Bauwesen Anlauf, Bild: ASC

Im Bauwesen kommen beim Condition Monitoring insbesondere kapazitive Beschleunigungs- und Drehratensensoren zum Einsatz. Bild: ASC

ASC fertigt seine Sensoren am Standort Pfaffenhofen in Deutschland und einen Großteil sogar als maßgeschneiderte Lösung. Die vielfältige Auswahl an Beschleunigungs-, Neigungs- und Drehratensensoren sowie Inertial Measurement Units (IMU) machen die Sensoren für das Condition Monitoring interessant. Eine IMU ist eine Sensoreinheit mit sechs Freiheitsgraden und besteht aus drei Beschleunigungs- und drei Drehratensensoren. Die Einheit misst somit zeitgleich Linear- und Winkelgeschwindigkeiten in drei Richtungen. Die Sensoren finden in Betriebsfestigkeitsprüfungen und Fahrkomforttests in der Agrarwirtschaft, Automobilindustrie und im Schienenverkehr ebenso Verwendung wie in Strukturanalysen in der Luftfahrtindustrie. Ein besonderer Anwendungsschwerpunkt ist aber das Condition Monitoring.

Beschleunigungssensoren erkennen geringste Veränderungen

Kapazitive Beschleunigungssensoren überwachen unter anderem die Funktionalität von sogenannten Tiefenrüttlern, die für Baugrunduntersuchungen und -verdichtungen eingesetzt werden. Da sich die Schwingungen am Tiefenrüttler im Normalbetrieb immer in einer bestimmten Bandbreite bewegen, sind Veränderungen ihrer Frequenz und Amplitude ein Indiz für mögliche Schäden an der Anlage. Um sie rechtzeitig erkennen zu können, setzt ein Hersteller der Maschinen einen kundenspezifisch modifizierten Beschleunigungssensor der Ausführung ASC OS-115LN ein. Er misst die am Rüttler-Mast auftretenden Schwingungen und macht auch geringste Abweichungen sofort sichtbar. Die vom Sensor gemessenen Werte werden dann mit einem Datenerfassungsgerät ausgewertet und analysiert. Der Anlagenbetreiber kann so Wartungsarbeiten oder kleinere Reparaturen vornehmen, bevor die Funktionsfähigkeit des Rüttlers beeinträchtigt wird.

Sensoren reduzieren Wartungskosten

Zustandsüberwachung, Bild: ASC
Im Schienenverkehr werden die Sensoren zur kontinuierlichen Zustandsüberwachung des Streckennetzes eingesetzt. Bild: ASC

Im Bauwesen kommen beim Condition Monitoring insbesondere kapazitive Beschleunigungs- und Drehratensensoren (Gyroskope) zum Einsatz. Sie melden dem Maschinenbetreiber selbst kleinste Abweichungen von der Norm sofort, damit dieser vorbeugende Instandhaltungsmaßnahmen ergreifen kann. Der OS-115LN zeichnet sich durch sein Signal-Rausch-Verhältnis aus und ist prädestiniert für das Messen niedriger Frequenzen und Amplituden. Sein Messbereich liegt bei ±2 bis ±400 g, die Empfindlichkeit beträgt je nach Messbereich 2000 bis 10 mV/g. Einen weiten Frequenzbereich bietet der ASC OS-125MF (0 Hz bis 7kHz), sodass sich mit diesem Sensor besonders niedrige und mittlere Frequenzen gut messen lassen. Da die Sensoren zum Beispiel auf Baustellen rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind, müssen sie äußerst robust sein. Die kapazitiven Beschleunigungssensoren ASC OS-115LN (Low Noise) und ASC OS-125MF (Medium Frequency) erfüllen diese Anforderungen. Während der ASC OS-115LN Schocks und Vibrationen bis zu einer Stärke von 4000 g standhält, können dem ASC OS-125MF selbst Stöße bis 6000 g nichts anhaben. Beide Sensoren sind zudem hermetisch versiegelt und damit gegen eindringenden Staub und Feuchtigkeit vollkommen geschützt.

Sicherheit für die längste Seebrücke der Welt

Sensor, Bild: ASC
Die Sensoren garantieren auch bei großen Kabellängen eine verlustfreie Signalübertragung. Bild: ASC

Die Sensoren des Pfaffenhofener Sensorherstellers überwachen aber nicht nur Baumaschinen oder Schienennetze, sondern im Rahmen des sogenannten Structural Health Monitoring auch Bauwerke. An der neuen Hong Kong-Zhuhai-Macau-Brücke unterstützen beispielsweise Stromsignalsensoren der CS-Serie die Behörden dabei, die Auswirkungen eines Schiffsaufpralls an den Pfeilern zu erkennen und die umfassenden dynamischen Eigenschaften der Brückenstruktur zu bestimmen. Die längste Seebrücke der Welt durchquert auf einer Länge von rund 55 Kilometern eine stark befahrene Wasserstraße und muss daher besonders gegen Kollisionen mit Tankern geschützt werden. Hier wurden triaxiale kapazitive Beschleunigungssensoren vom Typ ASC CS-1611LN eingesetzt, die jeweils seitlich in den Köpfen der Brückenpfeiler installiert wurden. Die Sensoren haben einen Messbereich von +/- 5g, eine Empfindlichkeit von 4 bis 0.16 mV/g und einen Stromsignalausgang von 4 bis 20 mA. Die Wahl fiel auf diese Baureihe, weil die Sensoren auch bei großen Kabellängen, wie sie bei Brücken üblich sind, eine verlustfreie Signalübertragung garantieren.

Von der Anwendung zum Sensor

Die Ingenieure des Pfaffenhofener Sensorherstellers haben ein umfassendes Know-how und können Kunden technologieübergreifend beraten. Dabei berücksichtigen sie sowohl den Einsatz und die Anwendung der Sensoren als auch deren technische Parameter. Dabei arbeitet das Unternehmen eng mit den künftigen Anwendern zusammen, um die Sensoren exakt auf deren Anforderungen abstimmen zu können, wie das Beispiel zeigt. Im Schienenverkehr werden die Beschleunigungs- und Drehratensensoren zur kontinuierlichen Zustandsüberwachung des Streckennetzes an Fernverkehrszüge montiert. Während der fahrplanmäßigen Fahrten messen sie vor allem die Längshöhe des Oberbaus, der aus Schienen, Schwelle und Schotter besteht. Dessen Zustand verändert sich durch Umwelteinflüsse ständig und muss regelmäßig kontrolliert werden, da Abweichungen einen starken Einfluss auf die Betriebsqualität haben. Fehler in der Geometrie des Bahnkörpers führen zu Streckensperrungen oder zur Einrichtung von Langsam-Fahrstellen und verursachen so Verspätungen im Zugverkehr. Exakte Messungen machen es möglich, kleinste Schäden am Oberbau frühzeitig zu erkennen. Auf diese Weise werden die Instandhaltungskosten gesenkt und die Unannehmlichkeiten für die Fahrgäste reduziert. hw

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