Bessere Pipeline-Überwachung mit faseroptischer Sensortechnologie

In dem sich stetig weiter entwickelnden Bereich des Infrastrukturmanagements spielt die Gewährleistung der Sicherheit und Integrität von Rohrfernleitungen (Pipelines) eine besondere Rolle. Hier setzt die faseroptische Sensortechnologie völlig neue Maßstäbe, da sie beispiellose Leistungsmerkmale für die Echtzeit-Überwachung und Früherkennung potentieller Probleme bietet. Dieses Konzept hat sich bereits als dermaßen nützlich erweisen, dass faseroptische Sensoren für die Überwachung neuer Pipelines und sogar bei der Nachrüstung alter Rohrleitungen in vielen Fällen als unverzichtbar angesehen werden.

Die faseroptische Sensortechnologie profitiert von den einzigartigen Eigenschaften der Glasfaser. Diese erlauben es, Änderungen in der Temperatur, in der mechanischen Belastung (Dehnung oder Stauchung) und in akustischen Schwingungen (Schall) entlang der Faserlänge zu erkennen. Damit wird die Glasfaser zu einem verteilten optischen Sensor großer Reichweite. Rohrleitungsbetreiber, die Glasfaserkabel in der Nähe ihrer Pipelines verlegen oder direkt an den Röhren befestigen, sind in der Lage, den strukturellen Zustand und die Betriebsbedingungen dieser kritischen Infrastrukturkomponente kontinuierlich zu überwachen.

Welche praktischen Anwendungen und Vorteile bietet die faseroptische Sensortechnologie?

Früherkennung von Lecks

Einer der größten Vorteile der faseroptischen Sensortechnologie besteht darin, dass sie in der Lage ist, frühzeitig Leckstellen entlang von Pipelines zu erkennen. In Abhängigkeit von dem transportierten Medium kommt hier entweder die verteilte Akustik-Sensorik (Distributed Acoustic Sensing, DAS) oder die verteilte Temperaturmessung (Distributed Temperature Sensing, DTS) oder auch ein Mix beider Technologien zum Einsatz. Traditionelle Methoden verlassen sich auf periodische Inspektionen, bei denen kleine Leckstellen, die sich mit der Zeit langsam vergrößern, jedoch übersehen werden können. Dagegen gewährleistet die faseroptische Sensortechnologie eine durchgängige Überwachung, die es erlaubt, sogar kleinste Lecks sofort zu erkennen. Dieses Frühwarnsystem trägt dazu bei, Umweltschäden zu vermeiden und mindert das Risiko teurer Reparaturen.

Strukturelle Zustandsüberwachung (SHM)

Durch die Umgebungsbedingungen, den Betriebsdruck und eine alternde Infrastruktur sind Pipelines verschiedenen Belastungen ausgesetzt. Die faseroptische Sensortechnologie kann Änderungen in der mechanischen Belastung (Dehnung/Stauchung) sowie im Schwingungsverhalten (Schall) an der Glasfaser erkennen und damit wertvolle Daten zum strukturellen Zustand der Pipeline zur Verfügung stellen. In dem genannten Szenario würde höchstwahrscheinlich die verteilte Dehnungsmessung (Distributed Strain Sensing, DSS) zum Einsatz kommen. Die mit diesem Verfahren gewonnenen Daten ermöglichen den Betreibern potenzielle Schwachpunkte zu identifizieren und proaktive Maßnahmen zu ergreifen, um die Pipeline noch vor einem möglichen Ausfall zu verstärken bzw. zu reparieren.

Höhere Sicherheit

Neben der Überwachung auf Leckstellen und der Kontrolle des strukturellen Zustands kann die faseroptische Sensortechnologie auch die Sicherheit von Pipelines verbessern. Durch Erkennung unbefugter Aktivitäten, wie von Erdarbeiten oder anderer Fremdeinwirkungen, hilft die verteilte Akustik-Sensorik (DAS) in diesem Fall, Sabotage und Diebstahl zu verhindern. Diese zusätzliche Sicherheitsebene ist für den Schutz der kritischen Infrastruktur und für die Sicherung der kontinuierlichen Versorgung mit der in der Pipeline transportierten Ressource unverzichtbar.

Vorbeugende Wartung

Weiterhin fördert die faseroptische Sensortechnologie die vorausschauende (prädiktive) Instandhaltung, da sie kontinuierlich Daten zum Zustand der Pipeline bereitstellt. Diese Daten versetzen den Betreiber in die Lage vorherzusagen, wann und wo eine Wartungsmaßnahme erforderlich sein wird, so dass überraschende Defekte verhindert und Stillstandzeiten verringert werden können. Indem die Betreiber sich um die erkannten Probleme kümmern, noch bevor diese zu einer Eskalation führen, können sie die mit Notreparaturen und einer eventuell erforderlichen Umweltsanierung verbundenen Kosten vermeiden.

Längere Pipeline-Lebensdauer

Die regelmäßige Überwachung und Wartung auf Grundlage der von faseroptischen Sensoren bereitgestellten Daten erlaubt, die Lebensdauer von Pipelines deutlich zu verlängern. Wenn potenzielle Problemstellen frühzeitig erkannt und behoben werden, kann der Betreiber den Materialverschleiß eindämmen und die langfristige Integrität der Pipeline sicherstellen. Dieses proaktive Konzept stärkt nicht nur die Betriebssicherheit, sondern erhöht auch die Rendite der in die Pipeline getätigten Investition.

Image des Unternehmens

Alle oben genannten Punkte tragen zudem dazu bei bzw. helfen, den guten Ruf des Inhabers/Betreibers der Pipeline zu schützen. Kein Unternehmen kann daran interessiert sein, dass sein Name wegen eines Lecks oder eines Zwischenfalls, der große Umweltschäden verursacht, Wohnhäuser oder wichtige tierische Ökosysteme zerstört, in die abendlichen Schlagzeilen gerät. Bisher ist in nahezu jedem Fall mit den genannten Schäden der Aktienwert des betroffenen Unternehmens abgestürzt, was erhebliche finanzielle Probleme zur Folge hatte und Investoren abschreckte.

Wie geht es weiter?

Angesichts der oben geschilderten Szenarien steht die Frage, wie die Zukunft der faseroptischen Sensorik aussieht. Hierbei handelt es sich um eine Technologie, die sich kontinuierlich weiterentwickelt, wobei neue Innovationen ihr Leistungspotenzial stetig steigern. Jüngere Fortschritte betreffen die Entwicklung von Systemen zur verteilten Akustik-Sensorik (DAS), die es erlauben, Veränderungen entlang der Pipeline mit noch größerer Empfindlichkeit und Präzision zu erkennen. Diese Systeme können verschiedene Arten von Fremdeinwirkungen, wie Fahrzeugbewegungen, erkennen, zwischen manuellen und maschinellen Erdarbeiten unterscheiden sowie Lecks identifizieren. Damit bieten sie sich als umfassende Überwachungslösung an.

Die faseroptische Sensortechnologie ändert die Art und Weise der Überwachung und Wartung von Pipelines. Die kontinuierliche Bereitstellung von Echtzeitdaten zum Zustand der Pipeline stellt erhebliche Vorteile für die Sicherheit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit ihres täglichen Betriebs zur Verfügung. Mit der weiteren Entwicklung dieser Technologie sind noch größere Verbesserungen für die Überwachung und das Management von Pipelines zu erwarten.

Betreiber, die diese Technologie nutzen, können die Integrität und Langlebigkeit ihrer Pipelines sicherstellen und sowohl die Umwelt als auch ihre Investition schützen.

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Douglas Clague ist Solutions Marketing Manager für Glasfaser-Feldlösungen bei VIAVI. Er verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung auf dem Gebiet der Mess- und Prüftechnik mit Schwerpunkt auf Glasfaser- und Kabel-Technologien für die Telekommunikationsindustrie. Vor VIAVI hatte er verschiedene Positionen als Manufacturing Engineer, Solutions Engineer und Business Development Manager inne. Er arbeitet aktiv in zahlreichen Branchenorganisationen mit, die sich mit den Entwicklungstrends in der Glasfaser- und Kabeltechnologie befassen. Douglas Clague hat an der Brunel University in London studiert und ein Diplom in Elektrotechnik/Elektronik erworben.