Visuelle Prüfung von Rohrleitungen mit selbstfahrenden Crawlern

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1 4. Fachseminar Optische Prüf- und Messverfahren Vortrag 1 Visuelle Prüfung von Rohrleitungen mit selbstfahrenden Crawlern Bernd MEYER ENDO-Control, Kamp 35, Marxen Kurzfassung. Die visuelle Inspektion von Rohrleitungen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Kleine Nennweiten von ca. DN5 bis ca. DN50 können mit starren oder flexiblen Endoskopen durchgeführt werden. Ab ca. 5mm Rohrdurchmesser stehen vielseitige Video-Endoskope zur Verfügung, die in unterschiedlichen Längen verfügbar sind. Solche Endoskope lassen sich aber nicht universell z.b für größere Rohrdurchmesser optimal einsetzen. Aufgrund der kleinen Baugröße ist die Beleuchtung (ob mit LED oder Faser) beschränkt. Die Suche nach einem geeigneten Prüfsystem An einigen bereits aufgeführten Kriterien scheitern Inspektionseinrichtungen, die zumeist für Abwassersysteme auf dem Markt erhältlich sind. Die dort verwendeten Manipulatoren, wie Schiebekameras oder selbstfahrende Crawler, sind nicht in der Lage in senkrecht verlaufenden Rohrleitungen über T- Stücke, Rohrbögen 90 oder sogar 180 hinweg Aussagen über den Zustand der Rohrinnenflächen oder Schweißnähten zu liefern. Anders als bei der Inspektion von Abwasserrohren findet man in der Industrie überwiegend Rohrbögen mit kleinen Abmessungen von 1,5xd oder 3xd. Solche Rohrleitungssysteme lassen sich definitiv nicht mit herkömmlichen Endoskopen, Videoskopen oder Schiebkameras inspizieren und scheitern häufig schon am zweiten Rohrbogen. Solche Prüfaufgaben lassen sich mit selbstfahrenden Crab-Robot-System problemlos durchführen. Insbesondere in Chemieanlagen, Raffinerien, Kernkraftwerken oder Ölplattformen sind in der Regel längere in sich geschlossene, horizontal und vertikal verlaufende Rohrleitungssysteme vorzufinden. Um solche Rohrleitungen mit herkömmlichen Geräten zu prüfen, müssten diese in einer Vielzahl von kürzeren Abschnitten geöffnet werden und einen enormen Zeit,- und Kostenaufwand verursachen. Zur Zeit lassen sich Rohrdurchmesser ab 48mm bis hin zu einem Durchmesser 750mm befahren. Größere Durchmesser bis zu 1000mm befinden sich in der Entwicklung. Kabellängen sind je nach Beschaffenheit der Rohrleitungen und der Anzahl der Rohrbögen bis zu einer Länge von 250m möglich. Je nach Anwendung kann der CRAB-ROBOT mit unterschiedlichen Videoköpfen für Direktsicht oder mit Schwenk/Neige und Zoomfunktion bestückt werden und gewährleistet somit ein Höchstmaß an Bildqualität. Lizenz: 1

2 Einleitung Die visuelle Inspektion von Rohrleitungen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Kleine Nennweiten von ca. DN5 bis ca. DN50 können mit starren oder flexiblen Endoskopen durchgeführt werden. Ab ca. 5mm Rohrdurchmesser stehen vielseitge Video-Endoskope zur Verfügung, die in unterschiedlichen Längen verfügbar sind. Solche Endoskope lassen sich aber nicht universell z.b für größere Rohrdurchmesser optimal einsetzen. Aufgrund der kleinen Baugröße ist die Beleuchtung (ob mit LED oder Faser) beschränkt. Die Suche nach einem geeigneten Prüfsystem An einigen bereits aufgeführten Kriterien scheitern Inspektionseinrichtungen, die zumeist für Abwassersysteme auf dem Markt erhältlich sind. Die dort verwendeten Manipulatoren, wie Schiebekameras oder selbstfahrende Crawler, sind nicht in der Lage in senkrecht verlaufenden Rohrleitungen über T-Stücke, Rohrbögen 90 oder sogar 180 hinweg Aussagen über den Zustand der Rohrinnenflächen oder Schweißnähten zu liefern. Anders als bei der Inspektion von Abwasserrohren findet man in der Industrie überwiegend Rohrbögen mit kleinen Abmessungen von 1,5xd oder 3xd. In Ausnahmenfällen sind sogar Rohrbögen mit 1xd oder 0,8xd vorhanden. Abb. 1: unlösbare Aufgaben für viele Inspektionseinrichtungen Solche Rohrleitungssysteme lassen sich definitiv nicht mit herkömmlichen Endoskopen, Videoskopen oder Schiebekameras inspizieren und scheitern häufig schon am zweiten Rohrbogen. Ein weiteres Kriterium ist die zu inspizierende Rohrlänge. Insbesondere in Chemieanlagen, Raffinerien, Kernkraftwerken oder Ölplattformen sind in der Regel längere in sich geschlossene, horizontal und vertikal verlaufende Rohrleitungssysteme vorzufinden. Um solche Rohrleitungen mit herkömmlichen Geräten zu prüfen, müßten diese in einer Vielzahl von kürzeren Abschnitten geöffnet werden und einen enormen Zeit,- und Kostenaufwand verursachen. 2

3 Rohrsysteme Eine visuelle Prüfung in längeren Rohrleitungssystemen mit mehreren Rohrbögen, T-Stücken, Kompensatoren, horizontal und vertikal verlaufend, ist mit herkömmlichen Standardgeräten nicht möglich. Videoendoskope unterschiedlichster Bauart mit Zentrierhilfen lassen sich. max. durch 2-3 Rohrbögen schieben. Handelsübliche Kanalcrawler sind nicht für Rohrbögen geeignet und können lediglich horizontal fahren. Das Crab-Robot System ist in der Lage kleinste Rohrbögen, T-Stücke, Kompensatoren, horizontal und vertikal zu befahren. Abb. 2: Rohrisometrie mit unterschiedlichen Prüfsystemen 3

4 Molche und Rohrcrawler Nicht alle am Markt erhältlichen Molche und Crawler sind geeignet visuelle Prüfungen in längeren Rohrleitungssystemen mit mehreren Rohrbögen, T-Stücken, Kompensatoren, horizontal und vertikal verlaufend, durchzuführen. Abb. 3: Möglichkeiten unterschiedlicher Systeme * Rohrmolche mit unterschiedlichen Meßsensoren * Kanalcrawler für den Abwasserbereiech * Rohrcrawler mit Raupenantrieb Vertikal * Crab-Robot System mit 12 angetriebenen Rädern Vertikal Rohrbogen 4

5 Crab-Robot Dieses war der Beginn für die Entwicklung eines selbstfahrenden Inspektionssystems, welches all diese Kriterien erfüllt. Das somit in jahrelanger Entwicklung und Erprobung, speziell für den Offshorebereich entstandene CRAB-ROBOT-System setzt dort ein, wo die visuelle Prüfung mit konventionellen Video-Endoskopen aufhört. Zur Zeit lassen sich Rorhrdurchmesser ab 48mm bishin zu einem Durchm. 750mm befahren. Größere Durchmesser bis zu 1000mm befinden sich in der Entwicklung. Kabellängen sind je nach Beschaffenheit der Rohrleitungen und der Anzahl der Rohrbögen bis zu einer Länge von 250m möglich. Abb. 4+5: Crab-Robots Der CRAB-ROBOT besteht im wesentlichen aus der Antriebseinheit und unterschiedlichen wechselbaren Videoköpfen, die entweder fest in dem Antriebsmodul eingebaut oder durch Steckkupplung einfach auzutauschen sind. Jedes Modul ist mit 6 gefederten Antriebseinheiten ausgestattet. Leistungsstarke Motor/Getriebekombinationen, und 12 angetriebene Laufrädern mit speziellem Gummibelag gewährleisten ein Höchstmaß an Traktion und somit ein sicheres Durchfahren von Rohrleitungen auch mit rauhen oder glatten Oberflächen. Die Antriebsgeschwindigkeit kann stufenlos bis zum Stillstand geregelt werden. Die sechs einzeln gefedert gelagerten Antriebsarme garantieren eine exakte Zentrierung in der Rohrmitte und gleichen Unebenheiten, sowie durchhängende Schweißnähte und geringe Querschnittsveränderungen automatisch aus. Einstellbare Federung (Schockabsorber) Wechselbares Kameramodul Steckeranschlußss für Steuerkabel Antriebseinheit Abb. 6: Aufbau eines Crab-Robots Wechselbare Antriebsräder Je nach Anwendung kann der CRAB-ROBOT mit unterschiedlichen Videoköpfen für Direktsicht oder mit Schwenk/Neige und Zoomfunktion bestückt werden. Abb. 7: Kameramodule 5

6 Inspektion einer Rohrleitung DN250 auf einer Ölplattform Eingesetzt wird ein Spezialcrawler Typ Crab-Robot CR-200/250. Ausgestattet mit einer Pan&Tilt Kamera, Fix-Focus und LED Beleuchtung. Eine Rohrleitung mit DN 250, mehreren 90 Bögen soll senkrecht und horizontal befahren werden. Abb. 8: CR-200/250 Die Rohre haben extreme Kalkablagerungen und sollen vor und nach der Kalkentfernung geprüft werden. Abb. 9: Außen- und Innenansicht der zu prüfenden Rohre Abb. 10: Rohrverlauf der Löschwasserleitung 6

7 Inspektion einer Rohrleitung DN250 auf einer Ölplattform Da diese Rohrinspektion nicht mit einem Standardgerät durchgeführt werden konnte, wurde hierfür ein spezielles 3-fach gefedertes System konstruiert. Wirkungsweise der 3-fach geregelten Konturanpassung 1. Moosgummiräder gleichen kleinere Unebenheiten aus 2. Öldruckstoßdämpfer können zusätzlich einzeln einfedern 3. Zentrales Federsystem ermöglicht das Einfedern aller 6 Antriebseinheiten und justiert den Crab-Robot in Rohrmitte Abb. 12: Dicke der Ablagerungen Abb. 11: Rohrquerschnitt Abb. 13: Rost,- und Kalkablagerungen min. Ø 200mm max. Ø 250mm Moosgummiräder Zentrales Federsystem Öldruckstoßdämpfer Pan&Tilt Kamera Zusatzbeleuchtungsring Antriebsarm Abb. 14: Aufbau des Crab-Robots 7