Slimme sensor detecteert lekkages

Voor deze doorstromingssensor ontwikkelt een onderzoeker van het Fraunhofer IPA samen met de SICK AG een extra service voor lekdetectie. © SICK AG

Het belangrijkste bij de lekkage-add-onservice is het zogenaamde clustering: lekkages uiten zich in karakteristieke curveverlopen. Een slimme algoritme herkent ze en geeft een alarm. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Tot nu toe is de slimme doorstromingssensor nog een prototype. Hij wordt getest en verder ontwikkeld op een perslucht-demonstratie-installatie. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Het lastige zoeken naar lekkages in persluchtinstallaties kan binnenkort veel eenvoudiger worden: Het Fraunhofer IPA ontwikkelt samen met SICK AG een aanvullende service voor lekkages voor een intelligente doorstroomsensor. Zelflerende algoritmen analyseren de meetgegevens en komen zo lekkages op het spoor.

De norm ISO 50001 verplicht bedrijven om energie te besparen. Ze moeten zelf een doel stellen hoeveel energie ze in de komende jaren willen besparen – en dit ook daadwerkelijk bereiken. Grote besparingspotenties liggen bijvoorbeeld bij perslucht, een van de meest voorkomende en duurste energievormen in de Duitse industrie. Ongeveer 60.000 persluchtinstallaties zijn hier in bedrijf. Samen verbruiken ze jaarlijks 16,6 terawattuur, wat zeven procent van het totale stroomverbruik van de binnenlandse industrie is.

Tot wel 30 procent van de gebruikte energie ontsnapt echter onbenut via kleine lekken. Het opsporen van deze gaatjes, knikken of lekkende verbindingstukken is tot nu toe echter met grote inspanning verbonden. «De op de markt beschikbare producten en methoden voor het detecteren van lekkages zijn voor veel gebruikers niet rendabel», zegt Christian Dierolf van de afdeling Industriële Energiesystemen van het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA. «Om ze te gebruiken, moet je telkens weer met een ultrasone apparaat lekkages opsporen of nieuwe ventielen voor individuele bewaking van de pneumatische actuatoren installeren.» Daarom leven veel bedrijven noodgedwongen met de verspilling.

Doorstroomsensor leert zichzelf kennen

Maar binnenkort zal er geen reden meer zijn om perslucht onnodig te laten ontsnappen en de energiebesparingspotenties te negeren. Want onderzoeker Dierolf ontwikkelt in nauwe samenwerking met SICK AG een aanvullende service voor lekkages voor hun intelligente doorstroomsensor. Deze registreert continu druk, temperatuur en doorstroomsnelheid en genereert hieruit naadloze kurven. Een zelflerend algoritme moet deze kurven analyseren. «Het slimme hierbij is het zogenaamde clustering: lekkages manifesteren zich in karakteristieke kurven. Dit herkent het algoritme en geeft een alarm», legt Dierolf uit.

De implementatie moet zo eenvoudig mogelijk worden: de sensor, die door het Fraunhofer IPA en SICK gezamenlijk van concept tot serieproduct ontwikkelen, hoeft niet verbonden te worden met de machinebesturing van de persluchtaanlage of met een industriële PC. In plaats daarvan beschikt de doorstroomsensor over een klein display en andere interfaces zoals MQTT en OPC-UA, waarmee een geautomatiseerde melding aan de gebruiker mogelijk is. Daarnaast kan de gebruiker via een webinterface toegang krijgen tot de sensor. Bovendien leert het algoritme zichzelf zelfstandig kennen. Bij deze zogenaamde onbewaakte machinale leren hoeft een mens uiteindelijk alleen te controleren of het algoritme de juiste conclusies heeft getrokken uit de beschikbare informatie.

Clustering moet standaard worden

«Voor ons zijn de resultaten van het gezamenlijke ontwikkelingsproject voldoende reden om in toekomstige generaties van doorstroomsensoren standaard clustering als een intelligente service voor onze klanten beschikbaar te maken», zegt Thomas Weber, hoofd ontwikkeling van de afdeling «Industrial Instrumentation» bij SICK.

Hoe lang dat nog duurt, is echter nog niet duidelijk. Want tot nu toe betreft het bij de aanvullende service voor lekkages voor de intelligente doorstroomsensor nog een prototype. Recent is er op het hoofdkantoor in Waldkirch een perslucht-demonstratie-installatie gebouwd en geleverd aan het Fraunhofer IPA in Stuttgart. Hierin is het sensorprototype ingebouwd, dat nu wordt getest en verder ontwikkeld.