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가혹한 제조 환경에서 임펠러 터빈 측정

수력 발전소 운영 모습

수력 발전소를 안전하게 운영하고 전력의 공급 중단을 줄이려면 측정 및 분석 기술에 대한 전문 지식이 필요합니다. 이를 위해서 발전소 상태와 구성요소의 부하에 대해 정확하게 파악하는 것이 매우 중요합니다. 특히 까다로운 현대식 환경에서 임펠러 터빈을 운영할 때는 더욱 그렇습니다.

해결 과제: 임펠러 블레이드에서 유압이 작용하는 부분의 형상은 발전량을 극대화하는 데 큰 역할을 합니다. 그렇다면 블레이드 치수가 공칭 치수에서 벗어났는지 어떻게 확인할 수 있을까요?

개별 임펠러 블레이드가 지정된 윤곽에서 약간이라도 벗어나면 발전소 전체의 물 흐름, 따라서 에너지 효율성에 크게 영향을 미칩니다. 이러한 맥락에서 임펠러 부위의 치수를 조립 전에 측정하여 필요한 공차 및 제조 정확도가 충족되는지 확인해야 합니다. 또한 조립 후에도 부품의 정확도가 사양을 충족하는지 확인하기 위해 임펠러를 조립된 상태로도 측정해야 합니다.

제조 환경에서 진동과 열 변화가 심하다는 점을 감안할 때 이러한 열악한 조건에서 측정 정확도를 보장하는 방법을 무엇일까요?

산업 철강 건설 현장에서 측정을 수행하려면 불안정한 환경에 적응할 수 있는 유연한 기술이 필수적입니다. 측정 장비를 진동이나 변동을 흡수하는 고정된 설비에 장착하는 방식은 바람직하지 않습니다. 측정 결과에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 또한 접근하기 어려운 부품을 측정하기  위해서는 측정 도구를 이동할 수 있어야 합니다.

임펠러 터빈과 개별 부품의 직경이 5미터 이상으로 크다는 점을 생각할 때 이러한 대형 부품을 검사하고 높은 정확도를 보장할 수 있는 방법은 무엇일까요?

측정 정확도와 반복성이 매우 높은 검사 보고서를 제공하려면 대규모 치수에 적용 가능한 기술을 선택해야 합니다. 이러한 측면에서 사진 측량은 타의 추종을 불허합니다. 이 기술은 일련의 2D 사진에 삼각 측량법을 적용해 3D 스캐너 또는 휴대용 CMM 기술과 같은 다른 장치를 위한 정확한 포지셔닝 모델을 생성합니다.

검사를 실시하는 중에도 수력 발전소가 지속적인 압력을 받고 있다는 점을 감안할 때 임펠러 터빈을 최고의 산업 표준에 따라 검사할 수 있는 방법은 무엇일까요?

최근 몇 년 동안, 발전소에서 계측 장비에 대한 요구가 더욱 까다로워지고 검사 의무도 강화됨에 따라 측정 문서화는 필수가 되었습니다. 이제 이러한 요구 사항을 충족하려면 첨단 기술이 필요합니다. 측정 결과를 CAD 모델과 치밀하게 비교해야 합니다. 빠듯한 공차 기준도 충족시켜야 합니다. 대규모 전자 기계 시스템을 문제 없이 사용하려면 품질 검사가 무엇보다 중요합니다.

HandySCAN 3D로 파란 레이저를 조사하여 임펠러 내부 스캔

Photo credit: Andritz

임펠러 터빈 컬러맵  

 

해결 방법: 이동 가능하고 정확하며 빠르고 직관적인 3D 스캔 기술

휴대성은 제조 환경을 위해 설계된 솔루션을 의미하며, 작업 현장의 진동, 부품 이동 및 환경 불안정성에 영향을 받지 않아야 합니다. 고정 설비에 장착할 필요가 없으면서 전체 측정 시스템 측정 중에도 언제든지 자유롭게 이동할 수 있습니다.

정확도는 특히 대규모 프로젝트와 대형 부품에서 사진 측량의 높은 데이터 정확성과 효율성을 제공할 수 있는 기술을 의미합니다. 측정 정확도가 환경 불안정성의 영향을 받지 않기 때문에 계측 솔루션이 가혹한 환경에서 모든 크기의 부품에서 기하학적 요소를 정확하게 측정할 수 있습니다.

속도는 측정을 수행하고 데이터 분석을 진행하는 데 시간이 거의 필요하지 않음을 의미합니다. 그러면 전체 임펠러 블레이드의 형상을 빠르게 세부적으로 스캔할 수 있습니다.

단순성은 계측 기술에 대한 지식 수준에 관계 없이 누구나 정교한 사용자 가이드 기술과 레이저 투영 소프트웨어 피드백을 이용할 수 있음을 의미합니다.

MaxSHOT 3D와 같은 사진 측량 카메라와 PolyWorks Inspector 소프트웨어가 포함된 HandySCAN 3D와 같은 3D 스캐너는 이러한 휴대 가능하고 정확하며 빠르고 직관적인 3D 스캐닝 솔루션의 좋은 예입니다.

 

現場でHandySCAN 3Dを使ってタービンをスキャンするANDRITZ社社員

Photo credit: Andritz

 

이점: 휴대성, 정확도, 속도 및 단순성을 통해 임펠러 블레이드의 결함을 쉽게 식별하고 수리할 수 있습니다.

3D 스캐닝을 통해 블레이드의 치수 정보를 타겟 데이터(CAD)와 비교 분석할 수 있습니다. 컬러 매핑 기능을 통해 엔지니어는 측정 결과를 빠르고 쉽고 명확하게 해석할 수 있습니다.

시간 절약

이 계측 장비를 사용하면 측정 프로세스가 가속화되어 데이터 분석 및 모델 비교에 필요한 시간이 단축됩니다. 직관적인 인터페이스를 통해 계측 전문가가 더 이상 측정을 수행하고 3D 스캔 데이터를 분석할 필요가 없습니다.

프로세스 신뢰성 강화

더 빠른 기술을 사용하면 측정 프로세스에 중간 단계를 추가하여 프로세스의 신뢰성을 높일 수 있습니다. 따라서 이제 임펠러 터빈을 조립하기 전에 측정하여 필요한 공차 및 제조 정확도를 충족하는지 확인하고, 조립 후에도 조립된 구성 요소의 정확도가 지정된 치수를 충족하는지 확인할 수 있습니다.

2 ROI 새로운 가능성

새로운 측정 시스템의 투자 회수 기간은 2년 정도로 짧으며, 이 시점부터는 매년 비용 절감 효과를 누릴 수 있게 됩니다. 이 장비는 도면이나 모델이 없는 이전 구성요소로부터 CAD 데이터를 생성하거나 리버스 엔지니어링 등과 같은 새로운 응용 목적에도 활용할 수 있습니다.

 

임펠러 터빈 내에서 MaxSHOT 3D 사진 측량 장비를 사용하는 Andritz 직원

Photo credit: Andritz

 

고객: ANDRITZ Hydro GmbH

ANDRITZ Hydro는 수력 발전소용 전기 기계 장비 및 시스템의 글로벌 공급업체이며 세계 수력 발전 시장의 리더 중 하나입니다. 오스트리아 비엔나에 본사를 두고 있는 이 회사는 이미 전 세계적으로 30,000개 이상의 터빈을 설치했으며, 이를 생산 전력으로 따지면 420,000 MW 이상에 달합니다.

HandySCAN 3D 및 MaxSHOT 3D를 기존 계측 장비 포트폴리오에 추가한 이 업체는 측정 프로세스의 유연성이 개선되는 효과를 거두었습니다. ANDRITZ는 이제 자체 제조 시설, 공급업체 또는 고객 건설 현장과 같은 다양한 위치에서 측정을 수행할 수 있습니다. 3D 스캐너의 사용 편리성은 전체 측정 프로세스를 가속화하고 강화하는 데 도움을 주고 있습니다.

이 업체는 또한 Creaform의 측정 시스템으로 얻은 ROI에 매우 만족하고 있습니다.

“Creaform 기술 덕분에 새로운 지평이 열렸습니다. 기존의 측정 장비로는 할 수 없었던 부품을 디지털화하고 측정하는 것이 가능해졌습니다. 간단히 말해서 이 측정 기술은 혁신적일뿐만 아니라 사용하기 쉽습니다.”라고 Andritz의 계측 책임자인 Yener Korkmaz는 말했습니다.

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