Optische Gasbildgebung (OGI) ist eine berührungslose Inspektionstechnik, die Infrarotkameras verwendet, um Gase zu visualisieren, die sonst für das menschliche Auge unsichtbar wären. Die meisten Kohlenwasserstoffe, einschließlich einiger Lösungsmittel, die in der Lebensmittel- und Prozessindustrie verwendet werden, absorbieren Infrarotenergie bei bestimmten Wellenlängen. In der Vergangenheit war die OGI-Technologie auf die Öl- und Gas- oder Versorgungsindustrie ausgerichtet und konzentrierte sich auf die Erkennung von Kohlenwasserstoffemissionen wie Methan. In jüngster Zeit hat sich die OGI-Technologie weiterentwickelt, um die Quantifizierung einzubeziehen, sodass führende Unternehmen in diesen Branchen nicht nur Lecks finden, sondern auch messen können, um Emissionen besser zu verwalten.

John Crane, ein weltweit führender Anbieter von Strömungskontrolltechnologien und ein Unternehmen der Smiths Group plc, bietet seit Jahrzehnten Lösungen für eine Vielzahl von Branchen an. Ein Aspekt des Angebots von John Crane konzentriert sich auf die Unterstützung von Kunden mit flüchtiger Emissionserkennung, oft mit einer OGI-Kamera, und in jüngerer Zeit auf die Integration von Emissionsmessungen in seine Fähigkeiten. 

Kürzlich hat ein Team von John Crane erfolgreich eine QOGI-Umfrage (Quantitative Optical Gas Imaging) für einen führenden Lebensmittelindustrieproduzenten durchgeführt, die zeigt, wie fortschrittliche Gasvisualisierung und -quantifizierung in Kombination mit erfahrenen Kamerabetreibern Materialverluste direkt reduzieren, die Anlagenzuverlässigkeit verbessern und messbare finanzielle Renditen erzielen können.

Wie optische Gasbildgebung (OGI) funktioniert, um Kohlenwasserstoffe wie Hexan zu sehen

Eine OGI-Kamera wird auf bestimmte Wellenlängen gefiltert, die Absorptionseigenschaften von Gasen wie Kohlenwasserstoffen entsprechen, sodass sie den Infrarotabsorptionskontrast zwischen der Gasfahne und dem Hintergrund erkennen kann. Wenn Gas aus einer Dichtung, einem Flansch oder einer Armatur entweicht, macht die Kamera es in Echtzeit als sichtbare Fahne, ohne die Produktion zu unterbrechen oder physischen Zugang zur Leckquelle zu erfordern.

Im Gegensatz zu Punktsensoren oder herkömmlichen Schnüffelmethoden ermöglicht OGI Inspektoren Folgendes:

• Scannen Sie große Bereiche schnell
• Beobachten Sie das Leckageverhalten dynamisch
• Unterscheiden zwischen intermittierenden oder prozessabhängigen Emissionen
• Gefährliche oder schwer zu überwachende (DTM) Geräte sicher inspizieren

Dies macht OGI besonders effektiv für rotierende Geräte, Lösungsmittelextraktionsanlagen und geschlossene oder Hochtemperaturprozesse, die in der Lebensmittelherstellung üblich sind.

Spezifisch für Hexan – ein Kohlenwasserstoff, der häufig bei der Pflanzenölextraktion verwendet wird – sind OGI-Kameras so abgestimmt, dass sie den starken Absorptionseigenschaften im Infrarotspektrum dieser Verbindung entsprechen. Fortschrittliche OGI-Kameras wie der Flir Gx620 sind mit gekühlten Infrarotdetektoren und gasspezifischer optischer Filterung ausgestattet, um diese Eigenschaft zu nutzen.

Abbildung 1: Spektrale Absorption von Hexan (gelb) im Vergleich zur gefilterten Region des Flir Gx620 (rot)

Wenn Hexan aus dem Gerät entweicht, absorbiert es Infrarotstrahlung anders als die Umgebungsluft oder Hintergrundflächen. Die Kamera wandelt diese Absorption in ein sichtbares Bild um, sodass Ingenieure Folgendes sehen können:

• Lage und Größe des Lecks
• Richtung und Streuung der Gasfahne
• Änderungen des Leckageverhaltens unter Betriebsbedingungen

Diese Fähigkeit ist besonders wertvoll bei Lebensmittelprozessen auf Lösungsmittelbasis, bei denen kleine Leckagen unbemerkt bleiben und gleichzeitig zu Produktverlust, Sicherheitsrisiken und Umweltauswirkungen beitragen können.

Vom Erkennen von Leckagen bis zur Messung der Auswirkungen: Warum QOGI wichtig ist

Während herkömmliche OGI die qualitative Frage „Gibt es ein Leck?“ beantwortet, beantwortet die quantitative optische Gasbildgebung (QOGI) die weitaus wertvollere Frage: „Wie viel kostet uns dieses Leck?“

QOGI baut auf der Standard-OGI-Technologie auf, indem die Emissionsrate der erkannten Leckagen mithilfe validierter Quantifizierungstechniken geschätzt wird. Durch die Kombination von Gasvisualisierung mit Betriebsparametern bietet QOGI eine geschätzte Massen- oder Volumendurchflussrate für jedes Leck. Fortschrittliche Imager, wie der Flir Gx620, bieten diese Funktion innerhalb der Kamera und machen den Quantifizierungsprozess fast so nahtlos wie die Inspektion selbst.  

Dies verwandelt die Leckerkennung von einer rein diagnostischen Aktivität in ein datengesteuertes Wartungs- und Finanzentscheidungstool, das es den Bedienern ermöglicht:

• Undichtigkeiten nach wirtschaftlichen Auswirkungen einstufen
• Priorisieren Sie Reparaturen nach Wert, nicht nur nach Sichtbarkeit
• Quantifizieren vermiedener Verluste nach Wartung
• Interne Nachhaltigkeits- und Effizienzziele mit vertretbaren Daten unterstützen

Quantifizierung von Verlusten bei der Herstellung von pflanzlichem Öl

Die kürzlich durchgeführte John Crane QOGI-Umfrage konzentrierte sich auf einen kritischen Extraktor, der in der Pflanzenölproduktion verwendet wird. Mithilfe der fortschrittlichen OGI-Technologie identifizierten die Ingenieure 22 potenzielle Leckstellen über Armaturen, Dichtungen, Inspektionspunkte und Flansche hinweg.

Davon wurden neun Leckagen mit einer kombinierten Emissionsrate von ca. 16 kg/h quantifiziert. Basierend auf dem Referenzwert des Kunden für die Verwendung von Kohlenwasserstofflösungsmitteln wurden diese quantifizierten Emissionen in einen geschätzten jährlichen Materialverlust von mehr als 194.000 USD umgerechnet, wenn sie nicht adressiert wurden.

Abbildung 2: Visuelle Kamera-, HSM- und OGI-Bilder aus der Inspektion, die Hexanlecks von verschiedenen Geräten zeigen

Die Umfrage wurde zu einem Bruchteil der potenziellen Einsparungen durchgeführt und zeigte deutlich eine starke Kapitalrendite. Noch wichtiger ist, dass es dem Kunden klare, objektive Daten lieferte, um Korrekturmaßnahmen zu priorisieren, die den größten operativen und finanziellen Nutzen bringen würden.

QOGI und ROI: Intelligentere Wartung, schnellere Amortisation

Der primäre Wert von QOGI liegt in seiner Fähigkeit, Emissionen direkt mit den Kosten zu verknüpfen. Anstatt alle Leckagen gleich zu behandeln, ermöglicht QOGI es Betreibern, Ressourcen dort zu konzentrieren, wo sie die größte Wirkung erzielen. Zu den wichtigsten ROI-Vorteilen gehören die Reduzierung von Produktverlusten durch die Identifizierung und Reparatur von hocheffektiven Leckagen, eine verbesserte Wartungseffizienz durch wertbasierte Priorisierung und ein geringeres ungeplantes Ausfallrisiko durch die Verhinderung der Eskalation von Dichtungs- und Fittingfehlern. In lösungsmittelintensiven Prozessen kann bereits eine kleine Anzahl quantifizierter Lecks die Kosten für Inspektion und Reparatur vielfach rechtfertigen. In Abbildung 3 unten ist beispielsweise ein Leck von mehr als 6 Litern pro Minute zu sehen, und da Bulk-Hexan fast 4 USD pro Liter kostet, könnten die Einsparungen dieses Lecks allein bei fast 34.000 USD pro Tag liegen. 

Abbildung 3: Hexan-Leckage in gefärbter Fahne, gemessen mit Flirs QOGI-Technologie, wenn sie den blauen Kreis passiert. Diese Leckage lag über 6 Liter pro Minute.

Während Kohlenwasserstoffe und Lösungsmittel für QOGI in der Lebensmittelindustrie natürlich geeignet sind, bietet derselbe Ansatz einen Mehrwert für eine Vielzahl von Gasen und Anwendungen, einschließlich anderer Kohlenwasserstoffe und VOCs, die in der Öl- und Gasindustrie, der erneuerbaren Erdgasindustrie oder der Automobilindustrie verwendet werden. In jedem Fall ist die wirtschaftliche Logik die gleiche: Wenn das Gas einen Wert hat, ermöglicht die Quantifizierung seines Verlustes intelligentere Entscheidungen und schnellere Amortisation.

Anwendung im Rampenlicht: Nachhaltige Leistung durch routinemäßige QOGI-Überwachung

Die Kundenantwort auf das QOGI-Programm von John Crane war sehr positiv. Nach der ersten Umfrage wurden bereits zusätzliche QOGI-Inspektionen an einer zweiten Einrichtung durchgeführt, die ähnliche Geräte betreibt. Wiederholungsumfragen an beiden Standorten sind für Anfang 2026 geplant, um die Effektivität der Wartung zu validieren und nachhaltige Leistungsverbesserungen zu unterstützen. Das Interesse ist auch in anderen Regionen gewachsen, wo ähnliche Initiativen derzeit untersucht werden.

QOGI wird als Teil des modularen Service-Frameworks John Crane Performance Plus™ geliefert und gehört zur Kategorie Asset Condition Management und unterstützt fundierte, datengestützte Wartungsentscheidungen innerhalb eines strukturierten Managed Reliability-Ansatzes. 

„Dieses Projekt zeigt, wie fortschrittliche Diagnosen zuverlässigere und nachhaltigere Lebensmittelproduktionsprozesse unterstützen können“, sagte Philippe Lambert, VP Commercial and Service bei John Crane. „QOGI bietet Kunden eine klare Transparenz der Schadensmechanismen, sodass sie Reparaturen effektiv angehen und die Auswirkungen der Wartung im Laufe der Zeit validieren können.“

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Das Unsichtbare umsetzbar machen

Durch die Visualisierung und Quantifizierung von Emissionen, die mit herkömmlichen Methoden schwer zu erkennen sind, ermöglicht QOGI Betreibern der Lebensmittelindustrie den Schutz der Prozesseffizienz, die Verbesserung der Mitarbeitersicherheit und die Reduzierung unnötiger Betriebskosten. Wie diese Umfrage zeigt, wird die Fähigkeit, Gasverluste zu sehen, zu messen und darauf zu reagieren, immer wertvoller, wenn Lösungsmittel und Prozessgase eine entscheidende Rolle spielen.

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