verursachen.

Aktuelle Methoden und Entwicklung

Gegenwärtig ist die Ultraschalldickenprüfung einer Rohrwand eine allgemein verwendete zerstörungsfreie Technik, die zur Beurteilung der verbleibenden Rohrwandstärke verwendet wird. Anhand des Inbetriebnahmetermins bei Vergleich mit der jeweiligen Spezifikation oder Norm kann eine Korrosionsrate bestimmt werden und, was noch wichtiger ist, die Wahrscheinlichkeit, dass das System in naher Zukunft ausfällt.

Bei einem typischen Stahlsystem empfiehlt BSRIA in der Regel bei Ultraschalldickenprüfungen, dass in der nahen Zukunft weniger als 2 mm der verbleibenden Rohrwand ungeachtet der ursprünglichen Dicke ersetzt werden sollten. Ultraschalldickenprüfungen sind nützlich, um den aktuellen Zustand eines Systems zu bestimmen, sie geben jedoch nur eine Momentaufnahme in das System und ohne regelmäßige Wiederholung dieser Tests ist es mehr Glück, ein Problem zu finden, bevor es zu einem schwerwiegenden Fehler wird.

Bei den üblichen Wartungsverfahren wird die Wasserqualität in der Regel alle paar Monate mit einer manuellen Probenahmemethode getestet. Manchmal liefert diese kleine Momentaufnahme jedoch nicht genügend Daten, um zu verstehen, was im System vorgeht. Es ist auch selten, dass bei den Wassertests eine ganze Reihe von Faktoren berücksichtigt wird, die die Korrosionsrate beeinflussen können, da die meisten Systembetreiber aus Kostengründen nur die Möglichkeit haben, das Minimum zu tun. Bei BSRIA führen wir viele Wassertests durch, die eine Vielzahl von Faktoren abdecken. Diese werden in der Regel nach einem bereits aufgetretenen Ausfall angefordert, um einen Ausfall nicht vorherzusagen und zu verhindern.

Die einzige Möglichkeit, ein umfassendes Bild des Systems während seiner Verwendung zu erhalten und die Entwicklung potenzieller Probleme zu überwachen, besteht in der ständigen Überwachung. Eine frühzeitige Warnung vor übermäßigen Konzentrationen und die Bereitstellung einer geeigneten Abhilfe kann ein unschätzbares Hilfsmittel sein, um ein ernsthaftes Korrosionsproblem zu verhindern. Dies führt auch zu anderen Tests, z. B. Ultraschalldicke an einem bestimmten Ort oder Schlüsselbereich oder fortgeschrittenem Wassertest, um mögliche Korrosionsbedingungen zu überprüfen oder die Ursache der Korrosion zu ermitteln.

Inline-Systeme zur Korrosionsüberwachung gibt es seit Jahren in den Bereichen Korrosions-Coupons, elektrischer Widerstand (ER) und linearer Polarisationswiderstand (LPR). Diese waren in der Gas- und Ölindustrie besonders nützlich, aber hohe Preise, die Erfassung der Daten und manchmal eine komplexe Interpretation der Ergebnisse haben die meisten kontinuierlichen Überwachungsgeräte aus der Gebäudetechnikindustrie herausgehalten. Mit den technologischen Fortschritten, die die Erschwinglichkeit dieser Technologie einschließen, sind viele dieser Probleme jetzt gelöst.

KORROSION-COUPONS. Vorgewogenes identisches Metall zu System, das an mehreren Stellen intrusiv in das System eingebaut und in verschiedenen Abständen im Labor entfernt und analysiert wird, um Trends bei den Metallverlusten / Korrosionsraten zu bestimmen.

KORROSIONSPROBEN (ER & LPR). Kontinuierliche Überwachung der Korrosionsraten, die (im Falle von LPR) die Polarisationsrate zwischen zwei Inline-Sonden aufzeichnen (was umgekehrt proportional zur Korrosionsrate ist). Die ER-Methode wird nicht in geschlossenen Systemen verwendet, da sie nur für viel höhere Korrosionsgeschwindigkeiten nützlich sind, die normalerweise auftreten würden.

Viele Orte in einem typischen Wassersystem innerhalb eines Gebäudes können nahezu nicht zugänglich sein. Moderne Korrosionsüberwachungssensoren können die Daten jetzt drahtlos übertragen und erfordern einen minimalen Wartungsaufwand, abhängig von dem verwendeten System, das den Batteriewechsel erfordert (wenn keine Netzversorgung vorhanden ist an entferntem Ort) oder die Änderung des Korrosionscoupons. Der Materialverlust von Korrosionspartikeln in einigen Geräten kann jetzt kontinuierlich überwacht werden, ohne dass ein Ausbau und eine Laboranalyse erforderlich sind. Dieses Verfahren ist wohl eines der zuverlässigsten, da die Ergebnisse nicht durch eine geringe Leitfähigkeit von Wasser oder eine fehlerhafte Ausrichtung der Sonde beeinflusst werden, was die Genauigkeit der Korrosionssonden beeinträchtigen kann.

Mit der Reduzierung der Kosten von Systemen, insbesondere solchen, die auf der Coupon-Methode basieren, können mehrere Korrosionsmonitore um das System herum installiert werden, die jeweils Daten aufzeichnen können. Bei großen Installationen wird der Abruf und die Verwendung dieser Daten zum Schlüssel. Einige moderne Geräte sind jetzt WLAN-fähig, sodass Daten zur Analyse an eine Cloud oder ein BMS gesendet werden können. Dabei analysiert die Software die Daten anhand bestimmter Kriterien, um zu bestimmen, ob die Korrosionsrate signifikant geworden ist oder dass die allgemeine Ausdünnung gefährlich dünn geworden ist Warnung, wenn dies der Fall ist.

Die Zukunft und kluges Engagement

Um den Grund für eine erhöhte Korrosionsrate zu bestimmen, müsste derzeit ein Wasserspezialist eine Probe entnehmen und an einem separaten Laborstandort analysieren. Dies kann dann zu Abhilfemaßnahmen führen, beispielsweise durch Auffüllen der Inhibitorwerte, die die Rohrleitungen vor weiterer Korrosion schützen würden. Daher würde ein Wartungsingenieur in den Anlagenraum geschickt werden, um der Dosierstelle Inhibitor in einer für die Größe des Systems geeigneten Menge hinzuzufügen. Könnte dieser Prozess jedoch autonomer werden und den menschlichen Faktor durch ein intuitives System ersetzen? Aufgrund der Anzahl der zu testenden Faktoren, wie Nitratgehalt, gelöstem Sauerstoff und pH-Wert, scheint es schwierig zu sein, manuelle Wassertests und menschliche Analysen zu entfernen.

Mit fortschreitender Technologie können einige dieser Faktoren überwacht werden, z. B. der Gehalt an gelöstem Sauerstoff. Wenn vor Ort mehr getestet werden könnte, könnte dies dazu führen, dass alle diese Daten anhand von vordefinierten Kriterien analysiert werden, die sich an die Systemgröße und -nutzung anpassen könnten. Sogar bis zu dem Punkt, an dem ein Signal an eine autonome Dosierstelle gesendet wird, um das System mit dem richtigen Inhibitorpegel zu dosieren.

Diese Idee liegt derzeit außerhalb des Bereichs der verfügbaren Technologie, wobei einige der getesteten Kriterien bei einem Wassertest wahrscheinlich über das hinausgehen, was ein Vor-Ort-Gerät erreichen könnte. Einige der Faktoren wie Temperatur, Alkalität, gelöster Sauerstoff und pH-Wert könnten vor Ort gemessen und möglicherweise in ein System eingebaut werden, das grundlegende Probleme erkennt und behebt.

Eine potenzielle Komponente, die derzeit in der Lage ist, die Wassertesttechnologie zu implementieren, wäre in Steuerventilen zu finden, die bereits mit dem BMS verbunden sind und Daten übertragen und verarbeiten und vor allem direkten Kontakt mit dem fließenden Wasser haben. Dies würde eine komplexe Programmierung erfordern, da viele Faktoren zu berücksichtigen sind und das zur Lösung dieser Probleme erforderliche menschliche Fachwissen nicht unterschätzt werden sollte.

Daher sehe ich in all den komplexeren Fällen den ständigen Bedarf an menschlichem Fachwissen. Für die routinemäßige Wartung und die Behebung einfacherer Probleme kann ein SMART-System jedoch durchaus seine Vorteile haben.


--BSRIA

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