Pack den Robo in den Tank - Inspektion in Diesel, Öl und Co.

Damit Kerosin, Rohbenzin, Diesel und andere aggressive Medien nicht auslaufen, müssen Lagertanks in der Öl- und Gasindustrie regelmäßig auf Korrosion, Risse und andere Schäden überprüft werden. Während die Wände von außen zugänglich und damit relativ leicht zu untersuchen sind, stellt die Inspektion der Bodenplatte eine besondere Herausforderung dar.

"Um den Tankboden kontrollieren zu können, muss der Betrieb komplett gestoppt und der Tank vollständig entleert sowie gereinigt werden", erklärt Stefan Grabert von der Innospection Germany GmbH. "Das ist aufwendig, langwierig und teuer." Bis dato übernehmen Menschen diese Tätigkeit. Ziel ist es, sie in Zukunft durch Roboter zu unterstützen und so den Prozess schneller, sicherer und wirtschaftlicher zu gestalten. Darum hat sein Unternehmen eine mögliche Lösung entwickelt: den  Tankroboter TIR. Damit der Inspektions-Roboter sich in den Tiefen sicher bewegen und auch wieder auftauchen kann, legten die Entwickler besonderes Augenmerk, dass alle Komponenten des Geräts den Herausforderungen auch gewachsen sind.

Das Unternehmen Innospection Germany GmbH hat sich auf die Entwicklung und den Bau von Geräten zur zerstörungsfreien Prüfung in der Öl- und Gasindustrie spezialisiert. Die deutsche Firma ist dabei als Entwicklungsabteilung in die weltweit agierende Gruppe Innospection Ltd. mit Hauptsitz im schottischen Aberdeen eingebunden. Technologien des Unternehmens werden on- oder offshore, in Raffinerien, in der Petrochemie oder in Kraftwerken in der Energie- und Industriebranche geschätzt.

Der Tankroboter TIR wurde speziell für die Inspektion von Onshore-Tanks konzipiert und ermöglicht eine vollautomatische Überprüfung – und zwar im gefüllten Tank. Das Entleeren der Behälter sowie das Hinabklettern der Inspekteure soll damit der Vergangenheit angehören. Für den Anwender ergeben sich laut Hersteller dadurch nennenswerte Vorteile wie unkompliziertere Prüfvorgänge, kürzere Stillstandzeiten, höhere Sicherheit sowie reduzierte Kosten.

Fehlersuche mit Magnetkraft

Der TIR ist mit der elektromagnetischen Prüftechnologie MEC (Magnetic Eddy Current - Magnetische Wirbelströme) ausgestattet und verfügt damit über eine hohe Empfindlichkeit beim Erkennen von Korrosion, Lochfraß sowie anderen lokalen Defekten, selbst bei Plattendicken bis zu 30 Millimetern sowie Beschichtungen bis zu zehn Millimetern.

Vor der Inspektion ist weder ein Entfernen der Beschichtung notwendig noch muss der Tankboden mittels Kugelstrahlverfahren bearbeitet werden. Der Roboter bewegt sich per Kettenantrieb (einer pro Seite) über die Bodenplatte, die Navigation erfolgt mit Kameras und Sonar.

Beide Antriebe besitzen einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC) mit Encodersystem und sind komplett ölgefüllt sowie druckausgeglichen. Das Öl dient dabei in erster Linie dazu, den Druck zwischen dem umgebenden Medium und dem Gehäusevolumen während des Tauchvorganges zu kompensieren. Das schützt die Antriebe vor eindringendem Wasser sowie anderen Medien und stellt zudem die Motorkühlung sicher.

"Für die Messung arbeitet die MEC-Technologie mit einem sehr starken Magneten, die Haftkraft beträgt ungefähr zwei Tonnen. Daher benötigten wir für die Antriebe ein Nenndrehmoment von 200 Newtonmetern bei 60 Umdrehungen pro Minute. Sonst würde sich der TIR nicht von der Stelle bewegen", erzählt Stefan Grabert und ergänzt: "Getriebe mit so hohen Drehmomenten sind üblicherweise sehr groß und schwer und damit für unsere Anwendung nicht geeignet. Schließlich muss der Roboter über das Mannloch auf dem Dach in die zu inspizierenden Tanks gebracht werden." Zudem müssen die Antriebe sehr zuverlässig sein, was eine Unterdimensionierung nicht zulässt.

Hohe Drehmomente bei kompakter Bauweise

Im TIR sind zwei Nabtesco-Getriebe vom Typ RV-42N verbaut. Die Präzisionsgetriebe erreichen hohe Drehmomentleistungen bei geringem Platzbedarf. Ihre kompakte Bauform haben sie dem Hauptlager mit integriertem Innenring zu verdanken. Die Verstärkung der Exzenterwellenlagerung bewirkt eine sehr hohe Leistungsdichte und Schockbelastbarkeit. Für den Einsatz im Antriebsstrang des Tankroboters wurden darüber hinaus die Eingangsritzel verkürzt. Das macht das gesamte System noch kompakter. Wie bei allen Zykloidgetrieben erfolgt die Kraftübertragung über Kurvenscheiben und Rollen. 

Schwieriges Terrain für Inspektionen per Roboter

Aktuell befindet sich der TIR in der Testphase. "Der Einsatz von Robotern für die Inspektion von Lagertanks steht noch ganz am Anfang und bis zur vollständigen Kommerzialisierung des TIR wird es wohl noch eine Weile dauern", so Grabert. Das liegt unter anderem daran, dass die Tanks derzeit in keinster Weise für Roboterinspektionen auslegt sind. "So ist der Zugang über das kleine Mannloch alles andere als einfach", macht der Prüfexperte deutlich. "Im Inneren des Tanks folgen weitere Hindernisse wie verschiedenste Installationen oder Heizrohre. Ein schwieriges Terrain für den TIR, der die Barrieren umfahren muss, ohne dass sich seine Kabel verheddern. Das erfordert viel Engineering-Know-how. Auch die Bauweise der Tanks wird sich ändern müssen."

Schiffsrümpfe auf Herz und Nieren prüfen

Doch Bodenplatten in Lagertanks sind nicht die einzigen Objekte, die in Zukunft von Robotern unter die Lupe genommen werden. Mit dem MCCR (Mec Combi Crawler Robot) will Innospection auch die Kontrolle von Schiffsrümpfen neu definieren. Der MCCR wird in Zusammenarbeit mit der brasilianischen Wissenschafts- und Technologieinstitution Senai Cimatec entwickelt und soll künftig die flache Unterseite von FPSOs (Floating Production Storage and Offloading Unit = Schwimmende Produktions- und Lagereinheit) auf Korrosion und Lecks untersuchen.

"FPSOs sind Supertanker, die auf dem Meer liegen und fest vertäut sind. Es wäre ein Riesenaufwand, die Leitungen zu kappen, nur um die Schiffe zur Überprüfung ins Trockendock zu schleppen", erklärt Stefan Grabert. Deshalb müssen regelmäßig Taucher ran – eine beschwerliche und gefährliche Tätigkeit. "Im Moment werden nur einzelne Ultraschallmessungen sowie visuelle Prüfungen durchgeführt. Mit dem MCCR lassen sich dank ausgeklügelter Inspektions- und Navigationstechnik sowohl Qualität als auch Wiederholbarkeit der Untersuchungen um ein Vielfaches verbessern", so Grabert. Auch Sicherheit ist ein großes Thema. So dürfen beispielsweise für Offshore-Arbeiten in Norwegen gar keine Taucher mehr eingesetzt werden.

Video: Unterwasser-Inspektion mit MEC-Technologie

Wie beim TIR garantiert die MEC-Technologie optimale Prüfergebnisse. Die Navigation ist allerdings ungleich aufwendiger und arbeitet mit Sonar, einem Doppler-Geschwindigkeitsmesser (DVL), einem inertialen Navigationssystem (INS) sowie Kameras. Vier Antriebsräder, die sich unabhängig voneinander lenken lassen, sorgen für extreme Wendigkeit. Die Nabtesco-Getriebe sind auch hier im Antriebsstrang untergebracht – je eins an den vier Antriebs- sowie den vier Lenkmotoren. Bis der MCCR ins Meerwasser abtauchen kann, müssen sich Anwender allerdings noch etwas gedulden: Die Entwicklung hat gerade erst begonnen.

Bearbeitet von Stefan Weinzierl