Lokalisieren von Luftlecks mit der Schallkamera FLIR Si124

Lecks in Anlagen oder Rohrleitungen in industriellen Umgebungen können verheerende Auswirkungen auf die Umwelt, die Sicherheit und die Produktivität eines Unternehmens haben − und damit auch auf den Gewinn. Daher ist die Investition in Lecksuchgeräte, wie z. B. eine Schallkamera, ein sicherer Weg, um diese Probleme zu vermeiden, die Sicherheit der Mitarbeitenden zu gewährleisten und die Kosten für Energieverluste zu senken.

Laut einem Bericht von Grand View Research erreichte der Markt für Lecksuch- und Reparatursysteme (LDAR) im Jahr 2022 einen Wert von 19,71 Milliarden US-Dollar. Doch die Nachfrage nach Lecksuchgeräten wird in den nächsten Jahren weiter steigen. So soll der Markt bis 2030 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 4,5 % wachsen. Lecksuchgeräte gelten daher heute als unerlässlich und mit den immer raffinierteren Geräten auf dem Markt wird die Nachfrage weiter steigen. 

Die Bedeutung der Leckortung

Die Bedeutung der Leckerkennung kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden, denn sie gewährleistet die Sicherheit der Arbeitskräfte und der umliegenden Gemeinden, schützt die Umwelt und gewährleistet die betriebliche Effizienz. Im Folgenden werden einige der wichtigsten Gründe genannt, warum Sie Ihre Werkbank mit einem Lecksuchgerät ausstatten sollten:

• Sicherheit − In Industriebetrieben wird häufig mit gefährlichen Stoffen, Gasen und Chemikalien umgegangen. Lecks können zu toxischen Belastungen, Bränden, Explosionen und anderen Umständen führen, die das Leben der Arbeitskräfte die umliegenden Gemeinden und die Umwelt in Gefahr bringen.

• Umweltschutz − Lecks, bei denen giftige Verbindungen und Schadstoffe in die Luft, das Wasser und den Boden gelangen, verschmutzen die Umwelt und können Ökosysteme langfristig schädigen. Damit solche Lecks gar nicht erst entstehen, ist eine wirksame Lecksuche wichtig.

• Kostenreduzierung − Eine schnelle Leckerkennung und -reparatur kann den Verlust wertvoller Ressourcen wie Rohstoffe, Energie und Wasser verringern und auch Schäden an anderen Anlagen begrenzen. Im Laufe der Zeit wird dies zu erheblichen Kostensenkungen führen.

• Betriebliche Effizienz − Leckagen sind oft ein Zeichen von Ineffizienz in industriellen Prozessen. Diese Ineffizienzen können zu Produktverlusten, höheren Betriebskosten und geringerer Produktionsqualität führen.

• Einhaltung von Vorschriften − Für viele Unternehmen gelten strenge Gesetze zu Emissionen, Umweltverschmutzung und Sicherheit. Lecks, die nicht gefunden und beseitigt werden, können zu Strafen, rechtlichen Schritten und Rufschädigung führen. 

• Zustand der Anlagen − Leckagen können gelegentlich ein Zeichen für die Integrität der Anlagen oder für Verschleisserscheinungen sein. Eine frühzeitige Leckerkennung kann die Wahrscheinlichkeit eines Geräteausfalls und die Notwendigkeit teurer Reparaturen oder eines Austauschs verringern.

Lokalisieren von Luftlecks mit einer akustischen Bildgebungskamera

In der Industrie gibt es verschiedene Leckarten, wie Gas, Wasser und Luft. Heute betrachten wir nur Luftlecks und wie diese mithilfe von Schallkameras lokalisiert werden können.

Druckluftsysteme sind in den meisten Fabriken einer der grössten Stromkostenfaktoren. Daher ist die frühzeitige Erkennung von Leckagen oder Geräteausfällen äusserst wichtig, um unerwartete Probleme zu vermeiden. Herkömmliche Methoden wie Seifenblasentests können viel Zeit in Anspruch nehmen, während eine akustische Bildgebungskamera Ergebnisse in Echtzeit liefert. Im Folgenden erfahren Sie mehr über akustische Bildgebungskameras und die FLIR Si124. 

Was ist eine akustische Bildgebungskamera? 

Eine akustische Bildgebungskamera, auch Akustikkamera, oder Schallkamera, ist ein tragbares Gerät, das zur Erkennung von Lecks in Industrieanlagen, Rohrleitungen und anderen Systemen eingesetzt wird. Die meisten Lecks verursachen Turbulenzen, die wiederum Ultraschallgeräusche erzeugen. Eine akustische Schallkamera wie die FLIR Si124 lokalisiert die Tonquelle und überlagert diesen “Hotspot” in Echtzeit auf einem visuellen Kamerabild. Akustische Bildgebungskameras sind eine wertvolle Bereicherung für jede Werkbank, da sie die Sicherheit verbessern, die Kosten senken und Echtzeitdaten liefern. 

Wie funktioniert eine Schallkamera?

Tonaufnahme 

Akustikkameras bestehen aus einem Mikrofonarray, einer Tonverarbeitungseinheit und einem Bildschirm. Das Mikrofonarray besteht aus Hunderten oder sogar Tausenden von winzigen Mikrofonen, sodass auch die leisesten Geräusche aus verschiedenen Richtungen und Winkeln aufgenommen werden können. Da sich die Schallwellen durch die Luft ausbreiten, erreichen sie jedes Mikrofon aufgrund der unterschiedlichen Entfernungen zur Quelle zu leicht unterschiedlichen Zeiten. Anhand der Zeitunterschiede bei der Ankunft an den einzelnen Mikrofonen wird die Richtung bestimmt, aus der der Schall kam. Dies wird als Ankunftszeitdifferenz (TDOA) bezeichnet.

Datenverarbeitung

Zur Verarbeitung der aufgenommenen Tonsignale werden fortschrittliche Algorithmen verwendet, die das Timing und die Stärke der von den Mikrofonen erfassten Signale untersuchen. Diese Algorithmen bestimmen die räumlichen Koordinaten der Schallquellen. Anhand der verarbeiteten Daten wird eine visuelle Darstellung der Schallquellen erstellt und auf dem Kamerabildschirm angezeigt. Dies kann in Form eines Bildes oder einer Heatmap erfolgen, wobei jeder Punkt auf dem Bild eine andere Schallquelle darstellt und die Farbe oder Grösse des Punktes die Lautstärke oder Intensität des Schalls angibt. Das Besondere an der FLIR Si124 ist, dass die Quantifizierung von Lecks und die Kostenanalyse so einfach sind, dass Bediener keine spezielle Schulung in Akustik benötigen und komplexe Tabellen und Algorithmen überflüssig sind. 

Die FLIR Si124 ermöglicht eine sofortige Analyse von Leckgrösse und Leckkosten direkt auf dem Gerät. Auf diese Weise können die voraussichtlichen jährlichen Energiekosten, die durch Druckluft- oder Vakuumlecks verursacht werden, leicht berechnet werden. Das Gerät lädt die aufgenommenen Bilder sofort über WLAN auf den Cloud-Service FLIR Acoustic Camera Viewer hoch. Anschliessend können die Benutzer anhand der gespeicherten Fotos problemlos Tiefenanalysen durchführen, Berichte für Luftdichtheitsprüfungen erstellen oder die Software FLIR Thermal Studio verwenden, um anspruchsvolle Studien zu erstellen oder Wärme- und Schallbildaufnahmen in einem Bericht zu kombinieren.

Bildanalyse

Die Bediener verwenden das visuelle Bild, um bestimmte Schallquellen zu lokalisieren und zu identifizieren. Anhand der Intensität und Streuung der Punkte können sie die Art und Bedeutung der schallerzeugenden Komponenten feststellen. Sobald die Quellen lokalisiert sind, können die erforderlichen Massnahmen ergriffen werden. Dazu gehören die Beseitigung von Lecks, die Durchführung von Wartungsarbeiten, die Änderung von Maschineneinstellungen oder die Einführung von Lärmminderungstechniken. Die für die Ultraschallprüfung benötigte Zeit kann durch die Abbildung der Geräuschquelle um etwa 90 % reduziert werden.

Sechs Dinge, die beim Kauf einer akustischen Bildgebungskamera zu beachten sind

FLIR ist einer der Marktführer im Bereich Schallkameras / Akustikkameras, daher hat das Unternehmen die folgenden sechs Punkte aufgeführt, die es beim Kauf einer Schallkamera zu beachten gilt:  

Effektiver Frequenzbereich

Ein breiter Frequenzbereich bedeutet nicht zwangsläufig, dass Ihre Schallkamera mehr Geräusche erfassen kann. Der effektive Frequenzbereich für die Unterscheidung von Druckluftlecks vom Hintergrundlärm in der Fabrik liegt zwischen 20 und 30 kHz, während der optimale Bereich für die Erkennung von Teilentladungen aus sicherer Entfernung 10 bis 30 kHz beträgt.

Optimale Anzahl von Mikrofonen

Bei leisen Geräuschen gilt viel hilft viel, wobei zu viele Mikrofone die Leistung beeinträchtigen. Je höher die Mikrofonanzahl, desto grösser ist der im akustischen Bild darstellbare Unterschied zwischen lauten und leisen Schallquellen. Das liegt daran, dass ein einzelnes Mikrofon zwar in der Lage ist, Schall (Signal) aufzunehmen, aber auch selbst eine geringe Menge an Schall (Rauschen) erzeugt. Durch Hinzufügen weiterer Mikrofone wird das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert, so dass eine akustische Bildgebungskamera mehr Geräusche ohne Störgeräusche aufnehmen kann.

Erfassungsbereich der Geräusche

Wenn eine akustische Bildgebungskamera mit der richtigen Anzahl von Mikrofonen ausgestattet wird, können auch sehr leise Geräusche aus grosser Entfernung besser erfasst werden. So kann zum Beispiel durch die Vervierfachung der Anzahl der Mikrofone der Erfassungsbereich verdoppelt werden.

Platzierung der Mikrofone

Damit die akustische Kamera die Schallquelle präzise bestimmen kann, müssen die Mikrofone richtig platziert werden, d.h sie müssen dicht beieinander stehen.

Mikrofonleistung

Wie oben schon erwähnt sind zu viele Mikrofone auch nicht gut. Denn um eine zu hohe Zahl an Mikrofonen unterzubringen, muss entweder die Rechenleistung erhöht oder die Tonauflösung verringert werden. Mit 124 Mikrofonen und einer fortschrittlichen Verarbeitungsleistung bietet die FLIR Si124 eine branchenführende Erkennungsempfindlichkeit, eine hervorragende akustische Bildauflösung und eine grosse Reichweite.

Intelligente Analytik

Die letzten zu berücksichtigenden Funktionen sind die Rechenleistung und die Analytik. Nehmen Sie eine akustische Bildgebungskamera wie die FLIR Si124, die eine kamerainterne Analyse, einen automatischen Bild-Upload über WLAN, leicht verständliche Berichte und eine vorausschauende Analyse mithilfe eines KI-/Web-Tools bietet.

FLIR Si124 Schallkamera

Reduzierung der Inspektionszeit um bis zu 90 %

Die akustische Bildgebungskamera FLIR Si124, eine fortschrittliche Ultraschalllösung für die Erkennung von Luftlecks, findet selbst kleinere Lecks mühelos und aus der Ferne, wodurch die Durchführung von Inspektionen sicherer wird. Die leichte Hand-Kamera liefert mithilfe von KI-gesteuerten Analysen Echtzeit-Einschätzungen zum Schweregrad des Lecks und der Kosten, sodass die Dringlichkeit von Reparaturmassnahmen leicht bestimmt werden kann. 

Dank der 124 Mikrofone bietet die FLIR Si124 eine aussergewöhnliche Empfindlichkeit und Genauigkeit bei der Ortung von kleinen Lecks in lauten Industrieumgebungen, wie z. B. in Reifenfabriken. Mithilfe der Kamera lassen sich Druckluftlecks bis zu 10-mal schneller lokalisieren als bei punktuellen Abtastmethoden. 

In industriellen Fertigungsanlagen ist der Lärmpegel oft zu hoch, um das Luftleck mit dem menschlichen Ohr allein zu hören. Doch der Schallkamera machen diese Hintergrundgeräusche weniger aus, vor allem bei hohen Frequenzen. Am besten lassen sich Luftlecks aus grosser Entfernung und bei Frequenzen zwischen 20 und 30 kHz erkennen. Der Frequenzbereich der FLIR Si124 von 2 bis 31 kHz ist für die Erkennung kleinster Lecks auf grosse Entfernungen oder für die Erkennung noch kleinerer Lecks auf kurze Entfernungen mit Frequenzen bis 65 kHz optimiert.

Die optimale Frequenz in einer lauten Umgebung. Quelle: FLIR

Anwendungen

• Lebensmittel- und Getränkeindustrie − Die FLIR Si124 ist mit 124 Mikrofonen ausgestattet und kann kleinste Lecks über grosse Entfernungen erkennen und lokalisieren. Dies gilt auch für Bereiche mit lauten Maschinen. Daher ist sie ideal für grosse Lebensmittel- und Getränkeherstellungsbetriebe.

• Automobilindustrie − In der Automobilherstellung und -diagnose gibt es viele Prozesse, die pneumatische Systeme mit Druckluft verwenden. Dazu gehören Metallguss, Metallbearbeitung, Werkzeugbau, CNC-Maschinen, Montagelinien, Sandstrahlen und Autolackierkabinen. Häufige Schwachstellen in der Ausrüstung sind Ventile, Rohre, Schläuche, Verbindungsstücke und Werkzeug.

• Zellstoff- und Papierindustrie − Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden wie Schnüffelgeräten und Lecksprays bietet das Ultraschall-Luftlecksuchgerät FLIR Si124 eine viel sicherere und schnellere Alternative für das Wartungspersonal. Dank seiner fortschrittlichen Technologie, kann es Druckluftlecks aus der Ferne präzise und schnell erkennen.

Merkmale der FLIR Si124

• Der Autofilter wählt automatisch den besten Frequenzbereich aus, um auch kleinste Lecks zu erkennen.
• Schnelles Auffinden von Lecks und automatisches Hochladen, Analysieren und Klassifizieren von Problemen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Produktionslinien.
• Präzise Ortung von Lecks, auch in lauten Industrieumgebungen, dank hochauflösender akustischer Bilder und 124 eingebauter Mikrofone. 
• Sofortige Anzeige der Leckrate auf dem Bildschirm in Echtzeit (l/min oder CFM). 
• Verzögern Sie die Kosten für die Installation neuer oder zusätzlicher Kompressoren, indem Sie die vorhandenen Kompressoren warten.
• Verringern Sie den Ausschuss, der durch Druckverluste in pneumatischen Systemen verursacht werden kann.
• Bestimmen Sie den Schweregrad des Lecks, um zu verstehen, wie viel Energie verloren ging und wie viel Geld durch die Entdeckung des Problems eingespart wurde.
• Optimieren Sie die Arbeitszeit Ihrer Mitarbeiter, da für die Verwendung von Si124-LD Plus nur eine minimale Schulung erforderlich ist.
• Mit der Cloud-Software FLIR Acoustic Camera Viewer oder der Desktop-Software FLIR Thermal Studio Suite können Sie Daten hochladen, speichern und sichern, Berichte erstellen und tiefgehende Analysen durchführen.
• Die leichte Kamera kann mit einer Hand bedient werden, was die Sicherheit erhöht und die Belastung verringert.
• Dank der anpassungsfähigen Kamera, können Sie die Bilder auf dem Display sowohl bei hellem als auch bei dunklem Licht betrachten.

Return on investment (ROI)

Nutzen Sie den ROI-Rechner auf der FLIR-Website, um die Investitionsrentabilität der FLIR Si124-Schallkamera zu berechnen. Probieren Sie es hier aus, und sehen Sie sich unten eine Beispielrechnung an.