Studentische Abschlussarbeiten

• Projekt „MetA HAZOP“: Entwicklung einer KI-gestützten Methodologie zur Durchführung von automatisierten bzw. teil-automatisierten HAZOP-Studien.

• Projekt „sRMC“: Entwicklung eines CFD-Akustikmodells für Gasleckagen: Ein Beitrag zur Sensorik eines KI-gesützten Früherkennungssystems.

• Projekt „ZEBrA“: Design und Optimierung von aktiven Primärdichtungen für Lagertanks mittels FEM

• Projekt „SmOP“: Funktionstest einer adaptiven Sicherheitseinrichtung zur Prozessabsicherung an einer Laborreaktion

PROJEKT-/ABSCHLUSSARBEIT | PROJEKT „MetA HAZOP“

Gefahren- und Auswirkungsanalyse von verfahrenstechnischen Anlagen mit Methoden der künstlichen Intelligenz

Die Methoden der künstlichen Intelligenz bietet neue Chancen, HAZOP-Studien automatisiert durchzuführen. Hierdurch können der Zeit-, Personal- und Kostenaufwand sowie subjektive Einflüsse reduziert werden. Die Aufgabe dieser Projekt-/Abschlussarbeit liegt in der Entwicklung einer wissensbasierten Systematik zur automatisierten Ge-fahren- und Auswirkungsanalyse von verfahrenstechnischen Anlagen unter Verwendung von Methoden der künstlichen Intelligenz.

Arbeitsschritte:

• Einarbeitung in die Gefahren- und Auswirkungsanalyse von verfahrenstechnischen Anlagen und bestehende Ansätze zur Automatisierung
• Erstellung von Wissensmodellen und Wissensdatenbanken basierend auf Bauteil-HAZOPs, Prozessspezifika und sicherheitstechnischem Know-how
• Entwicklung und Umsetzung eines Expertensystems zur automatisierten Auswertung der erstellten Wissensdatenbanken
• Anwendung der entwickelten Methodik z.B. an einem Chemiereaktor oder einem Lagertank
• Vergleich und Bewertung der Ergebnisse mit einer klassisch erstellten Experten-HAZOP

MASTERARBEIT | PROJEKT „sRMC“

Entwicklung eines CFD-Akustikmodells für Gasleckagen: Ein Beitrag zur Sensorik eines KI-gesützten Früherkennungssystems.

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein CFD-Akustikmodell für Gasleckagen entwickelt werden, um die Sensordaten von Mikrofonen eines Früherkennungssystems zu validieren. Dabei sollen der Reynolds-Averaged-Navier-Stokes (RANS) Ansatz oder der Large-Eddie-Simulation (LES) Ansatz verwendet werden. Die durch das CFD-Modell generierten Daten werden zur Erzeugung von Trainingsdaten für ein Deep-Learning-Modell verwendet.

Benefits:

• Kennenlernen von Methoden und Prozessen durch industrienahe Forschung
• State-of-the-art Hardware zur GPU-unterstützten Simulation (Nvidia Tesla A-100)
• Möglichkeit zur gemeinsamen wissenschaftlichen Veröffentlichung

Profil:

• Studium Chemieingenieurwesen, Verfahrenstechnik oder Maschinenbau
• Selbstständige Arbeitsweise, Eigeninitiative und Basiswissen in der Strömungssimulation

MASTERARBEIT | PROJEKT „RiIM“

KI-gestützte Zustandsmodellierung von Gashochdruckleitungen

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine bestehende industriell-genutzten Integrity Management Systems mithilfe einer KI gestützten Modellierung erweitert werden. Dafür sind eine Literaturrecherche und Bewertung von geeigneten Modellen durchzuführen. Die Modellierung ist nach vorher gestellten Anforderungen zu prüfen und begründet weiterzuentwickeln.

Arbeitsschritte:

• Literaturrecherche zu PIMS, und KI-Modellen zur Zustandsbewertung von Gasleitungen
• Einarbeitung in KI-Modellierung
• Festlegung von Anforderungen an ein KI-Modell auf Basis der Literaturrecherche
• Implementierung und Entwicklung von ausgewählten Modellen zur Verbesserung der Zustandsbewertung
• Test und Validierung des Modells an Literaturdaten
• Vergleich zur Zustandsbewertung nach Stand der Technik an einer Beispielleitung

ABSCHLUSSARBEIT | PROJEKT „SmOP“

Funktionstest einer adaptiven Sicherheitseinrichtung zur Prozessabsicherung an einer Laborreaktion

Ziel dieser Arbeit ist die Planung, Durchführung und Auswertung von Laborexperimenten zum Test der adaptiven Sicherheitseinrichtung an einem Laborreaktor mit einer chemischen Beispielreaktion. Die Versuchsergebnisse sollen anschließend ausgewertet und die Funktionsfähigkeit einer adaptiven Sicherheitseinrichtung bewertet werden.

Arbeitsschritte:

• Systematische Erstellung eines Versuchsplans unter Berücksichtigung der Anforderungen der adaptiven Sicherheitseinrichtung
• Entwicklung und Simulation der geplanten Versuchsfahrweisen mit einer geeigneten Reaktorsimulation
• Planung und Aufbau der Laboranlage (Mechanik, Steuerung, Software) und Inbetriebnahme mittels Wasserfahrt
• Durchführung und Auswertung der Versuche für das entwickelte Versuchsprogramm mit einer realen chemischen Reaktion
• Analyse der Auswertungsergebnisse und Vergleich mit den Simulationsdaten
• Bewertung der Funktionsfähigkeit des SmOP

MASTERARBEIT | PROJEKT „EuroValve“

CFD-Simulation von realen Gaseffekten in einem Sicherheitsventil und in deren Zuleitung

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine existierende ein-dimensionale CFD-Simulation zur Modellierung der Sicherheitsventilstabilität bei Gasströmung um reale Gaseffekte erweitert werden. Dabei ist die Zuströmleitung zu berücksichtigen.

Arbeitsschritte:

• Literaturrecherche zu relevanten realen Gaseffekten in einem Sicherheitsventil
• Modellierung des Druckabfalls in der Zuströmleitung für reale Gase
• Erweiterung der vorhandenen Simulationen um geeignete Zustandsgleichungen
  
• Einflussanalyse der Länge der Zuströmleitung auf die Sicherheitsventilstabilität bei der Strömung mit realen Gasen
• Bewertung von Simulationsergebnissen anhand von Messdaten

MASTERARBEIT | PROJEKT „RiIM“

Ermittlung der Risiken durch NaTech als Folge des Klimawandels auf Gasleitung

In dieser Arbeit sollen die Risiken für Gasleitungen durch die Folgen des Klimawandels untersucht werden. Hierfür werden NaTech-Szenarien, also Bedrohungsszenarien für technische Anlagen wie Gasleitungen durch natürliche Gefahren wie z.B. Hochwasser, Bodenbewegungen, Blitzschlag oder Extremtemperaturen, aus historischen Ereignissen zusammengefasst. Anschließend werden die Auswirkungen auf die mechanische Integrität von Gashochdruckleitungen berechnet.

Arbeitsschritte:

• Literaturrecherche zu historischen Ereignissen, NaTech, Klimamodellen sowie zum mechanischen Versagen von Rohrleitungen
• Identifikation von Gefahrenszenarien an historischen Beispielen
• Modellierung der Auswirkung auf die Gashochdruckleitung z.B. mechanische Belastung durch das Auftreiben der stählernen Rohrleitung
• Analyse der Eintrittswahrscheinlichkeit durch Einflussfaktoren wie Umgebung, Leitungsdaten und Klimaentwicklung
• Bewertung der Risiken der Szenarien in Abhängigkeit von der Leitung, der Klimaentwicklung und der Umgebung

ABSCHLUSSARBEIT | PROJEKT „SISProof“

Entwicklung von hybriden, virtuellen Sensoren in sicherheitsrelevanten Anwendungen: Eine Evaluierung geeigneter Kombinatorik und ML Methoden

Im Rahmen dieser Arbeit sollen virtuelle Sensoren mit hybrider Modellstruktur zur Überprüfung von sicherheitsrelevanten Sensoren entwickelt werden. Kombinatorik von rigorosen und ML Modellen sowie ML Methoden sind zu evaluieren.

Arbeitsschritte:

• Literaturrecherche zu Kombinatorik und ML Methoden
• Definition von Anforderungen für den Betrieb von Softsensoren
• Vorauswahl geeigneter ML Methoden
• Vorauswahl geeigneter Kombinatorik von rigorosen und ML Modellen
• Entwicklung von hybriden Modellen zur Überprüfung von sicherheitsrelevanten Sensoren anhand eines Rührkesselreaktors
• Bewertung der hybriden Modelle hinsichtlich vorher definierten Anforderungen