Hoe je de conditie van een ankerketting kunt horen

Onderzoekers van de TU Delft werken samen met de offshore-industrie aan een systeem dat met ultrasone sensoren de conditie van ankerkettingen op afstand kan monitoren. Dit is van belang voor drijvende windturbines, zonnevelden en energieplatforms.

De verankering van drijvende installaties gebeurt met zware stalen kettingen die op de zeebodem zijn vastgemaakt. Hoewel deze robuust ogen, worden ze continu blootgesteld aan corrosie en metaalmoeheid door zeewater en golfslag. De inspectie hiervan is tijdrovend en arbeidsintensief.

PhD-onderzoeker Filippo Riccioli en zijn begeleider Pooria Pahlavan van de faculteit Mechanical Engineering ontwikkelen een methode waarmee slijtage van ankerkettingen akoestisch wordt vastgesteld. In plaats van duikers of camera’s gebruiken zij ultrasone sensoren die luisteren naar het ‘geluid’ van metaal onder belasting.

“Een traditionele inspectie vereist dat aangroei wordt verwijderd of dat de ketting fysiek wordt opgemeten,” aldus Riccioli. “Onze methode gebruikt ultrasone emissies om verschillen in materiaalgedrag te detecteren. We kunnen zo onderscheid maken tussen corrosie en beginnende scheurvorming door vermoeiing.”

In samenwerking met DNV en Equinor ASA testte het Delftse team de methode eerder in Noorwegen. In een trekbank werden kettingschakels onder water aan wisselende krachten blootgesteld, terwijl sensoren het geluid registreerden. De resultaten, gepubliceerd in Marine Structures, lieten zien dat elk slijtagemechanisme een uniek akoestisch signaal afgeeft. Door meerdere sensoren loodrecht te plaatsen, konden de onderzoekers bovendien de bron van het geluid lokaliseren — een belangrijke stap richting geautomatiseerde inspectie.

Live test in Brazilië

Om te onderzoeken of de techniek ook werkt in een realistische offshore-omgeving, reisde Riccioli onlangs af naar Brazilië. Aan boord van een Anchor Handling Tug Supply-schip installeerde hij zijn sensoren op een vier ton zware onderwaterrobot (ROV). Deze werd tot dertig meter diepte neergelaten om te luisteren naar de ankerkettingen van een drijvend productieplatform.

“De uitdaging was om akoestische emissies te meten in een omgeving vol ruis: motoren, stroming, kettingen en zeeleven,” vertelt Riccioli. “Toch konden we signalen vastleggen die sterk lijken op de patronen die we in het laboratorium zagen bij corrosie.”

Het uiteindelijke doel is een autonoom systeem dat met behulp van onderwaterrobots periodiek ankerkettingen inspecteert. Voorlopig duren de metingen nog vrij lang – tot een uur voor enkele meters ketting – maar volgens Pahlavan en Riccioli is de potentie groot.

“De offshore-industrie heeft dringend behoefte aan efficiëntere inspectietechnieken,” zegt Pahlavan. “Ultrasone monitoring kan de veiligheid verhogen en de operationele kosten verlagen, zeker nu drijvende energieplatforms wereldwijd in aantal toenemen.”

De resultaten van de veldproef worden binnenkort gepresenteerd op het Floating Energy Research (FER)-forum bij Marin in Wageningen.