Schiffsinspektion mit Infrarot-Thermografie — von der Kombüse zum Maschinenraum Infrarotkameras auf hoher See

Die riesigen Maschinen, die großen elektrischen Installationen und die ausgedehnten Elektroniksysteme großer Handelsschiffe lassen sich nur schwer mit visuellen Inspektionen überwachen. Die Infrarot-Thermografie ist hier ideal. Thermowind, ein Infrarot-Dienstleister mit Sitz in Bremerhaven, hat sich auf diesen Einsatzbereich spezialisiert und setzt Flir-Kamerasysteme ein.

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„In naher Zukunft werden auch Schiffe, die Maschinen an Bord haben, von der Wärmebildtechnik profitieren, insbesondere als eine dem Trockendock vorgeschaltete Strategie zur Identifizierung von Betriebsmitteln und Systemen, die der Wartung bedürfen“, verkündete Lloyd’s Register, die weltweit bedeutendste Schiffsklassifizierungs- und -zertifizierungsgesellschaft, vor drei Jahren. Inzwischen kann die Infrarot-Thermografie an Bord eines Schiffes noch weitaus mehr. Und Flir Systems hat daran gearbeitet, die wichtigsten Hindernisse aus dem Weg zu räumen: hohe Kamerapreise und die Schwierigkeiten bei der Kamerahandhabung in den beengten räumlichen Verhältnissen von Schiffen.

Handelsschiffe bieten Objekte für thermografische Inspektionen in großer Zahl: Sie haben riesige Maschinen, große elektrische Installationen, ausgedehnte Elektroniksysteme, die sich nur schwer mit visuellen Inspektionen überwachen lassen. Darüber hinaus ist Brandvermeidung ein wichtiges Thema, und die einschlägigen Vorschriften sind klar: Gemäß der SOLAS-Vorschriften (Safety of Life at Sea) für die Klassifizierung von Schiffen darf die maximale Oberflächentemperatur von Maschinen, Teilen und Komponenten im Maschinenraum eines Schiffes nicht über 220°C ansteigen. Um eine Entzündung und die Entstehung eines Brandes zu vermeiden, müssen alle Oberflächen mit einer Temperatur über 220°C isoliert oder auf andere Weise geschützt werden.

Statistiken belegen, dass die meisten Brände in Maschinenräumen durch gebrochene Rohrleitungen verursacht werden, die Kraftstoff oder Öl enthalten, welche unter Umständen auf benachbarte heiße Oberflächen sprühen. Dies passiert nicht oft. Aber ein Brand in einem Maschinenraum hat erhebliche und kostspielige Folgen für das Schiff und seine Ladung, seine Mannschaft und – last but not least – für die Reederei. Kleinere Mängel sind zahlreich, und die Isolation von Rohrleitungen oder Kabeln, die von den SOLAS-Vorschriften gefordert wird, ist häufig nicht vorhanden. Außerdem zeigen thermografische Inspektionen mit einer Infrarotkamera sofort den Zustand elektrischer Schaltkreise, elektronischer Systeme und anderer Installationen und Teile an Bord. Infrarotkameras ermöglichen schnelle und sichere Inspektionen, die mit den engen Zeitvorgaben für Beladung, Entladung und Auslieferung vereinbar sind, die derzeit im Seehandel herrschen.

Von Pyrometern zur Infrarottechnik

Thermowind ist ein Infrarot-Dienstleister mit Sitz in Bremerhaven. Das Unternehmen hat sich als Thermografie-Dienstleister für Infrarotinspektionen auf Schiffen, die eine Bandbreite von großen Handelsschiffen bis zu kleinen Privatyachten umfassen, einen guten Namen erworben. „Schiffsingenieure glauben an Pyrometer“, erklärt Marco Brinkmann, Gründer und Geschäftsführer von Thermowind, „aber wir überzeugen sie, dass man mit Infrarotkameras viel mehr in deutlich kürzerer Zeit und mit höherer Sicherheit tun kann“ fährt er fort. „Sie sind das einzige Tool für die Zustandsüberwachung, mit dem sich Temperaturmessungen von Objekten über ihren gesamten Oberflächenbereich schnell und sicher durchführen lassen. Und Infrarotkameras zeigen ganz genau, was an welcher Stelle nicht in Ordnung ist.“ Inspektionen an Bord von Handelsschiffen umfassen Objekte wie Motoren, Kompressoren, Kessel, Pumpen oder den Zustand der Isolation von komplizierten Dampf- und Kraftstoffleitungssystemen sowie elektrische Schalttafeln; einfach alles, was sich erwärmen und ausfallen kann, von der Brücke bis zur Kombüse. Die Ergebnisse sprechen für sich: „Während unserer Inspektionsrundgänge“, sagt Marco Brinkmann, „sind Schiffsingenieure entsetzt, wenn sie einige Komponenten mit der enormen Temperatur von 400°C sehen.“

Die Thermografie bietet den Vorteil, dass sie den Betrieb des Schiffes nicht beeinträchtigt. Gute Inspektionsbedingungen sind dann gegeben, wenn die Motoren bei ihrer normalen Belastung und Temperatur arbeiten. „Eine drei- bis vierstündige Fahrt mit voller Kraft voraus und unter Last ist optimal, um sich ein deutliches Bild von den elektrischen Installationen und Antriebssystemen des Schiffes zu machen“, sagt Cristian Ferber, Elektrotechnik-Ingenieur und Brinkmanns Geschäftspartner.

Messungs- und Dringlichkeitskriterien

Dringlichkeitskriterien bewegen sich um die für den Maschinenraum des Schiffes klar definierte Maximaltemperatur von 220°C. Auf Grundlage dieses Schwellwertes hat Thermowind seine eigenen Dringlichkeitskriterien entwickelt:

• Dringlichkeit 0: OK (gemessene Temperatur < 210,0°C)
• Dringlichkeit 1: muss überwacht werden (210°C < gemessene Temperatur < 220,0°C)
• Dringlichkeit 2: nicht akzeptable Abweichung (gemessene Temperatur > 220,0°C)

Trotzdem bleiben Dringlichkeitskriterien ohne sorgfältige Beobachtung und Kenntnis der Schiffsmotoren null und nichtig: „Wenn eine Ölleitung in direkter Nähe einer Stelle liegt, die als Klasse 1 eingestuft wurde, weisen wir ihr sofortigen Reparaturstatus zu und stufen sie unter Dringlichkeit 2 ein“, erläutert Cristian Ferber.

Thermowind setzt eine altgediente Flir Systems PM280 und eine FLIR Systems ThermaCAM der E-Serie für seine Inspektionen ein. Diese portable Kamera ist sehr handlich in den verwinkelten Ecken von Maschinenräumen einsetzbar. Ihre Merkmale im Messungsmodus, wie drei bewegliche Messpunkte, und ihr eingebauter Speicher für 200 Bilder, die im praktischen .jpg-Format gesichert werden, lassen sich bei Inspektionen sehr vorteilhaft einsetzen. Und die akustischen sowie visuellen Alarmmodi der ThermaCAM sind ein Segen für Inspektionen auf Grundlage eines Temperaturschwellwerts, bestätigen beide Thermowind-Inspektoren.

Thermowind widmet dem Erstellen eines Kundenberichts viel Zeit: „Wir sind der Ansicht, dass der Kunde das Recht hat, einen ausführlichen Bericht für sein Geld zu bekommen“, sagt Cristian Ferber, „wir betrachten es mehr als eine Visitenkarte: Insbesondere seit der Germanische Lloyd, ein führender technischer Dienstleister für den Schiffsbereich, unsere Messungen zertifiziert hat.“

Auch Yachten unter Kontrolle

Ein weiterer Kompetenzbereich von Thermowind ist die Yachtinspektion, speziell die Suche nach Delaminierungen der glasfaserverstärkten Kunststoffe (GFK) oder der Holzverbund-GFK-Bootshaut von Yachten. Delaminierungen können zu schädlichen Feuchtigkeitsansammlungen im Schiff führen, die das Material und, falls vorhanden, den Holzkern der Bootshaut zerstören. Zur Inspektion dieser Anomalien wendet Thermowind die Lock-In-Thermografie an, ein Verfahren, das auf der thermischen Wellenanalyse beruht: die gepunktete Oberfläche der Bootshaut der Yacht wird gründlich mit Lampen aufgeheizt. Die darauf folgende Messung plötzlicher Änderungen der Leitfähigkeit thermischer Wellen, die von dem aufgeheizten Werkstoff reflektiert werden, zeigt Materialfehler in der Bootshaut. Thermowind kombiniert eine spezifische Software eines Systemintegrators mit einer festmontierten Kamera des Typs ThermoVision A40 M von Flir Systems mit 320×240 Pixeln zur Durchführung dieses raffinierten thermografischen Inspektionsverfahrens.

Mehr Inspektionen in kürzerer Zeit

Da die Motoren von Handelsschiffen komplexer werden und von einer ständig steigenden Anzahl elektrischer oder elektronischer Bauelemente gesteuert werden, nimmt auch der Bedarf für regelmäßige Inspektionen und Wartung zu. Die Infrarot-Thermografie bietet den Vorteil eines berührungsfreien Inspektions- und Messverfahrens, mit dem sich exakte Temperaturwerte ebenso wie visuelle Belege anzeigen und speichern lassen. Außerdem wird das Einsparen von Zeit ein bedeutendes Kapital in der Schiffsbranche; notwendige Inspektionen müssen mit hohem Tempo durchgeführt werden. Und wenn etwas mit den Maschinen oder anderen lebenswichtigen Anlagen passiert, übersteigen die Verluste bei weitem die Investition in ein derart überzeugendes und folglich auch erschwingliches Inspektionswerkzeug wie eine Infrarotkamera.

Peter Smorscek, Applications Manager EMEA, FLIR Systems

Frank Liebelt, freier Journalist

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