Erschienen am: 22.05.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 5 2017

Drahtlose Überwachung von Tanklagern

Funk auf dem Flugplatz

Ein drahtloses Überwachungssystem auf Basis von IP-Kommunikation hilft Flughafenbetreibern dabei, vorausschauend kritische Tankanlagen zu warten. Ergänzend hilft das System dabei, die Effizienz der Betankung zu steigern und die Betriebskosten zu senken. Es kommuniziert zuverlässig zwischen Materialien wie Metall und Beton und dient als Mesh-Netzinfrastruktur auch der Überwachung weiterer Betriebsfunktionen.


Das Flugbenzin macht bis zu 30 Prozent der Betriebskosten von Fluglinien aus. Ein effizientes Management der Tanklager und der Bereitstellung hat also hohe Priorität. Das ist aber leichter gesagt als getan: Der Prozess beinhaltet das Liefern des Flugbenzins an den Flughafen, das Speichern des Flugbenzins in Tanks und das Liefern von sauberem Flugbenzin, das die Spezifikationen erfüllt, aus den Lagertanks in die Flugzeuge. Die Lagertanks müssen ständig online gewartet werden. Bereits kleine Fehlfunktionen können das pünktliche Abfliegen und weitere essenzielle Kennzahlen negativ beeinflussen. Große Ausfälle wie Pumpenfehler mit Tanklecks können nicht nur immense Kosten nach sich ziehen, sondern auch Folgen für die Umwelt bedeuten, die Sicherheit des Personals gefährden oder sogar den gesamten Flughafen stilllegen.

Bedeutung der Überwachung

Zwei Ereignisse an inländischen Flughäfen in jüngster Zeit zeigen die Bedeutung der engen Überwachung und sauberen Wartung des Equipments eines Flugbenzintanklagers. Beim ersten Vorfall zerstörte ein Feuer ein Dutzend Benzinpumpen und verursachte eine Verspätung bzw. den Ausfall von 15 Prozent der Abflüge. Zusätzlich mussten 75 Prozent der Flüge; die nach dem Feuer starteten einen Tankstopp an einem anderen Flughafen einplanen. Für den betroffenen Flughafen bedeutete das gestiegene Betriebskosten zum Befördern von Flugbenzin, Aufbau temporärer Tanksysteme und ersetzen des zerstörten Equipments. Beim zweiten Vorfall wurde von einem Tankleck ein Feuer im Equipment verursacht und alle 14 Pumpen und Filterbehälter im Pfad zerstört. Die verfügbare Benzinkapazität sank um 50 Prozent - ein ernsthaftes Problem für einen Flughafen, der bis zu 2Mio. Gallonen Flugbenzin pro Tag benötigt. In beiden Fällen war die Ursache ein mechanischer Fehler der Pumpenanlagen aufgrund von Alterung. Mit der Zeit erhöhten Materialermüdung, Vibrationen und Reibung in den Pumpen die Temperatur auf gefährliche Werte, was zu einem steigenden Risiko von Funkenüberschlägen auf das Flugbenzin führte. Die übliche Praxis mechanische Fehler zu bestimmen ist es deshalb, die Vibrationen und die Temperatur der Pumpen zu messen. Die hohen Installationskosten und die Penetranz der Verdrahtung haben den verbreiteten Einsatz von traditionellen drahtgebundenen Sensoren verhindert.

Smarte Lösung

TDG Technologies entwickelte unter dem Namen Smarthawk einen Vibrations- und Temperatursensor mit drahtloser Kommunikationstechnik, der speziell für den Einsatz in kritischen, gefährlichen Bereichen wie den Tankanlagen an Flughäfen geeignet ist. Diese Wireless-Lösung wird von einer langlebigen Lithium-Batterie versorgt und arbeitet zuverlässig selbst in rauen Umgebungen, in denen Metall und andere herausfordernde strukturelle Konfigurationen vorhanden sind. Ein einziger Sensor charakterisiert umfassend die mechanische Degradation einer Benzinpumpe durch Messen der Maschinentemperatur und Vibration in drei unabhängigen Achsen (axial, radial, tangential). "Wir haben fast zwei Jahre an Flughäfen gearbeitet und unser neues System abgestimmt, um die besonderen Betriebsbedingungen von Tankanlagen an Flughäfen zu unterstützen", erklärt Andy Wagner, Vice President von TDG Technologies. Ziel sei es dabei stets eine smarte Lösung gewesen, mit der die Betreiber schnell richtige Entscheidungen treffen können.

Eingebettetes Mesh-Netzwerk

Weil das drahtlose Kommunikationsnetz ohne jeglichen Eingriff funktionieren muss, wählte TDG Technologies das drahtlose eingebettete Mesh-Netzwerk SmartMesh von Linear Technology für seinen felderprobten, zuverlässigen Sensorbetrieb mit geringen Ansprüchen an die Versorgungsleistung in rauen industriellen Applikationen. "Das Mesh-Netzwerk ist eine robuste Lösung, die es unseren drahtlosen Sensoren erlaubt, sowohl in gefährlichen als auch ungefährlichen industriellen Umgebungen zu arbeiten", fährt Wagner fort. Die SmartMesh-Technik habe es ermöglicht, dass die Vibrations- und Temperatursensoren der SmartHawk-Serie auch von Personal ohne spezielle HF-Erfahrung einfach installiert und betrieben werden können. Warnungen der Sensoren können unmittelbar an jedes beliebige mobile Gerät gesendet werden, um dabei zu helfen, schnellstmöglich den Einsatz von Ressourcen als vorausschauende Maßnahme für die Wartung der Maschine voranzutreiben. Zusätzlich, durch das Versorgen der Techniker und Anlagenbetreiber mit quantitativen Informationen über die Gesundheit von rotierenden Maschinen wie Benzinpumpen in Echtzeit, ermöglicht es die kosteneffektive Trendüberwachung mit SmartHawk den Technikern, zu bestimmen, ob präventive Wartungsmaßnahmen zu planen sind oder aufgeschoben werden können.

Drahtlos im Einsatz

Seit rund zwei Jahren werden die drahtlosen Sensorsysteme in den Flugbenzin-Tankanlagen mehrerer Flughäfen im Südwesten der USA eingesetzt. Die Techniker an jedem dieser Flughäfen haben Echtzeit-Alarmschwellwerte definiert, um früh Informationen zu erhalten, dass sich im Betrieb wichtige Pumpen aus den Spezifikationen hinausbewegen. Bis heute gab es keinen einzigen folgenreichen Ausfall der Ausrüstungen der so überwachten Flughäfen. Um den täglichen Betrieb zu rationalisieren, nutzen die Flughafenmanager die Echtzeitdaten, um die Maschinengrundwerte zu dokumentieren, die Ausrüstungsleistung zu beurteilen und proaktive Wartung auszuführen, um Fehlfunktionen der Maschinen zu reduzieren und die Betriebseffizienz zu verbessern. Mit einem drahtlosen Mesh-Netzwerk im Einsatz, planen die Flughafenmanager nun weitere Sensoren zu platzieren, über das Überwachen der Pumpengesundheit hinaus, wie die Sichtbarkeit der angelieferten Flugbenzinqualität in Echtzeit und das Messen von Druck, Thermokopplern, Dehnmessstreifen und Wegaufnehmer, um den Benzinfluss durch die Pumpen und die Tankanlage zu überwachen.