Kranseil-Onlineprüfung: MFL, visuelle & Schallemissionsprüfung
Das Kranseil ist das zentrale tragende Element des Hubwerks eines Brückenkrans. Sein Sicherheitszustand steht in direktem Zusammenhang mit der Sicherheit von Anlage und Personal. Gemäß der Norm DIN 15018 ist ein Drahtseil bei einem Drahtbruch von 10 % (innerhalb einer Schlaglänge) zwingend auszumustern. Die herkömmliche Methode der manuellen Sichtprüfung mit Messschiebern ist ineffizient und weist tote Winkel auf. Ein Online-Inspektionssystem für Drahtseile integriert drei sich ergänzende Technologien: elektromagnetische Streuflussprüfung (LMA/LE zur Erkennung von Drahtbrüchen und Querschnittsverlusten), KI-gestützte visuelle Oberflächenprüfung (YOLOv8 zur Erkennung von Oberflächenrissen und Eindrücken) sowie Schallemissionsprüfung (AE zur Erfassung transienter Signale beim Drahtbruch). So wird eine kontinuierliche Überwachung des gesamten Lebenszyklus des Drahtseils ermöglicht.
Vergleich der technischen Parameter dreier Prüfverfahren
| ErkennungTechnik | ErkennungPrinzip | Erkennungsobjekt | Erkennungsgenauigkeit | ErkennungGeschwindigkeit | Umgebungsanpassung | Montageart |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ElektromagnetischStreufluss(LMA) | Hall-SensorErkennungStreufluss | innerer Drahtbruch,Querschnittsverlust,lokalKorrosion | DrahtbruchErkennungRate>95%,QuerschnittsverlustGenauigkeit±0.5% | ≤5m/s | Ölverschmutzung/staubunempfindlich | umschließendSensorKopf |
| ElektromagnetischStreufluss(LEF) | Erregerspule+Detektionsspule | lokalFehler(LF),Metallquerschnittsverlust(LMA) | LFPositioniergenauigkeit±5mm,LMAEmpfindlichkeit0.5% | ≤3m/s | ölunempfindlich/wasserunempfindlich | CJoch |
| AIvisuelle Oberflächenprüfung | YOLOv8BildErkennung | OberflächeDrahtbruch,Eindruck,KorrosionFleck,Seildurchmesseränderung | DrahtbruchErkennungRate>95%,SeildurchmesserGenauigkeit±0.1mm | Echtzeit(30fps) | beleuchtungsbedürftig,ölverschmutzungsempfindlich | Industriekamera+Beleuchtungshalterung |
| Schallemission(AE) | piezoelektrischSensorErkennungSpannungswelle | DrahtseilBruchtransientes Signal,ErmüdungmikroRiss | EinzeldrahtBruchPositioniergenauigkeit±100mm | kontinuierlichErfassung | Umgebungsgeräuschfilterung erforderlich | SpannvorrichtungMontageartAESensor |
Elektromagnetische Streuflussprüfung: Das bewährte MFL-Verfahren für Drahtseile
Die magnetische Streuflussprüfung (MFL) wird in der Drahtseilbranche seit über 30 Jahren erfolgreich eingesetzt und gilt als die ausgereifteste Methode der zerstörungsfreien Online-Prüfung. Der LMA-Messkopf besteht aus einer Erregerspule, die einen Sättigungsmagnetfluss erzeugt, sowie einer Anordnung von Hall-Sensoren, die den Streufluss erfassen. Beim Durchlaufen des Drahtseils durch den Messkopf verändern sich die magnetischen Widerstände an Fehlerstellen wie Drahtbrüchen oder Korrosionsnarben – ein Teil des Magnetflusses tritt aus und wird von den Hall-Elementen registriert. Die Sensorsignale werden nach Verstärkung und Filterung in zwei Kennwerte aufgeteilt: LMA (Querschnittsverlust) und LF (lokale Fehler). Das LF-Signal ermöglicht die präzise Positionierung einzelner Drahtbrüche mit einer Genauigkeit von ±5 mm, während das LMA-Signal den metallischen Querschnittsverlust an dieser Stelle quantifiziert (Einheit: mm²).
| Drahtseildurchmesser(mm) | EmpfehlungLMASensor Typ | Erregungsart | ErkennungKopfinnendurchmesser(mm) | maximalErkennungGeschwindigkeit(m/s) | Gewicht(kg) | Einsatzbedingungen |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5~14 | MAGNETOGRAPH MG-14 | Permanentmagnet | 18 | 5 | 3.5 | kleine Hebezeuge,leichte Lasten |
| 14~28 | MAGNETOGRAPH MG-28 | Permanentmagnet | 35 | 5 | 6.0 | Allgemein-Brückenkran/Portalkran |
| 28~45 | MAGNETOGRAPH MG-45 | Elektromagnetisch | 52 | 3 | 12.0 | große Gießerei/Metallurgie |
| 45~65 | Intron LMA-65 | Elektromagnetisch | 75 | 2.5 | 18.0 | Ultra-Großtonnage/Hafen |
KI-gestützte visuelle Oberflächenprüfung im Einsatz
Die KI-Visualprüfung ergänzt die magnetische Streuflussprüfung (MFL) und erkennt den Zustand der Seiloberfläche, ohne von internen Drahtbruchsignalen beeinflusst zu werden. Die Industriekamera ist am Seileinlauf des Hubwerks am Brückenkran montiert (0,3–0,5 m von der Trommel entfernt) und erfasst die Seiloberfläche. Das Modell basiert auf YOLOv8s-nano (nach FP16-Quantisierung nur 4,2 MB groß) und erreicht auf dem Jetson Orin NX eine Inferenzlatenz von 8–12 ms, wodurch der Oberflächenzustand jeder Litze in Echtzeit erkannt wird. Die Ergebnisse werden mit den MFL-Daten fusioniert, und das System berechnet automatisch einen integrierten Gesundheitswert für das Drahtseil (0–100 Punkte). Das Predictive-Maintenance-System des Brückenkrans (Details siehe PHM-Lösung für prädiktive Wartung) empfängt diesen Wert und prognostiziert unter Berücksichtigung der kumulierten Lastaufnahmen und Biegezyklen die Restlebensdauer des Seils. Eine Austauschwarnung wird 7–30 Tage im Voraus ausgegeben.
Nach der Nachrüstung eines Online-Drahtseilprüfsystems an einem 50-t-Gießkran in einem Stahlwerk wurde ein einzelner Drahtbruch innerhalb von 0,3 s erkannt (durch MFL- und KI-Visualprüfung doppelt bestätigt). Das Wartungspersonal wurde über WeCom (Enterprise WeChat) alarmiert. Innerhalb von 12 Monaten Betrieb sanken die seilbedingten ungeplanten Stillstände von durchschnittlich 5 pro Jahr auf 0, und die Lebensdauer des Drahtseils verlängerte sich um ca. 22 %.
Lösungsvorteile der Drahtseilprüfung von Kelude
Das Online-Drahtseilprüfsystem von Kelude Schwerindustrie unterstützt sowohl permanentmagnetische als auch elektromagnetische LMA-Messköpfe (anpassbar an verschiedene Seildurchmesser und Einsatzbedingungen), ein KI-Visualprüfmodell (klassifiziert Drahtbrüche, Eindrücke und Korrosion; für privates Training verfügbar) sowie ein optionales Schallemissionsmodul für hochempfindliche Ermüdungsprüfung. Die Prüfdaten werden über Edge-Gateways aggregiert und an die PHM-Plattform übertragen, die einen Gesundheitswert, Austauschwarnungen und Prüfberichte (gemäß GB/T 5972 und ISO 4309) ausgibt. Kelude Schwerindustrie bietet kostenlose Vor-Ort-Tests und Fehlerkalibrierung für die In-Service-Prüfung von Drahtseilen an.
Häufige Fragen
F: Welche technischen Verfahren gibt es für die Online-Prüfung von Kranseilen?
A: Zu den gängigen Verfahren gehören: Magnetische Streuflussprüfung (erkennt Drahtbrüche, Korrosion und Verschleiß, Genauigkeit ≥ 95 %), visuelle Prüfung (Industriekamera + Deep Learning zur Erkennung von Oberflächenfehlern) und Schallemissionsprüfung (erfasst akustische Signale im Moment des Drahtbruchs). In der Praxis wird eine Kombination aus MFL- und visueller Prüfung empfohlen.
F: Was sind die Ablegekriterien für Drahtseile?
A: Gemäß GB/T 5972 muss ein Seil abgelegt werden, wenn die Anzahl der Drahtbrüche innerhalb einer Schlaglänge 10 % der Gesamtdrahtzahl bei Kreuzschlag oder 5 % bei Gleichschlag erreicht. Bei einer Durchmesserreduzierung durch Verschleiß oder Korrosion von 7 % des Nenndurchmessers oder bei einem Litzenbruch ist das Seil sofort abzulegen.
F: Welche Normen gelten für die Drahtseilprüfung?
A: Die Ablegekriterien richten sich nach GB/T 5972. Für die elektromagnetische Prüfung gilt JB/T 10673 „Elektromagnetische Prüfverfahren für Drahtseile", für die visuelle Prüfung GB/T 36412 „Visuelle Prüfverfahren für Oberflächenfehler von Drahtseilen".
Online-Seilprüfung für Brückenkrane: Verfahren, Normen und Austauschkriterien
Die regelmäßige Prüfung von Drahtseilen ist für den sicheren Betrieb von Brückenkranen unerlässlich. Moderne Online-Prüfverfahren ermöglichen eine frühzeitige Erkennung von Schäden, ohne den Kranbetrieb zu unterbrechen. Dieser Beitrag erläutert die gängigsten technischen Verfahren, die relevanten Normen sowie die verbindlichen Austauschkriterien für verschlissene Seile.Elektromagnetische Streuflussprüfung als Kernverfahren
Die magnetische Streuflussprüfung gilt als das etablierteste Verfahren zur zerstörungsfreien Seilprüfung. Sie erreicht eine hohe Erkennungsgenauigkeit von ≥95 % bei Querschnittsverlusten und Drahtbrüchen. Das Verfahren basiert auf der Magnetisierung des Seils und der Erfassung von Streuflüssen an Fehlstellen. In der Praxis wird häufig eine Kombination aus elektromagnetischer und visueller Prüfung empfohlen, um sowohl innere als auch äußere Schäden zuverlässig zu erfassen.Visuelle und akustische Prüfverfahren im Vergleich
Die visuelle Prüfung erfasst Oberflächenfehler wie Korrosion, Risse oder Verformungen. Sie ist jedoch auf die äußeren Seillagen beschränkt. Die Schallemissionsprüfung ergänzt das Spektrum, indem sie akustische Signale von Mikrorissen oder Seilbrüchen während des Betriebs registriert. Für eine umfassende Zustandsbewertung empfiehlt sich die Kombination mehrerer Verfahren, wobei die elektromagnetische Streuflussprüfung die höchste Aussagekraft besitzt.Verbindliche Austauschkriterien für Drahtseile
Die Entscheidung über den Austausch eines Drahtseils richtet sich nach fest definierten Kriterien. Maßgeblich ist die Anzahl der Drahtbrüche innerhalb einer Schlaglänge: Bei Kreuzschlag liegt der Grenzwert bei 10 %, bei Gleichschlag bei 5 %. Zusätzlich führt eine Durchmesserverringerung von 7 % oder ein gebrochenes Litzenbündel zwingend zum Austausch. Diese Werte sind in der einschlägigen Norm DIN 15020 verbindlich festgelegt.Relevante Normen für die Seilprüfung
Für die Bewertung und Prüfung von Drahtseilen gelten in Deutschland und der DACH-Region spezifische Normen. Die Austauschkriterien sind in DIN 15020 definiert. Für die elektromagnetische Prüfung ist DIN EN 12927-1 maßgeblich, während die visuelle Prüfung nach DIN EN 12927-3 durchgeführt wird. Diese Normen entsprechen den internationalen Anforderungen und gewährleisten eine einheitliche Prüfpraxis.Häufig gestellte Fragen zur Seilprüfung
F: Welche technischen Verfahren gibt es für die Online-Seilprüfung bei Brückenkranen? A: Magnetische Streuflussprüfung (≥95 % Genauigkeit), visuelle Prüfung und Schallemissionsprüfung. Empfohlen wird eine Kombination aus magnetischer und visueller Prüfung. F: Wann gilt ein Drahtseil als verschlissen und muss ausgetauscht werden? A: Bei 10 % Drahtbrüchen innerhalb einer Schlaglänge (Kreuzschlag) oder 5 % (Gleichschlag) sowie bei 7 % Durchmesserverringerung oder einem gebrochenen Litzenbündel muss das Seil ausgetauscht werden. Gemäß DIN 15020. F: Welche Normen gelten für die Drahtseilprüfung? A: Die Austauschkriterien richten sich nach DIN 15020, die magnetische Prüfung nach DIN EN 12927-1 und die visuelle Prüfung nach DIN EN 12927-3.Seilprüfung an Brückenkranen: Integration von Magnetstreufluss, Bildverarbeitung und Schallemission
Die Online-Seilprüfung ist ein zentraler Bestandteil der vorbeugenden Instandhaltung von Brückenkranen. Ein Ausfall des Tragseils kann zu schweren Unfällen führen. Herkömmliche Sichtprüfungen stoßen bei hohen Krananlagen jedoch schnell an ihre Grenzen. Moderne Prüfsysteme kombinieren daher mehrere Messverfahren, um Drahtbrüche, Verschleiß, Korrosion und Ermüdung frühzeitig und zuverlässig zu erkennen.
Dieser Beitrag stellt ein integriertes Prüfkonzept vor, das auf drei sich ergänzenden Technologien basiert: Magnetstreufluss (LMA), visuelle Oberflächenprüfung mit YOLOv8 und Schallemissionsanalyse (AE). Die Kombination dieser Verfahren ermöglicht eine lückenlose Zustandsüberwachung des Seils – von der Oberfläche bis in den Seilkern.
Sensorauswahl und Messprinzipien für die Seilprüfung
Die Auswahl der Sensoren richtet sich nach der Seilkonstruktion, dem Seildurchmesser und den betrieblichen Randbedingungen. Für die Magnetstreuflussprüfung werden Hall-Sensoren oder Spulenarrays eingesetzt, die den magnetischen Streufluss an der Seiloberfläche erfassen. Lokale Anomalien wie Drahtbrüche oder Korrosionsnarben erzeugen charakteristische Signalverläufe, die eine quantitative Bewertung ermöglichen.
Die visuelle Oberflächenprüfung nutzt hochauflösende Kameras, die das Seil während des Betriebs kontinuierlich erfassen. Das YOLOv8-Modell klassifiziert Oberflächenmerkmale in Echtzeit und unterscheidet zwischen Verschleißspuren, Rissen und äußeren Beschädigungen. Die Schallemissionsanalyse ergänzt das System durch die Erfassung hochfrequenter Spannungsimpulse, die bei der Entstehung von Mikrorissen im Seilmaterial freigesetzt werden.
Messgenauigkeit und Grenzwerte der Online-Diagnose
Die Detektionsgenauigkeit des Gesamtsystems hängt von der Auflösung der einzelnen Sensoren und der Qualität der Datenfusion ab. Bei der Magnetstreuflussprüfung lassen sich einzelne Drahtbrüche ab einer Reduktion des Seilquerschnitts von etwa 0,5 % zuverlässig identifizieren. Die visuelle Inspektion erreicht eine Pixelauflösung von 0,1 mm, wodurch Oberflächenrisse ab einer Länge von 2 mm erkannt werden. Die Schallemissionsanalyse registriert Impulse im Frequenzbereich von 100 kHz bis 500 kHz und ermöglicht die Lokalisierung aktiver Schädigungsprozesse.
Die Bewertung der Messergebnisse erfolgt auf Basis der in DIN 15018 definierten Sicherheitsfaktoren. Überschreitet die gemessene Querschnittsreduktion den zulässigen Grenzwert, wird ein Seilwechsel empfohlen. Die Entscheidungsmatrix berücksichtigt dabei sowohl die statischen als auch die dynamischen Belastungen im Kranbetrieb.
Entscheidungsmodell für den Seilwechsel auf Basis der Prüfdaten
Die Zusammenführung der drei Messverfahren erlaubt eine differenzierte Bewertung des Seilzustands. Das Entscheidungsmodell gewichtet die einzelnen Messergebnisse entsprechend ihrer Aussagekraft: Die Magnetstreuflussprüfung liefert quantitative Daten zur Querschnittsreduktion, die visuelle Prüfung erfasst Oberflächenmerkmale und die Schallemissionsanalyse zeigt aktive Schädigungsprozesse an.
Die Bewertung erfolgt in drei Stufen: Zustandsklasse A (keine Auffälligkeiten), Zustandsklasse B (erhöhte Aufmerksamkeit erforderlich) und Zustandsklasse C (Seilwechsel erforderlich). Die Einstufung basiert auf festgelegten Schwellenwerten, die sich an den Vorgaben der ISO 4306 orientieren. Bei Zustandsklasse B wird eine verkürzte Prüfintervalle empfohlen, bei Zustandsklasse C ist das Seil unverzüglich zu ersetzen.
Praktische Umsetzung der Online-Überwachung im Kranbetrieb
Die Integration der Prüftechnik in den laufenden Kranbetrieb erfordert eine sorgfältige Abstimmung der Sensorik mit der Kransteuerung. Die Sensoren werden an der Seilführung montiert und erfassen das Seil während des Hubvorgangs. Die Datenübertragung erfolgt in Echtzeit an eine zentrale Auswerteeinheit, die die Messergebnisse visualisiert und bei Grenzwertüberschreitung einen Alarm auslöst.
Die regelmäßige Kalibrierung der Sensoren ist Voraussetzung für die Messgenauigkeit. Empfohlen wird eine Kalibrierung in Verbindung mit der turnusmäßigen Kranprüfung nach EN 13000. Die Dokumentation der Messergebnisse erfolgt digital und ermöglicht eine lückenlose Nachverfolgung des Seilzustands über die gesamte Nutzungsdauer.
Wirtschaftlichkeit und Sicherheitsgewinn durch frühzeitige Schadenserkennung
Die Online-Seilprüfung reduziert das Risiko von Seilversagen erheblich und senkt gleichzeitig die Instandhaltungskosten. Durch die frühzeitige Erkennung von Schädigungen lassen sich geplante Seilwechsel durchführen, anstatt auf einen ungeplanten Ausfall zu reagieren. Die Amortisation der Prüftechnik ist in der Regel innerhalb von zwei Jahren erreicht, wenn man die Kosten für Stillstandszeiten und potenzielle Schäden berücksichtigt.
Die Kombination aus Magnetstreufluss, visueller Prüfung und Schallemissionsanalyse bietet ein hohes Maß an Sicherheit für den Kranbetrieb. Die kontinuierliche Überwachung ermöglicht eine zustandsbasierte Instandhaltung, die die Verfügbarkeit der Anlage maximiert und die Betriebskosten optimiert.
F: Wie oft muss die Online-Seilprüfung durchgeführt werden?
A: Die Prüfintervalle richten sich nach der Betriebsintensität und den Einsatzbedingungen. Bei kontinuierlichem Betrieb wird eine tägliche Überwachung empfohlen, bei intermittierendem Betrieb genügt eine wöchentliche Prüfung. Zusätzlich ist eine detaillierte Prüfung im Rahmen der turnusmäßigen Kranprüfung nach EN 13000 erforderlich.
F: Welche Seilschäden können mit dem kombinierten System erkannt werden?
A: Das System erkennt Drahtbrüche, Verschleiß, Korrosion, Risse und Ermüdungsschäden. Die Magnetstreuflussprüfung erfasst innere Schäden, die visuelle Prüfung Oberflächenmerkmale und die Schallemissionsanalyse aktive Schädigungsprozesse. Die Kombination ermöglicht eine vollständige Bewertung des Seilzustands.
F: Ist die Online-Prüfung auch für Seile mit großen Durchmessern geeignet?
A: Ja, das System ist für Seildurchmesser von 8 mm bis 60 mm ausgelegt. Die Sensoren werden entsprechend dem Seildurchmesser angepasst und die Auswertealgorithmen auf die jeweilige Seilkonstruktion kalibriert. Eine Anpassung an Sonderanfertigungen ist auf Anfrage möglich.
