Drohnengestützte FLIR OGI-Kameras erkennen Gaslecks aus der Luft

In Erdgasverarbeitungsanlagen wie dem Al Hosn Shah-Feld in Abu Dhabi wird Erdgas von verschiedenen Schadstoffen befreit. Da viele dieser Stoffe äußerst umwelt- und gesundheitsschädlich sind, müssen Gas-Pipelines und andere Infrastrukturanlagen stets sorgfältig auf eventuell vorhandene Lecks überwacht werden. Zu diesem Zweck wurde eine innovative Kombination aus einer Drohne (UAV) und optischer Gasdetektionstechnik entwickelt, die sich in Tests als äußerst effiziente Methode zum Überwachen von weitläufigen Erdgasfeldern erwiesen hat. 

Die neue Sauergasanlage Shah liegt rund 180 km südwestlich von Abu Dhabi in den Vereinigten Arabischen Emiraten und ist für eine Sauergasverarbeitung von 1.000 MMcfpd (Millionen Kubikfuß pro Tag) ausgelegt. Sie verteilt sich auf drei benachbarte, niedrig gelegene, ebene Flächen auf der östlich-zentralen Seite des Shah-Felds mit einer Ost-West-Ausdehnung von circa sechs Kilometern. Dabei ist die Verarbeitung von Sauergas mit einer hohen Konzentration von gefährlichem Schwefelwasserstoffgas (H2S) – das sogenannte Süßungsverfahren – auf den westlichen Bereich beschränkt.

Überwachung auf gefährliche Gase

Trotz der zahlreichen Sicherheitsmaßnahmen für die Mitarbeiter des Al Hosn Shah-Felds stellt der westliche, als rote Zone markierte Bereich weiterhin ein erhebliches Gesundheits- und Sicherheitsrisiko für das Wartungspersonal und andere Bediener dar.

„Einige Gase sind hochgiftig, ätzend, leicht entzündlich und explosiv“, erklärt John Rennie, Operations Director von Inspectahire, einem führenden Inspektionsunternehmen und Anbieter von spezialisierten visuellen Ferninspektionslösungen. „Zum Aufspüren von Gaslecks setzte das Unternehmen bisher sogenannte Sniffer-Sensoren ein, die jedoch bei einem derartig großen Pipeline-Netz für den Bediener weder effizient noch sicher sind. Deshalb hat sich Al Hosn Gas an uns gewandt, damit wir eine effizientere Methode finden, mit der sich dieser Bereich auf Lecks überprüfen lässt.“

Sniffer-Sensoren sind kleine Handmessgeräte, die in der Nähe von Undichtigkeiten einen akustischen Warnton ausgeben. Zwar handelt es sich hierbei um eine relativ preiswerte Suchmethode, doch die Bediener müssen der Leckstelle dabei gefährlich nahe kommen. Mit einem Sniffer-Sensor können die Bediener ein erkanntes Leck nicht sehen, sodass die Suche nach dessen genauer Position zeitaufwendig ist und immer etwas Rätselraten erfordert. Da Inspectahire schon sehr lange mit Wärmebildkameras von FLIR Systems arbeitet, wusste das Unternehmen sofort, dass diese auch die passende Lösung für Al Hosn Gas darstellen würden.

Drohnengestützte Wärmebildtechnik

Im Oktober 2014 traf sich Inspectahire bei einem Meeting im Infrared Training Center (ITC) mit dem Team des schwedischen UAV-Integrators Sky Eye Innovations. Auch dieses Unternehmen arbeitet bereits seit mehreren Jahren mit FLIR zusammen: Sie entwickeln spezielle Drohnensysteme für FLIR-Kameras, unter anderem für die T-Series und die GF-Series. Bei der Besprechung des Al Hosn Gas-Projekts beschlossen die beiden Firmen, ihr Wissen auf dem Gebiet der Gasdetektion und luftgestützten Inspektion zu bündeln. Gemeinsam entwickelten sie eine Lösung, die auf der FLIR-Kamera G300a basiert.

„Viele Unternehmen haben bereits FLIR-Kameramodule in ihre Drohnensysteme integriert“, erklärt Daniel Sällstedt, CEO von Sky Eye Innovations. „Wir verfolgen jedoch einen anderen Ansatz, bei dem wir erst das komplette FLIR-Kamerasystem fertigstellen und anschließend dafür ein eigenes UAV-System bauen. Zudem integrieren wir zusätzliche Fehlertoleranzfunktionen wie eine redundante Flugsteuerung, um die Investition unserer Kunden auch in diesem Punkt abzusichern.“

„Wir haben in der Nähe der FLIR-Niederlassung in Schweden in Anwesenheit einiger Mitglieder des Integritätsmanagementteams von Al Hosn Gas eine Demonstration mit dem Sky Eye-UAV und einer optischen FLIR G300a-Gasdetektionskamera durchgeführt“, beschreibt John Rennie die Vorgehensweise. „Der Testflug verlief sehr gut, sodass das Team von Al Hosn Gas beschloss, einen weiteren Testflug in der Nähe der Anlage von Abu Dhabi durchzuführen, um das Management von der Lösung zu überzeugen. Auch dieser Test verlief äußerst erfolgreich. Wir platzierten eine undichte Gasflasche auf dem Boden, deren Emissionen wir mit der FLIR G300a sehr genau aus der Luft überwachen konnten. Das Managementteam war dermaßen von dem Ergebnis überzeugt, dass es anschließend einem Testflug über der roten Zone zustimmte. Auch wenn dabei keine Gaslecks entdeckt wurden, können wir auch diesen Flug als einen vollen Erfolg bezeichnen.“

Gekühlter Detektor macht kleinste Temperaturunterschiede sichtbar

Optische Gasdetektionskameras von FLIR können Gaslecks lokalisieren und sichtbar machen, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind. Mit einer optischen Gasdetektionskamera lassen sich Anlagen, die sich in entlegenen Gebieten oder anderen, schwer zugänglichen Bereichen befinden, einfach durchgängig überwachen.

Die optische Gasdetektionskamera FLIR G300a verfügt über einen gekühlten Indium-Antimonid-(InSb)-Detektor, der gestochen scharfe Wärmebilder mit einer Auflösung von 320 × 240 Pixeln liefert. Dank einer Kombination aus kleiner Blendenzahl (Maß für die Lichtstärke eines Objektivs) und hoher Gasempfindlichkeit spürt die G300a selbst kleinste Undichtigkeiten auf. Für eine noch höhere Empfindlichkeit der Kamera sorgt der High Sensitivity Mode (HSM) von FLIR, mit dem sich selbst kleinste Gaslecks erkennen lassen. Die FLIR G300a lässt sich aus sicherer Entfernung sehr einfach per Ethernet steuern und problemlos in ein TCP/IP-Netzwerk integrieren.

Die ideale Gasdetektionskamera zur Drohnenintegration

„Die gebündelten Kompetenzen von FLIR, Inspectahire und Sky Eye sind wahrlich einzigartig. Die FLIR G300a ist die perfekte Kamera für unser UAV-System Sky Eye OGI“, berichtet Daniel Sällstedt. „Die FLIR G300a ist nicht nur äußerst kompakt, sondern auch die leichteste auf dem Markt erhältliche optische Gasdetektionskamera. Dadurch eignet sie sich ausgezeichnet für längere UAV-Flüge. Wir haben das System so entwickelt, dass sich die Kamera vom Boden aus über einen Joystick und ein Display vom Benutzer fernsteuern lässt. Die FLIR-Kameras zeichnen sich vor allem durch ihre einzigartige Konnektivität aus. Und ihre Bildqualität wird allen Erwartungen an einen weltweit führenden Anbieter von Wärmebildtechnik gerecht. Vor allem der High Sensitivity Mode ist beim Erkennen sich bewegender Gasfahnen äußerst hilfreich.“

Für den Gasmarkt ergeben sich durch diese Technik enorme Vorteile, denn Gaskraftwerke sind meistens sehr weitläufige Anlagen. Mit unseren UAV-Lösungen können Sie diese großen Bereiche äußerst effizient überprüfen und erhalten gleichzeitig einen guten Überblick aus der Vogelperspektive. Auch schwer zugängliche Orte sind für sie schnell und problemlos erreichbar. Gasverarbeitungsanlagen umfassen in der Regel Hochrisikobereiche wie die rote Zone des Al Hosn Shah-Felds. Mit optischen Gasdetektionskameras wie der FLIR G300a lassen sich diese gefährlichen Bereiche ohne Gefahr für die Bediener überprüfen.“