Viele Persönlichkeiten. Zwei Standorte. Eine BO.

M.Sc. Sebastian Priebe

M. Sc. Geophysik
Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Statik und Dynamik der Ruhr-Universität Bochum
sowie
Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der AG Mueller am Institut für Mechanik der Hochschule Bochum

Betreute Lehrveranstaltungen:


Forschung

SFB 837 - C7

Verschleiß und reduzierte Lebenszeiten von Werkzeugen von Tunnelbohrmaschinen (TBM) wirken einer verbesserten Effizienz von Vortriebsprozessen entgegen. Insbesondere ungeplante Instandhaltungsmaßnahmen, wie der notwendige Austausch einer Schneiddiske oder gar der Austausch des kompletten Schneiddiskenträgersystems, führen zu erhöhter Standzeit und steigenden Kosten. Im Rahmen des Teilprojekts C7 des Sonderforschungsbereichs (SFB) 837 steht die Erkennung und Identifikation von Verschleiß und Schäden an Schneiddisken im Vordergrund. Ein Überwachungssystem soll kontinuierlich den aktuellen Diskenzustand überprüfen und ermöglicht die Anpassung von Prozessparametern und Wartungsintervallen. Bei stationären, rotierenden Maschinen wie Turbinen oder Lagern hat sich der Einsatz von Schwingungsmessungen zur Überwachung des Maschinenzustands als erfolgreich und sensibel auch für kleinere Schäden, lange vor dem Ausfall erwiesen und ermöglicht eine zustandsorientierte Wartung. Da bei TBM die Messung direkt an der Diske unmöglich ist und der Tunnelvortrieb im Vergleich zur Rotation einer Turbine nicht stationär ist, ist der Einsatz von Schwingungsmessung nur dann erfolgversprechend, wenn sie mit intelligenter Merkmalsextraktion und Mustererkennung kombiniert wird. Für Überwachungssysteme, die unter wechselnden Umwelt- und Betriebsbedingungen arbeiten, ermöglichen verschiedene Mittel der Datenanalyse, zwischen deren Einflüssen und Schäden zu unterscheiden. Diese Konzepte müssen für den Tunnelbau angepasst werden, wo die Betriebsbedingungen sowie wechselnde Abraumeigenschaften die Schwingungen dominieren. Ziel des Teilprojekts C7 ist die Entwicklung eines Überwachungssystems zur Erkennung und Identifizierung von Verschleiß und Schäden an Schneiddisken am Schneidrad während des Schneidprozesses anhand von schwingungsbasierten Merkmalen, um einen effizienten Einsatz von TBM zu ermöglichen.

Das Projekt wird an der Ruhr-Universität Bochum durchgeführt, wo ein experimenteller Versuchsstand genutzt wird, um Daten zu sammeln. Der Versuchsstand ist in Abbildung 1 zu sehen und zeigt das RUB-Tunneling Device. Hier können Schneiddisken im Labormaßstab genutzt werden, um Gestein von einer zylindrischen Gesteinsprobe abzubauen. Beschleunigungssensoren am Versuchsstand messen die Vibrationen und Kraftsensoren sowohl die Normal als auch die Rollkraft. In einer ersten Messreihe unter eher idealen Bedingungen wurden Schäden in drei verschiedene Disken eingebracht und schrittweise vergrößert. Aus den gemessenen Signalen wurde ein Schadensindikator extrahiert und mit der Größe der Schäden korreliert, siehe Abbildung 2. Die Ergebnisse zeigen eine klare Korrelation und stellen einen Proof of Concept dar. Weitere UIntersuchungen müssen zeigen, dass dies auch unter deutlich realistischeren Bedingungen der Fall ist.

Internetseite des SFB 837

 

Abbildung 1: Das RUB Tunnelling Device, ein Versuchsstand, um Schneiddisken im Labormaßstab zu prüfen.
Korrelation zwischen Schadensindikator und Größe des Schadens.
Abbildung 2: Korrelation zwischen Schadensindikator und Größe der Schäden.

Veröffentlichungen

2021

Priebe, S., Brackmann, L., Roettger, A., Meschke, G., Mueller, I., Vibration-Based Feature Extraction for Artificial Damages in Small Scale Cutting Discs of Tunnel Boring Machines. In: The e-Journal of Nondestructive Testing, Volume: 26, https://www.ndt.net/search/docs.php3?id=26448
Priebe S., Brackmann L., Butt S., Röttger A., Meschke G., Mueller I., Comparison of Hilbert Transform and Complex Demodulation for Defect Identification in Cutting Discs using Vibration-Based Feature Extraction. In: Rizzo P., Milazzo A. (eds) European Workshop on Structural Health Monitoring. EWSHM 2020. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 127. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-64594-6_55


2018

Priebe S. [2018] Master Thesis: Analysis of oscillatory fluid flow through deformable tubes and artificial samples: Comparison of experimental observations and theoretical predictions, Bochum, Germany.

Sebastian Priebe
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Sebastian Priebe, M.Sc.
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