Zustandsanalyse für schiffstechnische Anlagen durch kombinierte Auswertung vorhandener Messgrößen

Durch den heute üblichen Grad der Automation von Schiffsbetriebsanlagen und die daraus resultierende Vernetzung von Systemen, haben sich neue Möglichkeiten für eine ganzheitliche Systemanalyse unter Einbeziehung von schiffbaulichen-, maschinenbaulichen- und betriebstechnischen Kriterien eröffnet. In dem Poolprojekt der TUHH wird untersucht, wie durch eine systemweite Verknüpfung der in der Schiffsautomation vorhandenen Messwerte und Daten, Aussagen über den Zustand und die Beanspruchung von schiffstechnischen Anlagen und deren Komponenten abgeleitet werden können. Als Referenz wurde eine Anlage von einem Handelsschiff mit langsam laufendem Zweitaktmotor gewählt. Es wurden Messtechnische Untersuchungen auf fünf Schiffen sowie an einem Laborprüfstand durchgeführt und ausgewertet.Zum Betrieb und zur Steuerung von Hauptmaschine und Nebenaggregaten werden bisher Messwerte vom Automationssystem erfasst und ausgewertet. Diese werden zum Teil zur Anzeige gebracht oder als Trigger für ein Alarm- oder Steuerungssignal genutzt. Einige dieser Messwerte werden auf Datenträgern archiviert. Zusätzliche Messwertaufnehmer sollen vermieden werden, da ihr Einbau zusätzliche Kosten verursacht. Ziel der Arbeit ist es, aufzuzeigen, auf welche Weise an Bord vorhandene Messwerte für ein zustandsorientiertes Diagnosesystem verfügbar gemacht bzw. aufbereitet werden können. Messwerte, die zur Überwachung des Betriebes ermittelt werden, müssen die nötigen Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit und zeitlicher Verfügbarkeit erfüllen. Zur Beurteilung des Zustandes werden Betriebsstunden und die Anzahl stark belastender Manöver und wechselnder Betriebszustände herangezogen sowie repräsentative Werte mit Referenzwerten verglichen. Stark belastende Betriebszustände werden anhand von Extremwerten erkannt und gezählt. Die Referenzwerte werden aus Auslegungsdaten und Betriebsdaten generiert und repräsentative Werte für stationäre Betriebszustände ermittelt. Nicht direkt messbare Größen, werden mit Hilfe von Indikatorgrößen, mit einer bestimmten Genauigkeit abgeschätzt. Das Verfahren wird beispielhaft anhand des Kühlwasser- und Abgassystems des Referenzschiffes vorgestellt. In den Laboruntersuchungen wurde untersucht in wie weit die Betriebsparameter insbesondere das Motorstromsignal von Kreiselpumpen, für die Zustandsdiagnose auf Schiffen nutzbar sein kann. Ergebnis der Arbeit ist, das sich die ausgewählten Fehlerzustände bei Kreiselpumpen in unterschiedlicher Ausprägung anhand der beobachteten Signale Flüssigkeitsschall, und dem Leiterstrom identifizieren lassen. Die Anwendung des Diagnosesystems für Kühlwasser- und Abgassystem möglich ist, mit einer ausreichenden Genauigkeit jedoch nur, wenn zwei weitere Temperaturmessstellen zur Verfügung gestellt werden können.