EO

Meer dan 200 sensoren monitoren ‘bio’-brug

22 juni 2020 om 15:08 uur

Het verloop van diverse parameters van de brug is live via internet te volgen via www.drive.frl.

In het Friese Ritsumasyl is begin januari een nieuwe fietsbrug in gebruik genomen. De brug heeft een draaibaar deel van 34 m. Dit deel is met een staalconstructie bevestigd op een draaikrans en wordt met twee aandrijvingen in beweging gebracht. De brugdekken zijn van ‘biobased’ composiet – een onbekend materiaal voor deze toepassing. Daarom monitoren meer dan 200 sensoren continu het gedrag van het materiaal. En die data is deels zelfs openbaar toegankelijk.

 

Door: Marjolein de Wit - Blok

 

Het project van de nieuwe fietsbrug in Ritsumasyl is een prachtig voorbeeld van een project waarin partijen samenwerken. Als onderdeel van de gebiedsontwikkeling rondom de realisatie van de Haak om Leeuwarden, wilde de provincie Fryslân de oude stalen verkeersbrug over het Van Harinxma-kanaal vervangen door een ‘speciale' variant die onder meer moest passen in het gedachtegoed van de circulaire economie en waarin tevens het onderwijs een rol kon spelen.

 

Dit leidde tot het besluit om de brugdekken te vervaardigen van biocomposiet. Biocomposiet is een materiaal dat bestaat uit natuurlijke vezels (in dit geval vlas) en een hars die een zo hoog mogelijke biocontent heeft. Als kernmateriaal is gebruik gemaakt van balsahout. Biocomposiet was nog niet eerder in grote civiele bouwwerken toegepast. Het ontwerpen van de fietsbrug was daarom een grote uitdaging voor het bouwteam - de provincie Fryslân, aannemerscombinatie Strukton/Spie, producent Delft Infra Composites, GreenPac, ingenieurscombinatie Sweco/Witteveen+Bos, aangevuld met regionale hogescholen en landelijke universiteiten. Om tot de gewenste eigenschappen te komen - denk aan levensduur en dynamisch gedrag - zijn in een samenwerking met TU Delft de nodige berekeningen gemaakt. De benodigde testen zijn uitgevoerd bij zowel de betrokken hogescholen als de TU Delft.

 

Opbouw

In het eindontwerp bestaat de brug uit een vast deel van 34 meter en een draaibaar deel van 32 meter dat nodig is om de scheepvaart door te laten. De doorvaartbreedte is 17 m. Beide brugdelen betreffen kokerconstructies met dwarsschotten, liggen op drie steunpunten en zijn getoogd (gekromd). Het draaien van het brugdeel wordt gerealiseerd door twee aandrijvingen bestaande uit twee encodergestuurde 4 kW elektromotoren met ieder een koppel van 80 kNm in combinatie met een draaikrans afkomstig uit de windturbine-industrie. Het geheel is opgenomen in een betonnen cilinder.

 

Planetaire tandwielkasten

Wiebe van der Meulen, engineer van de aandrijving en het bewegingswerk en werkzaam bij SPIE: "Voor de overbrenging is gebruik gemaakt van twee planetaire tandwielkasten die eveneens afkomstig zijn uit de windturbine-industrie. Dit vanwege de compactheid en betrouwbaarheid. De eisen die in Nederland aan een brugwerk worden gesteld zijn immers hoog wat betekent dat we uiteindelijk hebben gewerkt met een dubbele set tandwielkast/motorcombinaties. Wanneer één set uitvalt is het in principe mogelijk met de andere set nog de vereiste beweging te realiseren. De compactheid is van belang omdat de beschikbare ruimte in de pilaar niet bijzonder groot is en er wel voldoende ruimte moet overblijven om onderhoud uit te voeren."

 

2De wigvormige staalplaat van 3 x 3 m met een wighoek van 1,25° (dikte verloop: 45 - 110 mm) die het beweegbare brugdeel met de draaikrans verbindt.

 

 

Draaikrans

Omdat de brugdelen gekromd zijn, is er voor de bevestiging van het brugdeel aan de draaikrans gebruik gemaakt van een wigvormige staalplaat van 3 x 3 m met een dikteverloop van 45 naar 110 mm. De hoek van de wig bedraagt hiermee 1,25°. Een andere grote uitdaging lag in het realiseren van het opzetwerk; daar waar de uiteinden van de brug op liggen. Omdat er immers hoegenaamd geen ervaring was met het gebruikte biocomposiet, is er rekening gehouden met een ruime mate aan kruip en doorzakking van de brugdelen. De aanname bleek uiteindelijk ruim voldoende te zijn omdat de uiteindelijke brug stijver was dan was berekend. De aandrijvingen om de brug uiteindelijk goed te laten aanliggen zijn van Auma en worden vaker gebruikt voor het aansturen van grotere afsluiters. De dichte motoren zijn geschikt voor buitentoepassingen.


Brugsensoren


Meer dan 200 sensoren houden de brug continu in de gaten en registreren een scala aan parameters:
• [Fibre Bragg Grating-sensoren meten de rek.
• Ws = Windsnelheid (m/s)
• Wr = Windrichting (rad clockwise 0=north)
• T = Temperatuur (°C)
• Lv = Luchtvochtigheid (%)
• Ld = Luchtdruk (mBar)
• Rm = Regenmeter / neerslag (mm/24 uur)
• Uvm = UV waarde (W/m2)
• AO = aantal (brug) openingen (cumulative count)
• DUm = Draaiuren motor (cumulative count hours)
• Dufo = Draaiuren frequentieregelaar (cumulative count hours)
• TLO = Tijden laatste opening (UTC time)
• POn = Positie opzetwerk noord (angle RAD, 0-90 DEG)
• KOn = kracht opzetwerk noord (0-43800 N/m)
• POz = Positie opzetwerk zuid (angle RAD, 0-90 DEG)
• KOz = kracht opzetwerk zuid (0-43800 N/m)

 

Monitoringprogramma

Omdat er op deze schaal weinig ervaring is met vlasvezelbiocomposiet, maakt een serieus en omvangrijk monitoringprogramma deel uit van het totale project. Het belangrijkste doel hiervan is het verzamelen en delen van zoveel mogelijk gegevens over de conditie, de eigenschappen, het gedrag en de levensduur van het beweegbare brugdeel (inclusief aandrijving). Met deze praktijkgegevens zijn vervolgens de ontwerpstappen en berekeningen te valideren.

 

Het monitoringproject startte met het opstellen van het monitoringsplan en omvat daarnaast datamanagement, het ontsluiten van de informatie ontsluiten en het toegankelijk maken en uiteindelijk de analyse. Het monitoringplan resulteerde in de keuze om optische lijnsensoren in het brugdek aan te brengen die de vervorming van de verschillende constructiedelen detecteren. De dataverzameling bestaat verder uit gegevens afkomstig van verkeerstellingen, een meteostation en PLC-data die samenhangen met de bediening van de brug en de werking van de aandrijving. Een overzicht hiervan is te zien in het kader.

 

Miljoenen gegevens

Alle gegevens worden verzameld in een data-acquisitie unit en via een glasvezelkabel als ASCII-code verzonden naar een datamanagementsysteem. In principe wordt elke tien minuten een dataset verstuurd, bestaande uit gegevens van maximaal 204 sensoren. Projectleider bij Witteveen+Bos Jorian Wals: "Hiermee zijn we in december 2019 met de ingebruikname van de brug al begonnen wat betekent dat we nu na vijf maanden inmiddels miljoenen gegevens hebben verzameld die we nu gaan analyseren. We verwachten hiermee veel te leren over het materiaal biocomposiet dat onder meer de sterke neiging heeft om te ‘kruipen'. De data zullen onder meer aangeven of de door het projectteam beoogde kruip overeenkomt met de praktijk en zo niet: wat dit betekent voor de opzetwerken bij het openen en sluiten van de brug, de belasting op de brug maar ook het krachtenspel op de aandrijving."

 

Van data naar bruikbare informatie

De zogenaamde ‘data-driven workflow' start bij de ruwe data. In principe een verzameling van discrete en objectieve feiten over gebeurtenissen en sensordata. Via een database met vastgestelde relaties wordt deze ruwe data omgezet in informatie waarna intelligente modellen worden toegepast om ook daadwerkelijk ‘kennis' te genereren. Deze modellen bestaan uit inzichten, begrip, ervaring en domeinkennis maar ook AI en ‘machine learning'. Deze kennis is tot slot te gebruiken voor structurele conditiemonitoring, het herkennen van calamiteiten en het plannen van onderhoud.

 

Openbaar toegankelijk

Jorian Wals: "De live-data worden gedeeld via www.drive.frl (klik op het knopje live-data - red.) en zijn dus voor iedereen toegankelijk. Deze functionaliteit wordt continue uitgebreid. Dit doen wij omdat we niet alleen zelf kennis willen vergaren over het toepassen van vlasvezelversterkte kunststoffen in de GWW-sector, maar deze kennis ook willen delen met anderen. Denk hierbij aan hogescholen en universiteiten maar ook andere ‘asset-owners' die het gebruik van biobased composieten in hun areaal overwegen. Daarnaast helpen deze gegevens ons bij het opstellen van een Addendum op de CUR96, zodat straks ook een norm/richtlijn beschikbaar is voor biobased composiet kunstwerken. Qua resultaten kan ik na deze relatief korte termijn meten melden dat we tot nog toe geen extreme waardes hebben gezien ten aanzien van ‘kruip' of deflectie."

 

0

De beschikbare ruimte voor de aandrijvingen in de pilaar is niet bijzonder groot is en er moet wel voldoende ruimte overblijven voor onderhoud.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dit artikel verscheen in Aandrijven en Besturen 6-7 / 2020

 

White papers

whitepapersDownload hier white papers over het thema Aandrijven, regelen en besturen

 

 

 

Strategische keuze: een PLC of embedded controller

In deze whotepaper legt Engineering Spirit uit wanneer het beter is om voor een PLC te kiezen en wanneer voor een embedded controller.
Download de whitepaper van Engineering Spirit 

 

Heeft uw machine het benauwd?

In deze whitepaper bespreekt Festo het belang van de filtratie van perslucht, zowel vanaf de compressor als bij het punt waarop de lucht de componenten van de applicatie in gaat.

Download de whitepaper van Festo

 

Draadloos Mobiel Besturingspaneel: TUV gecertificeerd 10.1" panel met OPC/UA en safety functies

Is een draadloze HMI een goede keuze voor mijn applicatie? We leggen u uit wat de specifieke voordelen zijn van een draadloos multi-touch bedieningspaneel en waar u rekening mee moet houden bij het koppelen van een HMI aan een machine.
Download de whitepaper van SigmaControl

 

Het eDrive systeem: een eenvoudige oplossing voor het testen van hybride aandrijvingen

Deze white paper behandelt alle variabelen die van belang zijn voor het meten en testen van hybride voertuigen en laat zien dat het eDrive systeem een geschikte  oplossing is; zelfs voor de meest complexe testbanken voor hybride aandrijvingen.

Download de white paper van HBM

 

Hoe machines en installaties worden voorbereid op verbinding met het IoT

De industriële-automatiseringswereld is versmolten met de eerste generatie IT-technologie. Dit was een voorwaarde voor de volgende stap naar Industrie 4.0: het netwerk van intelligente componenten in het Internet of Things.

 Download de white paper van Eaton 

  

13 veel voorkomende oorzaken van motorstoringen

Deze white paper laat zien hoe de 13 meest voorkomende oorzaken van het defect raken van de isolatie van wikkelingen en van lagers van tevoren kunnen worden vastgesteld.

Download de white paper van Fluke

  

Machineautomatiseringsconcepten die innovatie voor een gedigitaliseerde productie mogelijk maken

Om de uitdagingen van de gedigitaliseerde industriële toekomst het hoofd te kunnen bieden, automatiseren we machines met volledig schaalbare en naadloos herbruikbare technologieën.

Download de white paper van Omron

 

Push-In Plus-techniek

Bij het bouwen van een besturingspaneel is het aanbrengen van de bedrading bijna altijd een tijdrovende en kostbare klus. Met de gepatenteerde ‘Push-in Plus' techniek van Omron wordt die bedradingstijd met 60% gereduceerd.  

Download de white paper van Omron

 

Inspectiesystemen voor producttraceerbaarheid

De mogelijkheid om individuele producten in de toeleveringsketen naar de consument te traceren, wordt steeds belangrijker voor producenten van voedingsmiddelen, dranken, tabak en farmaceutische producten, geassocieerde machinebouwers en engineeringbedrijven. Het doel is om de immense markt van namaakproducten te bestrijden en/of te voldoen aan de vraag naar informatie door consumenten (van ‘boer tot bord').

Download de white paper van Omron

 

Van werkvloer tot directieniveau

Voor producenten zijn er steeds meer redenen om besturingssystemen voor afzonderlijke productielijnen en -apparatuur te integreren. De technologische ‘magie' om dit te realiseren is sneller, eenvoudiger en intelligenter dan ooit.

Download de white paper van Omron

   

Kosten verlagen door elektrische problemen en motorproblemen in fabrieken op te lossen

Simpele storingen kunnen hele productielijnen stilleggen. Zelfs het simpelweg vervangen van een zekering kan een half uur duren. Alleen al productieverlies kan in sommige industrieën wel 1000 euro per minuut kosten, en ergens anders kan een storing in zelfs een relatief klein onderdeel betekenen dat een hele partij tijdens de productie verloren gaat. 

Download de  white paper van Fluke

  

IXM: sneller uitrollen  van netwerken

De nieuwste trend in moderne industriële omgevingen is de snelle inzet en flexibiliteit van een netwerktopologie. het opwaarderen van de firmware en het instellen van de configuratie is een uitdagende taak, voor zowel IT'ers als system integrators. Advantech introduceert de eerste serie switches om het uitrollen en configureren van netwerken sneller en efficiënter te maken.

Download de white paper van Advantech

  

Selectie van proportionele regelventielen

Proportionele ventielen bieden een prijsgustige en compacte oplossing voor het regelen van flow of druk bij relatief lage flow-snelheden. Er zijn veel verschillende ontwerpen en stijlen voor uiteenlopende drukken en stroomsnelheden, met elektrische of elektropneumatische aansturing. Bij het kiezen van het juiste ventiel voor een toepassing is het belangrijk om de vereisten voor die toepassing De white paper leidt je door de belangrijkste overwegingen die van toepassing zijn voor de selectie van proportionele ventielen, om zo een weloverwogen keuze te kunnen maken.

Download de white paper van Asco

 

Motoren beveiligen voor de IE3 revolutie

Wat de ErP betekent voor schakel- en beveiligingssystemen en elektromotoren (white paper van Eaton)