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Misurare le turbine a girante in ambienti di produzione difficili

Centrale idroelettrica in funzione

Per gestire le centrali idroelettriche in modo sicuro e limitare le interruzioni operative, occorrono competenze in materia di tecniche di misurazione e analisi. È fondamentale conoscere in modo accurato le condizioni dell'impianto e il carico sui componenti, soprattutto in presenza di turbine a girante in ambienti difficili.

Le sfide. Dai contorni idraulici delle pale a girante dipende gran parte dell'aumento della produzione di energia. In che modo è possibile misurare lo scostamento delle dimensioni della pala rispetto alla forma nominale?

Quando le pale della girante si discostano, anche leggermente, dal contorno nominale, i flussi d'acqua e l'efficienza energetica dell'intera centrale vengono gravemente compromessi. In questo caso, occorre misurare i segmenti prima dell'assemblaggio, in modo da verificare il rispetto della tolleranza e dell'accuratezza di fabbricazione. Inoltre, occorre anche misurare la girante assemblata per verificare che l'accuratezza dei componenti montati soddisfi le specifiche.

Essendo le vibrazioni e le variazioni termiche elementi sempre presenti negli ambienti di produzione, in che modo è possibile garantire l'accuratezza delle misure in condizioni così difficili? 

Occorrono tecnologie in grado di adattarsi alle instabilità dell'ambiente e capaci di effettuare misure nei siti industriali di produzione dell'acciaio. Servono quindi strumenti di misurazione che non richiedano un'installazione rigida che assorba vibrazioni o variazioni, influenzando i risultati di misurazione. Inoltre, questi strumenti devono essere portatili, per raggiungere le parti difficili da misurare.

Poiché il diametro delle turbine e le dimensioni delle singole componenti possono arrivare a oltre cinque metri, in che modo è possibile ispezionare queste parti con un’elevata accuratezza?

La scelta di una tecnologia adatta alle parti di grandi dimensioni è essenziale per creare ispezioni accurate e ripetibili. La tecnologia più efficace in tal senso è la fotogrammetria. Partendo da una serie di foto 2D, si utilizza la triangolazione per generare modelli di posizionamento accurati che verranno usati da altri dispositivi, come ad esempio scanner 3D o CMM portatili.

Poiché le centrali idroelettriche vengono costantemente controllate, in che modo è possibile ispezionare le turbine a girante base agli standard più rigorosi?

Negli ultimi anni, le centrali elettriche sono diventate più esigenti e rigorose per quanto riguardale apparecchiature metrologiche. Ciò è dovuto alla necessità di rispettare gli obblighi di verifica e documentazione delle misure, oltre al rispetto rigoroso delle tolleranze. Per soddisfare questi requisiti occorrono tecnologie avanzate che permettano di confrontare meticolosamente le misure e i modelli CAD. L'integrità degli enormi sistemi elettromeccanici dipende dalla qualità dell'ispezione.

utilizzo di HandySCAN 3D per la scansione dell'interno di una pala usando i laser blu su una superficie con texture

Photo credit: Andritz

Mappa cromatica della turbina a girante  

 

La soluzione. Tecnologie di scansione 3D portatili, accurate, veloci e intuitive

Per portatile si intende una soluzione progettata per gli ambienti di fabbricazione, insensibile alle vibrazioni dell'officina, al movimento delle parti e all'instabilità ambientale. Senza la necessità di configurazioni rigide, è possibile spostare l'intero sistema in qualsiasi fase della sequenza di misurazione.

Accurata è una tecnologia in grado di fornire dati precisi in modo efficiente, in particolare per i progetti su larga scala e le parti di dimensioni estese. Eliminando l'influenza dell'instabilità ambientale, questa soluzione consente di misurare con accuratezza parti di qualsiasi dimensione, anche se collocate in ambienti difficili.

Si è veloci quando si impiega il tempo minimo necessario per eseguire le misurazioni e procedere all'analisi dei dati. In questo modo, è possibile eseguire una scansione rapida e dettagliata dell'intera pala della girante.

L’intuitività è la capacità di una tecnologia di assistere l'utente, offrendo un feedback software della proiezione laser comprensibile per gli operatori dotati di qualsiasi conoscenza nel campo della metrologia.

Le fotocamere per fotogrammetria, come ad esempio MaxSHOT 3D, e gli scanner 3D, come ad esempio HandySCAN 3D, uniti al software PolyWorks Inspector, sono esempi eccellenti di soluzioni di scansione 3D portatili, accurate, veloci e intuitive.

 

Un operatore della Andrtiz esegue la scansione di una turbina con HandySCAN 3D direttamente in officina

Photo credit: Andritz

 

Vantaggi. Grazie alla portabilità, accuratezza, velocità e semplicità di questa soluzione, è possibile identificare e correggere facilmente i difetti delle pale a girante.

Grazie alla scansione 3D, è possibile confrontare e analizzare le informazioni dimensionali di una pala rispetto ai dati target (CAD). La funzione di mappa dei colori consente ai tecnici di interpretare i risultati delle misurazioni in modo rapido, facile e chiaro.

Risparmio di tempo

Utilizzando questa apparecchiatura metrologica è possibile accelerare il processo di misurazione e riducendo il tempo necessario per l'analisi dei dati e il confronto dei modelli. Grazie a un'interfaccia intuitiva, non occorrerà più avvalersi di un esperto di metrologia per eseguire le misure e analizzare i dati della scansione 3D.

Maggiore affidabilità del processo

Grazie alla velocità di questa tecnologia, è possibile aggiungere controlli intermedi al processo di misurazione, migliorando l'affidabilità. In questo modo è possibile misurare le turbine a girante già prima dell'assemblaggio, facendo in modo che soddisfino le tolleranze e l'accuratezza di fabbricazione richieste. Quindi successivamente, sarà possibile verificare l'accuratezza dei componenti assemblati in base alle dimensioni specificate.

ROI di 2 anni e nuove possibilità

È possibile ammortizzare il nuovo sistema di misurazione in soli due anni, ottenendo risparmi subito dopo questo periodo. È possibile anche usare l'attrezzatura per nuove applicazioni, come ad esempio la creazione dei dati CAD da vecchi componenti in assenza di disegni o modelli, reverse engineering e molto altro ancora.

 

Un operatore della Andrtiz utilizza l'apparecchiatura di fotogrammetria MaxSHOT 3D all'interno di una turbina a girante

Photo credit: Andritz

 

Cliente. Andritz Hydro GmbH

ANDRITZ Hydro è un fornitore globale di apparecchiature e sistemi elettromeccanici per centrali idroelettriche e uno dei leader globali nel campo della produzione dell'energia idraulica. Con sede a Vienna, in Austria, l'azienda ha già installato oltre 30.000 turbine in tutto il mondo, per un totale di oltre 420.000 MW.

L'aggiunta di HandySCAN 3D e MaxSHOT 3D alla linea di apparecchiature metrologiche dell'azienda ha offerto una maggiore flessibilità al processo di misura. ANDRITZ può eseguire misurazioni in diversi luoghi, come ad esempio il proprio stabilimento di fabbricazione, le sedi dei fornitori o persino i cantieri dei clienti. La facilità d'uso degli scanner 3D ha contribuito ad accelerare e ottimizzare l'intero processo di misurazione.

L'azienda è rimasta molto soddisfatta del ROI offerto dai sistemi di misurazione Creaform.

"La tecnologia Creaform consente di lavorare a nuovi livelli. Adesso possiamo digitalizzare e misurare anche le parti inadatte alle caratteristiche dei nostri strumenti di misura convenzionali. Si tratta di una tecnologia di misurazione innovativa e facile da usare", spiega Yener Korkmaz, direttore della metrologia della Andritz

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