Sensorlösungen für erhöhte seismische Sicherheit

Seit mehr als 60 Jahren führt die Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbH (IABG), ein europäisches Technologie-Unternehmen mit Stammsitz bei München, Sicherheitsprüfungen mit den Schwerpunkten Analyse, Simulation, Test und Anlagenbetrieb durch. Seit 2011 mit dabei: Beschleunigungssensoren von ASC, die speziell an die Bedürfnisse des Unternehmens angepasst werden.

ASC Beschleunigungssensoren für unterschiedlichste Prüfanlagen

„Die Untersuchung der Funktionssicherheit und Festigkeit von Anlagen und neu entwickelten High-Tech-Produkten ist unsere Kernaufgabe“, erklärt Arbo Simon, Teamleiter Vibrationsversuche und Erdbebensimulation im IABG-Kompetenzzentrum Betrieb Prüfanlagen. Über ihre deutschen und internationalen Niederlassungen erbringt die IABG daher technisch-wissenschaftliche Dienstleistungen für private und öffentliche Kunden aus Bereichen wie Automotive, Mobilität und Energie, Luft- und Raumfahrt aber auch Kommunikationstechnologie, Verteidigung und Sicherheit.

„Dabei kommen uns die technische Qualität und Bandbreite der ASC-Sensoren, aber auch die große Flexibilität des Unternehmens entgegen, neue Wege mit uns zu gehen und individuelle Sensorlösungen speziell für unsere innovativen Prüfstände zu fertigen.“

Geringe Rauschdichte für seismische Messgenauigkeit

„Über die Prüfanlagen hinweg analysieren wir Beschleunigungen von weniger als 1 m/s² Dauervibrationsbelastung genauso wie bis zu 2.000 m/s² Spitzenbeschleunigung. Die hochpräzisen ASC-Sensoren erfassen dabei dynamische (AC) sowie konstante, statische Beschleunigungen (DC) und arbeiten damit ab nahezu 0 Hz, was vor allem für unsere seismologischen Schwingungsprüfungen notwendig ist, da die Belastungen meist bei unter 1 Hz starten“, so der Experte.

Die triaxialen, kapazitiven low-noise (LN) Accelerometer der Serie ASC 5711LN, welche für unterschiedliche Anwendungen der IABG im Detail konfiguriert werden, weisen selbst in hohen Messbereichen von +/- 200 g eine sehr geringe Rauschdichte auf. In Kombination mit dem exzellenten Ansprechverhalten der MEMS-basierten Sensoren führt dies zu erreichbaren Auflösungen von nur wenigen Millionstel der Erdbeschleunigung (µg).

„Kalifornischer“ Erdbeben-Zertifizierungsstandard

Wie zuverlässig ist ein Gebäude, eine Anlage oder ein Produkt bei Erdbeben? Schwingungsprüfungen decken es auf. Am mehrachsigen (6 DOF) Vibrationsprüfstand HyMAS (Heavy Multi-Axial Shaker) zur Erdbebensimulation und Betriebsfestigkeitsprüfung von Anlagen- und Gebäudeteilen bis 14 Tonnen zum Beispiel führt die IABG in einem akkreditierten Labor zu rund 80 Prozent seismische Prüfungen für Anlagenbetreiber und Produkthersteller durch, um den experimentellen Nachweis für die Qualifizierung von Komponenten nach internationalen Erdbebenstandards zu erbringen. Um technischen Ausfällen im Erdbebenfall wirksam vorzubeugen, wurden bisher weit mehr als 1.000 Einzelprüfungen für (Kern-) Kraftwerke, Medizintechnik, Energieunternehmen, Luftfahrt, Schiene sowie die Automotivindustrie realisiert. Darunter viele an Generatoren, Transformatoren, Schaltschränken und anderen sicherheitstechnischen Komponenten von Kern-, Wind- und weiteren Kraftwerkstypen.

Als einziges Unternehmen in Europa ist die IABG beim California Department of Health Care Access and Information (HACAI) gelistet und berechtigt, Zertifizierungsprozesse nach dessen strengen Kriterien durchzuführen. „Wir prüfen auf verschiedene Stärken, Dauer und Amplituden von Erdbeben“, sagt Simon. Windturbinen etwa werden zusätzlich auf sechs bis acht Stunden Dauervibrationen durch unterschiedliche Windstärken getestet.

Seismische Schwingungsbelastungen treten in der Regel räumlich und zufällig auf. Da der Prüfling für valide Ergebnisse gemäß seiner realen Einbau- und Aufstelllage getestet werden muss, erfolgt die experimentelle Schwingungsuntersuchung mit simultaner, mehrachsiger Anregung. Die Prüftische HyMAS- und LiMAS (Light Multi-Axial Shaker) – ein mehrachsiger Schwingungsprüfstand mit kombinierter Umweltsimulation für Beschleunigungen bis 130 m/s2 und Prüflinge bis 1.000 kg – ermöglichen daher mittels unterschiedlich angeordneter Hydraulikzylinder die räumliche Bewegung in allen sechs Freiheitsgraden.

Rasche Reaktion auf Kundenbedürfnisse

Als Basis der Beschleunigungssensoren der ASC 5711LN-Serie dienen hochwertige, mikromechanische Sensorelemente, die durch Langzeitstabilität und Zuverlässigkeit überzeugen. Die integrierte Elektronik ermöglicht einen differentiellen, analogen Spannungsausgang (±4 V Signalhub) und eine flexible Spannungsversorgung von 6 bis 40 VDC. Die LN (Low-Noise)-Beschleunigungssensoren von ASC zeichnen sich durch ein hervorragendes Signal-Rausch-Verhältnis aus – eine Grundvoraussetzung für anspruchsvolle Messungen von niedrigen Frequenzen und Amplituden. Sie werden daher häufig im Structural Health Monitoring sensibler Bauwerke eingesetzt; wie zum Beispiel Tunneln, Brücken, Staudämmen, Kraftwerken und anderen Gebäuden, für die kleinste tektonische Erschütterungen zu dramatischen Folgen führen könnten.

„Bei unserer großen Nachfrage und knappen Versuchszeiträumen hilft es enorm, wenn unsere Partner flexibel und rasch reagieren können. Eine neue Kabelanforderung zum Beispiel konnte ASC kürzlich problemlos umsetzen. Des Weiteren sind die einfache Handhabung und Anbringung der ASC-Sensoren, ihre leichten aber robusten Gehäuse, ihr flexibler Einsatz zwischen den verschiedenen Prüfständen und die DKD-Kalibrierung von entscheidendem Vorteil für uns.“