06/02/2017
Door Ad Spijkers
IPH ontwikkelt samen met partners een conditiebewakingssysteem (Condition Monitoring System of CMS) voor scheepsaandrijvingen. Het systeem werkt draadloos en zonder batterijen; de nodige energie wordt uit de omgeving opgewekt.
Als midden op zee de scheepsvoortstuwing uitvalt, kan dat gevaarlijk worden voor bemanning, lading en milieu. En het wordt duur voor de reder, die het schip moet laten slepen en de lading niet op tijd op haar bestemming brengt. Om deze reden worden kritische onderdelen regelmatig vervangen. Het zou goedkoper en veiliger zijn om de voortstuwing de klok rond op afstand te bewaken.
Wetenschappers van het Institut für Integrierte Produktion Hannover kunnen temperaturen, toerentallen, draaimomenten en trillingen al draadloos meten en met behulp van de data lagerschades in tandwielkasten herkennen.
Nu willen ze het systeem zodanig verder ontwikkelen, dat ook de slijtagetoestand van de onderdelen die het draaimoment overbrengen, tijdens bedrijf kunnen worden bewaakt. Te denken valt aan koppelingen, assen en vertandingen. Daarvoor zijn nu nog geen technologieën beschikbaar. Als eerste richten ze hun aandacht op de lamellenkoppeling die het motorvermogen naar de tandwielkast overbrengt.
Sensor nodes
De kern van het systeem wordt gevormd door sensor nodes, die in de tandwielkast worden geïnstalleerd en meetdatda naar de boordcomputer sturen. Bij de ontwikkeling staan de onderzoekers voor twee uitdagingen.
Op de eerste plaats moeten de sensoren functioneren in de tandwielkast in een olie-omgeving. Tot nu toe hebben de wetenschappers alleen sensoren aan de buitenzijde van de tandwielkastbehuizing geïnstalleerd en bijvoorbeeld trillingen gemeten. Maar binnen in de tandwielkast zijn momenteel geen metingen mogelijk.
Ten tweede moet de voeding worden gegarandeerd. Er kunnen binnen in de tandwielkast geen stroomkabels worden gelegd en tijdens bedrijf kunnen geen batterijen worden vervangen. Daarom moet het systeem draadloos en energetisch autarkisch functioneren en met behulp van energy harvesting technologieën de benodigde energie uit de omgeving opwekken.
DriveCom
Dat draadloze voeding werkt, hebben de onderzoekers al in een eerder project bewezen: DriveCom. De sensoren die ze in dit project hebben ontwikkeld, maken voor de energieopwekking gebruik van het temperatuurverschil tussen tandwielkast en zeewater. Thermische energie-omzetters genereren genoeg stroom om elke 20 minuten temperaturen, toerentallen, draaimomenten en trillingen te meten en naar de boordcomputer te zenden.
IPH heeft deze technologie samen met Reintjes, Bachmann Monitoring, Microsensys en de Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung ontwikkeld en op de tandwielkast testbank van Reintjes getest. Met behulp van de trillingsdata konden met succes lagerschades worden opgespoord.
CoMoGear
In het nieuwe project, CoMoGear, willen de partners het systeem zodanig verder ontwikkelen, dat ook de slijtage van roterende componenten binnen in de tandwielkast kan worden gemeten. Daarvoor is een nieuw soort energieopwekking nodig, aangezien er binnen in de tandwielkast geen grote temperatuurverschillen zijn waarvan gebruik kan worden gemaakt.
De wetenschappers willen nu de rotatie-energie in de tandwielkast gebruiken om stroom voor de sensoren op te wekken. De meetgegevens moeten niet alleen regelmatig aan de boordcomputer worden overgebracht, maar via BlueTooth ook met de smartphone kunnen worden uitgelezen.
De komende twee jaar willen de onderzoekers een demonstratiemodel ontwikkelen en dat opnieuw op de testbank van Reintjes testen.