Research is the fundamental pursuit and acquisition of new knowledge. In the next step, development is the initial specification and practical implementation.
Research & development is the cornerstone of many medium-sized mechanical engineering companies. The foundation of the mechanical engineering industry is based on the unique know-how created through research and development.
The research and development of new products and applications has always been a high priority at Worthmann Maschinenbau GmbH and MACEAS. As early as the late 1990s, we set new standards in the leak testing technology of fuel tanks with ultrasonic gas bubble detection in a water bath. The automated and worker-independent leak test of fuel tanks with the help of the ultrasonic technology has become the standard procedure in the quality control for all well-known OEMs and Tier 1 suppliers in the automotive sector.
In the almost two decades that followed, there were a large number of new developments and research projects. In 2009 the first helium vacuum leak test system was developed and built in order to be able to meet the increasing requirements on leak rates and cycle times. The strong growth in the field of renewable energies, primarily wind energy, in the 2000s and 2010s also drove us towards fully automated production systems for wind power rotor blades.
Due to the energy and mobility transition, we are now dealing with the subject areas of hydrogen technology and battery applications. This involves the leak test of bipolar plates of fuel cells, cryogenic hydrogen cylinders and the end-of-line leak test of battery cells.
In the following we present our current research and development projects.
Our objectives:
- Sustainable and trendsetting products
- Customer benefit as a priority
- Protection of the environment and our climate
- Continuous development of the company
- Development of new business areas
Leak testing and vacuum generation of cryogenic hydrogen cylinders (LH2)
During the development it is often also important to gather some insights to the evacuation behaviour of a cryogen tank. With our newly developed test device for cryogen tanks, it is possible to leak test tanks as well as making tests to check the evacuation behaviour.
Visit our microsite for more information about the system we have developed.
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Ultraschallfehleranalyse zur Frühdetektion in Leistungstransformatoren
In diesem von der Europäischen Union und dem Bundesland Niedersachen geförderten Projekt soll ein Transformator-Ultraschallfehleranalysesystem entwickelt werden.
Leistungstransformatoren werden primär für die Energieübertragung in den elektrischen Versorgungsnetzen eingesetzt. Hierzu werden häufig ölgefüllte Transformatoren verwendet. Einsatzorte können Umspannwerke oder auch Windenergieanlagen sowie Netz-Übergabestationen sein.
Aufgrund der sicherzustellenden hohen Verfügbarkeit der im Netz befindlichen Leistungstransformatoren und den damit verbundenen hohen Anforderungen an die Ausfallsicherheit, kommt es zum Einsatz verschiedener Frühwarnsysteme, sowie Sicherheits- und Schutztechniken, wie zum Beispiel den Buchholz-Relais oder der Ölanalyse. Allen Verfahren ist gemein, dass sie auf ein verstärktes Ausgasen des Transformators angewiesen sind, dieser komplett außer Betrieb gesetzt werden muss oder es bereits merklichen Einfluss auf dessen Funktionalität gibt.
Eine Fehlerfrüherkennung, zum Beispiel über eine Gas-in-Ölanalyse (Gaschromatografie), ist nach heutigem Stand der Technik sehr aufwendig, kostenintensiv und erfordert besonderes Expertenwissen. Eine Lokalisierung des Fehlers ist mit diesem Verfahren nicht möglich.
Das Ultraschallfehleranalysesystem bietet die Möglichkeit Leistungstransformatoren standardisiert und kosteneffizient mit einem Fehlerfrüherkennungsschutz auszustatten. Durch den flächendeckenden Einsatz eines solchen Früherkennungsverfahrens können Beeinträchtigungen und somit mögliche Ausfälle bereits im Anfangsstadium erkannt werden. Ein planmäßiger Austausch oder eine entsprechende Wartung der Transformatoren ist somit keine Herausforderung mehr.
Des Weiteren ist neben dem Frühwarnkriterium und der vereinfachten Wartung auch die kostengünstige und effiziente Verifizierung angehender, neuer Trafo-Serien vor dem Serieneinsatz ein wichtiger Aspekt der Ultraschallfehleranalyse.
Das lernfähige System der Ultraschallfehleranalyse wird mit allen Standardszenarien eines Leistungstransformators angelernt. Zu diesen angelernten Szenarien kann das System in klarer Abgrenzung die Veränderungen innerhalb der Trafo-Topologie erkennen und in absehbarer Zeit entstehende Fehlerfälle definiert ermitteln.
Des Weiteren kommt hinzu, dass die Ultraschallfehleranalyse es als einziges Verfahren ermöglicht einen Fehler auch örtlich zu lokalisieren und es ist zudem deutlich schneller als andere Verfahren. Das bedeutet konkret, dass sich ein Fehler auf einen spezifizierten lokalen Bereich eingrenzen lässt und dass sich umgehend Veränderungen im Ausgasungsverhalten der Isolationsflüssigkeit des Leistungstransformators erkennen lassen.
Die Ultraschallfehleranalyse zur Frühdetektion in Leistungstransformatoren bedient sich dabei eines einfachen Prinzips. In den Transformatoren ist eine entsprechende Isolationsflüssigkeit enthalten und wenn sich nun ein Defekt anbahnt, bilden sich unter anderem Gaseinschlüsse/Gasblasen in der Flüssigkeit. Die Ultraschallsensoren detektieren die Gasblasen innerhalb der Trafo-Topologie und können diese örtlich zuordnen.
