Überwachungskonzepte

Überwachungskonzepte schaffen Graduierungen, die speziell und empirisch für ein ganz bestimmtes Objekt im ständigen unveränderten Nutzungsprozess gültig sind. Im ersten Schritt können drei Graduierungsstufen eingeführt werden. Sind zum Beispiel  Schallaufnehmer an einer Frischdampfleitung befestigt oder allgemein an Druckleitungen, die von beliebigen Medien durchströmt werden, so sind leicht drei Graduierungsstufen einzurichten, wenn eine ständige Schallpegelüberwachung erfolgt.

Die drei Graduierungs-Stufen sind:

    1. Normalstufe: Sie wird durch einen, vom Objekt, dem Nutzungsprozess und dem akustischen System bestimmten, Schallbereich gekennzeichnet. Dieser muss empirisch aus Langzeit - Beobachtungen ermittelt werden. Er ist durch einen SE-Spannungs-Pegel SP/V und eine dazugehörige Schwankungsbreite   Delta-(SP/V) definiert. Spannungspegel in diesem Bereich werden als normal zum Nutzungsprozess gehörig angesehen. 

    2. Prozessstufe: Zu den Geräuschen des Nutzungsprozesses kommen meist recht starke, zeitlich begrenzte Geräusche hin zu, die durch einen Schädigungsprozess entstehen. In Medien mit starker Schalldämpfung ist auch eine starke Verringerung des Normalpegels zu beobachten, wenn der Schadensprozess die Schallwege verändert (Kunststoffe, Baustoffe, Textilien, Seile ). Die Geräusche von Schädigungsprozessen sind durch kurzzeitige Spannungsspitzen SP^/V im SE-Spannungspegel gekennzeichnet. Die entsprechend dem Schadensprozess sporadisch und oft mit zunehmender Häufigkeit auftreten. Sie müssen nicht unmittelbar in eine Schadensstufe übergehen. Bei Seilen aus einer großen Anzahl von Fasern ist mitunter der Riss einzelner Fasern zu registrieren. Das muss noch kein Funktionsverlust bedeuten. Das Gefahrenpotential ist dann objekt- und prozessabhängig einzuschätzen und muss zu einer speziellen Philosophie führen, die immer nur für das untersuchte spezielle Objekte bei dem untersuchten Nutzungsprozess gültig ist. 

Die Festlegung dieser Prozessstufe gelingt leichter, wenn die Schallquellen solcher Schädigungsprozesse hinreichend bekannt sind. Deshalb ist die Schallquellenanalyse für bestimmte Schadensprozesse von hoher Bedeutung (siehe Kapitel : Quellenanalyse). Über die Schallquellen bei einer Rissbildung in metallischen Festkörpern wissen wir bereits einiges. So gelingt es z. Bsp. bei Stahlrohren schnell Spitzenwerte (Grenzwerte G - (SP^/V) )  festzulegen, die auf eine Rissbildung an der Oberfläche hinweisen , dadurch einen Schadensprozess anzeigen und somit zur Prozessstufe gehören. Das sind die Pegelbereiche, in denen Schadensprozesse mit großer Wahrscheinlichkeit in Gang kommen. Je nach Gefahrenpotential des Objektes ist eine spezielle Überwachungs - Philosophie zu entwickeln. So kann man bei einfachen Druckrohren (Druckkomponenten) mit ungefährlichen Medien und geringen Folgen des Schadensprozesses warten,  bis sich der Schädigungsprozess zu einem Defekt  ausgebildet hat. Dann kann der in der Schadensstufe angezeigte Defekt, später leichter aufgefunden werden.

    3. Defektstufe:  Da ein nicht wachsender Defekt keine Schallquellen mehr erzeugt, ist eine Defektstufe nur dann realisierbar, wenn durch diesen Defekt eine Veränderung des normalen Produktionsgeräusches erfolgt. Das kann durch eine Verringerung oder eine Erhöhung des Medienstromes geschehen. Das kann aber auch durch eine Erhöhung des Reibungs- oder Strömungswiderstandes, eine Veränderung der Lagerungsgeräusche, eine Veränderung des Normalzustandes bewirkt werden. Defektstufen werden sehr spezifisch durch die Art des Defektes und das Überwachungsobjekt bestimmt. Sie sind im Allgemeinen nur empirisch zu ermitteln. 

Frischdampfleitungen in Kraftwerken sind mit einer dicken Wärmedämmung umgeben. An diesen Rohren entstehen oft Oberflächenrisse, die zu wachsenden Ermüdungsrissen führen. Solche Ermüdungsrisse sind akustisch über weite Bereiche durch besonders kräftige, sehr kurze Schallimpulse zu registrieren. Andere Methoden zu deren Feststellung sind wesentlich aufwändiger. Diese Ermüdungsrisse wachsen bis zu kleinen Durchrissen an, die zu kleinsten Leckagen führen. Diese werden deutlich über ein akustisches System (Überwachungssystem) angezeigt. Aufgrund der dicken Wärmedämmung werden solche feinsten Leckagen mit konventionellen Methoden lange nicht entdeckt. Diese stellen ein erhebliches Gefährdungspotential dar, da durch Überlastung  in diesen Bereichen schnell ein nicht mehr zu beherrschender Gewaltbruch mit schwerwiegenden Folgen entsteht. Hier sind drei Überwachungsstufen bestimmbar.

Wesentlich anders liegen die Ereignisse bei großen Druckkesseln (Kernreaktoren, Chemiereaktoren, Druckgasbehälter).

Eine Überwachungs-Philosophie ist nur von Spezialisten der verschiedenen Fachgebiete zu erstellen und ist deshalb fast immer eine Team-Arbeit.

Literatur:

P. Benes : Boiling State Measurementes
Acoustic Emission (AE) Testing Methods
Pipelines Technologies