Modellierung für die Überwachung – Wenn Millimeter zählen

Case Study

Autor: Renata Barradas Gutiérrez

Das Funktionieren unseres Alltags und unserer Wirtschaft ist untrennbar mit einer verlässlichen Stromversorgung verbunden. Wasserkraftwerke nutzen dafür die Kraft des fließenden Wassers. Doch die am häufigsten verwendete erneuerbare Energiequelle verursacht auch Schäden. Deshalb ist die Überwachung von Deformationen zur Vermeidung von Strukturversagen, Rissen oder Materialermüdung in Wasserkraftwerken von entscheidender Bedeutung.

Pumpspeicherkraftwerke sind eine von mehreren Möglichkeiten zur Gewinnung von Energie aus Wasser. Die größten Erzeuger von Energie aus Wasserkraft in Litauen sind das Wasserkraftwerk Kaunas und das Pumpspeicherkraftwerk Kruonis (PSKK). Seit über 20 Jahren ist das PSKK einer der Eckpfeiler der litauischen Energieversorgung. Das in der Nähe der Stadt Kaunas gelegene Kraftwerk ist auf dem neuesten technischen Stand und zählt zu den größten Anlagen dieser Art im Baltikum.

Das PSKK mit einer Kapazität von 900 Megawatt erzeugt Strom, gleicht den Verbrauch durch die Regelung von Spannung, Frequenz und Belastungsspitzen aus und kompensiert Energiedefizite in Notfällen. Laut dem Betreiber Lietuvos Energijos Gamyba deckt das PSKK sechs Prozent des litauischen Energiebedarfs ab und wäre in einem Notfall in der Lage, 94 Prozent der gesamten erforderlichen Energiereserven Litauens zu sichern. Dementsprechend könnten strukturelle Verformungen fatale Auswirkungen auf die Energieversorgung dieses baltischen Staats haben.


HIGHTECH FÜR DIE DAMMÜBERWACHUNG

UAB SmartOffice vermaß das PSKK mit der MultiStation Leica Nova MS60 zu Überwachungszwecken. Dabei wurden Messungen und eine Punktwolke erfasst. Anhand der gesammelten 3D-Daten analysierte UAB SmartOffice die Oberfläche und berechnete die Senkrechtstellung des Damms. Das mithilfe der Punktwolke generierte Modell dient außerdem als Referenz für künftige Scans zur Zustands- und Deformationsüberwachung des Damms.

„Die Scanvorgänge mit der MultiStation Leica Nova MS60 haben bessere Ergebnisse geliefert als erwartet. Neben dem 3D-Scanbereich von bis zu 1.000 Metern haben wir vor allem von der gesparten Zeit und der hohen Genauigkeit sowie Benutzerfreundlichkeit profitiert“, erinnert sich  Jonas Varnas, der Geschäftsführer von UAB SmartOffice. „Die Arbeit mit der MS60 war so einfach wie die Nutzung eines TPS, kombinierte aber die Präzision von TPS-Messungen mit 3D-Scanning in einem System.“

Mit der MultiStation MS60 können komplexe Anlagen bei der Vermessung mit Messpunkten und 3D-Modellen in einer Ansicht überlagert werden. Dadurch lassen sich zuverlässigere, schnellere und umfassendere Prüfungen von Senkrechtstellung und Deformation zur Feststellung von Schäden durchführen. Die 3D-Scanningtechnologie der selbstlernenden MultiStation ermöglicht den Anwendern eine Ausweitung ihres Dienstleistungsportfolios, da sie u. a. für folgende Aufgaben eingesetzt werden kann:

  • Bauüberwachung

  • Qualitätskontrolle

  • Kollisionserkennung

  • Gebäudedatenmodellierung (BIM) bestehender Gebäude.

Das PSKK wurde mit geotechnischen Sensoren überwacht, daher wurden keine geodätischen Instrumente eingesetzt. Im Gegensatz zu anderen Sensortechnologien, bei denen sich Angaben über die Deformation auf einige wenige Punkte beschränken, erlaubt die MultiStation MS60 die Erfassung einer dichten Anordnung von Punkten und die Messung von Verformungen in Bezug auf Millionen von Punkten, die mit TPS-Messwerten überlagert werden.


INSPEKTION UND ABGLEICH VON OBERFLÄCHEN

Das Besondere am Pumpspeicherkraftwerk Kruonis ist die Möglichkeit, bei geringer Nachfrage im Pumpbetrieb und untertags als herkömmliches Kraftwerk zur Deckung des regulären Energiebedarfs zu arbeiten.

Die dadurch bedingten Schwankungen des Wasserstands im oberen Speicherbecken können zu einer Deformation des Damms führen. Deshalb hatten die Verantwortlichen des PSKK Interesse an der Überprüfung der Oberfläche und Senkrechtstellung des Damms, um Deformationen zu erkennen. Dazu wurde das gescannte Modell mit einem Sollmodell abgeglichen.

3D-Reshaper, eine Software für die Arbeit mit Punktwolken, ermöglichte UAB SmartOffice die Messung, Inspektion und den Abgleich von Oberflächen mit Millimetergenauigkeit. Die aus der Punktwolke generierte modellierte Oberfläche bot ein exaktes Abbild der Realität zur Erkennung von Formveränderungen des gesamten Bauwerks.

„3D Reshaper unterstützte den Export der besten Formen, die Analyse der Oberflächen mit verschiedenen integrierten Tools und die detailgenaue Inspektion von Oberflächen – genau wie vom Kunden gewünscht“, so Varnas zufrieden.


GENAUIGKEIT ZÄHLT

Bei der Dammüberwachung ist also Millimetergenauigkeit unerlässlich. Die Verformung eines solchen Bauwerks kann Kosten in Multimillionenhöhe und Schlimmeres nach sich ziehen. Entsprechend müssen Verformungen frühzeitig entdeckt und überwacht werden, um einen sicheren Betrieb sowie kosteneffektive Bau- und Instandhaltungstätigkeiten zu gewährleisten.

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