Studentische Abschlussarbeiten

• Projekt „RiIM“: Entwicklung einer quantitativen Risikobewertung für wasserstoffführende Gasleitungen

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

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

• Projekt „RiIM“: Modellierung der Korrosionsgefahr einer Gasleitungen mit maschinellem Lernen

MASTERARBEIT | PROJEKT „RiIM“

Entwicklung einer quantitativen Risikobewertung für wasserstoffführende Gasleitungen

Im Rahmen dieser Arbeit sollen Modelle zur Bewertung von Auswirkungen durch Wasserstoff in eine bereits entwickelte automatisierte quantitative Risikoanalyse (QRA) integriert werden und so eine H2 QRA entwickelt werden. Dazu soll der aktuelle Stand zu Wasserstoffauswirkungen und Risiken in Forschung und Regelwerken recherchiert und bewertet werden. Auf Basis der Bewertung und Recherche ist die QRA zu erweitern. Das Ergebnis ist auf eine Musterleitung anzuwenden, um zum einen die eigene Arbeit zu visualisieren und zu diskutieren.

Arbeitsschritte:

• Literaturrecherche zu QRAs in der Gasindustrie und Wasserstoffauswirkungen (Veröffentlichungen, Regelwerke)
• Untersuchung von Einflussfaktoren auf die Auswirkungen einer möglichen Wasserstofffreisetzung
• Entwicklung von Modellen zur Ermittlung der Auswirkungen durch Wasserstoff
• Implementation in eine automatisierte quantitative Risikoanalyse für Gasleitungen
• Anwendung der entwickelten QRA auf einen Gasleitungsabschnitt in heterogener Umgebung
• Bewertung der QRA und der eigenen Entwicklungen

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

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

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 „RiIM“

Modellierung der Korrosionsgefahr einer Gasleitungen mit maschinellem Lernen

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Modell zur Bewertung von Korrosionen an Gasleitungen erfolgen. Einflussfaktoren sind basierend auf einer Recherche zu erfassen. Das Modell soll das Versagen von Korrosionsschutzmaßnahmen bewerten und datengestützt aufbauend auf CSE-Daten entwickelt werden. Das Ergebnis ist mit bisherigen Entwicklungen auf eine Musterleitung anzuwenden, um zum einen die eigene Arbeit im Gesamtkontext zu visualisieren und zu diskutieren.

Arbeitsschritte:

• Literaturrecherche zu bisherigen Modellen & Einflussfaktoren für Korrosionen an Gasleitungen
• Datenaufbereitung & Anpassung für die Integration in ein Modell des maschinellen Lernens
• Training und Entwicklung des Modells durch Auswahl geeigneter Architekturen und Parametern
• Bewertung und Validierung des entwickelten Modells des maschinellen Lernen
• Anwendung der Korrosionsbewertung und dem Gesamtmodell auf einen Gasleitungsabschnitt in heterogener Umgebung
• Diskussion der eigenen Ergebnisse im Kontext des Gesamtmodells

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

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

MASTERARBEIT | PROJEKT „RiIM“

Ermittlung der Risiken durch Auswirkungen des Klimawandel auf Gasleitungen

In dieser Arbeit sollen die Risiken für Gasleitungen durch die Folgen des Klimawandels untersucht werden. Hierfür sind NaTech-Szenarien, also Bedrohungsszenarien für Gasleitungen durch natürliche Gefahren wie z.B. Hochwasser, Bodenbewegungen, Blitzschlag oder Extremtemperaturen, aus historischen Ereignissen zusammenzufassen. Anschließend werden relevante ausgewählte natürliche Gefahren durch Modelle beschreiben. Hier unterstützen derzeitige Modelle aus der Literatur bezüglich Gasleitungsintegrität und Klimaprognosen.

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
• Anwendung auf eine Musterleitung
• Analyse der Eintrittswahrscheinlichkeit unter Berücksichtigung der Umgebung und der Klimaentwicklung
• Diskussion der eigenen Ergebnisse