Inspektionsroboter in der Öl- und Gasindustrie verbessern Effizienz und Sicherheit

EU-finanzierte Forscher stellten Robotertechnologien vor, die das Maß an Mobilität und Autonomie bieten, das für die Navigation durch die komplizierten Strukturen von Öl- und Gasanlagen erforderlich ist.

Unter Dickenüberwachung versteht man die routinemäßige Messung der Materialdicke von Geräten wie Rohrleitungen, Schläuchen, Druckbehältern oder Tanks. Genaue Dickenmessungen für Korrosion sind von grundlegender Bedeutung für die Integrität von Komponenten in Öl- und Gasanlagen: Anfällige Materialien, die Einwirkung einer korrosiven Umgebung und Spannungen über einem Schwellenwert können zur Verschlechterung kritischer Komponenten führen. Spannungsrisskorrosion kann gefährliche Gasexplosionsunfälle verursachen, die sich negativ auswirken auf die Sicherheit von Mensch und Umwelt sowie auf die Integrität und Betriebszeit der Anlage.

Das EU-finanzierte Projekt HYFLIERS stellte Robotertechnologien vor, um die Kosten und Risiken der derzeitigen menschlichen Inspektion in Produktionsanlagen zu senken. Die Technologien wurden in Rohrinspektionsanwendungen validiert, aber Projektentwicklungen könnten auch auf andere Branchen wie die Energieerzeugung oder das Baugewerbe angewendet werden. „Im Rahmen von HYFLIERS haben wir die ersten Prototypen von Luft-Boden-Robotern mit einem hyperredundanten System entwickelt und getestet leichter Roboter-Gelenkarm. Der Arm verfügt über eine große Anzahl an Freiheitsgraden und ist mit einem Inspektionssensor-Subsystem und einer Bodenunterstützungseinheit für eine effiziente und sichere Inspektion an Industriestandorten ausgestattet“, bemerkt Juha Röning, Professor an der Universität Oulu und HYFLIERS-Koordinator. Das Robotersystem ist mit Schnittstellen zur Fahrzeugteleoperation ausgestattet. Fortschrittliche Algorithmen zur automatischen Kollisionserkennung und -vermeidung tragen dazu bei, eine genaue Führung, Positionierung, Landung und das Rollen auf eingeschränkten Oberflächen wie Rohren sicherzustellen.

Die Forscher entwickelten zunächst einen mobilen Hybridroboter, der starten, fliegen, landen und sich entlang eines Rohrs bewegen kann, um die von Endbenutzern geforderten Inspektionen durchzuführen. „Dieses System besteht aus einem an die industrielle Umgebung angepassten Luftfahrzeug und einem selbstfahrenden Satellitenfahrzeug, das mit an Bord montierten Sensoren entlang des Rohrs kriechen kann“, erklärt Röning. „Der Lander ist die Luftplattform, die den Satelliten auf dem Ziel platziert Rohr. Dieses System ist nicht mit Inspektionsfunktionen ausgestattet. Sie ist jedoch für den Transport und Einsatz des Prüfsatelliten über dem Rohr unerlässlich. Anschließend bewegt sich der Satellit mithilfe von Magneträdern entlang von Rohren und Rohrbögen mit einem Durchmesser von 200 bis 500 mm. Letztere tragen dazu bei, die Anziehungskraft zwischen dem Magnetrohr und der Doppelkristall-Rollensonde, die die Prüfung durchführt, aufrechtzuerhalten“, fügt Röning hinzu. Die andere Projektaktivität umfasste die Konstruktion eines leichten Roboterarms, der mit einem Ultraschallprüfsondensystem und einem miniaturisierten ausgestattet ist Kamera. Dieses modulare System bestehend aus Antennensystem, magnetischem Linker und verschiedenen Add-Ons kann auf nichtmagnetischen Rohren landen und Rohrgestelle prüfen. Der Arm bringt den Sensor an seinem Endeffektor zum Prüfort, das Fahrzeug kann aber auch darüber kriechen Rohr. Die Stabilität des Robotersystems auf dem Rohr wird durch die Steuerung der Propellerneigung und die Verschiebung des Schwerpunkts des Systems erreicht. Die Entwicklungen von HYFLIERS sollen weitgehend dazu beitragen, die Sicherheit in Produktionsanlagen wie Öl und Gas zu verbessern. Aus dem Projekt entstand Neabotics, ein Spin-off der Universität Neapel Federico II, das sich auf maßgeschneiderte Robotersysteme für Inspektion und Wartung spezialisiert hat.

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