Mesurer les turbines dans les environnements de fabrication difficiles

Applications : Contrôle de la qualité et assurance qualité
Industries : Production d’énergie

Centrale hydro-électrique en fonction

Afin d’exploiter les centrales hydroélectriques en toute sécurité et minimiser les pannes, il est nécessaire de posséder une expertise en techniques de mesure et d'analyse. Il est crucial de posséder une connaissance précise des conditions de l’installation et de la charge sur ses composants. Ceci est particulièrement vrai lorsque les turbines fonctionnent dans les environnements modernes exigeants.

Défis : Les contours hydrauliques des pales de turbine sont en grande partie responsables de l'optimisation de la production d'énergie. Comment pouvons-nous donc vérifier si les dimensions des pales diffèrent de la forme nominale ?

Quand des pales de turbine individuelles diffèrent (même très légèrement) du contour nominal, l’impact sur les flux d’eau dans la totalité de la centrale et donc sur le rendement énergétique, est sévère. Dans ce contexte, les segments de turbine doivent être mesurés avant l’assemblage afin de s’assurer qu’ils respectent les tolérances et l'exactitude de fabrication requises. Il faut également mesurer la turbine une fois assemblée pour vérifier que l'exactitude des composants assemblés respecte les spécifications.

Sachant que les vibrations et les variations thermiques sont très présentes dans les environnements de fabrication, comment garantir l'exactitude des mesures dans ces conditions difficiles ?

Des technologies flexibles, capables de s'adapter aux instabilités de l’environnement sont essentielles pour réaliser des mesures sur les sites industriels de construction métallique. Les instruments de mesure ne doivent pas comporter de montage rigide qui absorberait les vibrations ou variations et impacterait les résultats de mesure. Enfin, l’outil de mesure doit être portable afin d'atteindre les pièces difficiles d'accès.

Sachant que le diamètre des turbines et leurs pièces individuelles peuvent mesurer cinq mètres ou plus, comment pouvons-nous inspecter ces pièces volumineuses et garantir une grande exactitude ?

Choisir une technologie adaptée aux grandes dimensions est crucial pour obtenir des rapports d’inspection présentant des mesures de la plus grande exactitude et de la plus grande reproductibilité. La photogrammétrie reste inégalée dans ce domaine. Basée sur des séries de photos 2D, cette technologie utilise la triangulation pour générer un modèle de positionnement précis pour les autres dispositifs tels que les scanners 3D ou les technologies MMT portables.

Sachant que les centrales hydroélectriques subissent une pression constante concernant les obligations de contrôle, comment peuvent-elles inspecter leurs turbines en respectant les normes les plus strictes de l’industrie ?

Depuis quelques années, les exigences des centrales électriques en matière d’équipements de métrologie se sont renforcées et sont devenues plus strictes parallèlement à la mise en place d’obligations de contrôle et de documentation des mesures. Des technologies avancées sont désormais nécessaires pour respecter ces exigences. Les mesures doivent être soigneusement comparées aux modèles CAO. Les tolérances sont très étroites. L’intégrité de systèmes électromécaniques massifs dépend d'une inspection de qualité.

Utilisation HandySCAN-3D pour scanner l'intérieur de la turbine avec des lasers bleus sur surface texturée

Photo credit: Andritz

Solution : Technologies de numérisation 3D portables, précises, rapides et intuitives

Portabilité - signifie qu’une solution est conçue pour les environnements de fabrication, c’est-à-dire non sensible aux vibrations de l’atelier, aux mouvements des pièces et à l'instabilité environnementale. Comme un montage rigide n’est pas nécessaire, la totalité du système de mesure peut se déplacer librement à tout moment pendant la séquence de mesure.

Exactitude - signifie qu’une technologie peut fournir la grande exactitude des données et la haute efficacité de la photogrammétrie, spécifiquement sur les projets à grande échelle et les pièces volumineuses. Comme son exactitude de mesure n’est pas affectée par l’instabilité environnementale, cette solution de métrologie peut mesurer avec exactitude les entités géométriques sur des pièces de toutes dimensions dans les environnements difficiles.

Rapidité - signifie que peu de temps est nécessaire pour réaliser les mesures et l’analyse des données. On peut alors procéder à une numérisation rapide et détaillée de la totalité de la pale de turbine.

Simplicité - signifie une technologie sophistiquée pour le soutien à l’utilisateur et le retour logiciel projeté par laser, accessibles à tous, quelle que soit leur connaissance de la métrologie.

Les caméras photogrammétriques comme MaxSHOT 3D, et les scanners 3D comme HandySCAN 3D, utilisés conjointement avec le logiciel PolyWorks Inspector, sont de bons exemples de ces solutions de numérisation 3D portables, précises, rapides et intuitives.

Employé d’Andritz scannant une turbine à l’aide du HandySCAN 3D, directement dans l’environnement de production

Photo credit: Andritz

Avantages : Portabilité, exactitude, rapidité et simplicité permettent d’identifier et de corriger facilement les défauts des pales de turbine.

Avec la numérisation 3D, on peut comparer les informations dimensionnelles d’une pale et les analyser par rapport aux données cibles (CAO). La fonction de colorimétrie permet aux ingénieurs d’interpréter les résultats de mesure rapidement, facilement et clairement.

Gains de temps

L’utilisation de ces équipements de métrologie accélère le processus de mesure en réduisant le temps nécessaire pour l’analyse des données et la comparaison des modèles. Grâce à l’interface intuitive, il n’est plus nécessaire de faire appel à des experts en métrologie pour réaliser les mesures et analyser les données de numérisation 3D.

Meilleure fiabilité du processus

La rapidité de cette technologie permet d'ajouter des étapes intermédiaires au processus de mesure, ce qui contribue à sa fiabilité. Les turbines peuvent donc désormais être mesurées avant l’assemblage pour vérifier qu’elles respectent les tolérances et l'exactitude de fabrication requises, et après l’assemblage pour vérifier que l'exactitude des composants assemblés respecte les dimensions spécifiées.

Retour sur investissement de 2 ans et nouvelles possibilités

La période de remboursement de ce système de mesure neuf peut être de deux ans seulement, après quoi il permet de réaliser des économies annuelles. Ces équipements peuvent aussi être utilisés pour de nouvelles applications comme la création de données CAO à partir d'anciens composants lorsqu’aucun dessin ou modèle n’est disponible, pour les applications de rétro-ingénierie et bien d'autres.

Employé d’Andritz utilisant un système optique de mesure de coordonnées MaxSHOT 3D à l’intérieur de la turbine

Photo credit: Andritz

Client: Andritz Hydro GmbH

ANDRITZ Hydro est un fournisseur mondial d'équipements et systèmes électromécaniques destinés aux centrales hydroélectriques, et l’un des leaders du marché mondial de la production d’énergie hydraulique. Le siège social de la société se trouve à Vienne, en Autriche, et elle a déjà installé plus de 30 000 turbines dans le monde, ce qui représentent une production de plus de 420 000 MW.

L’ajout d’un HandySCAN 3D et d’un MaxSHOT 3D à son portefeuille existant d’équipements de métrologie a introduit une nouvelle flexibilité dans son processus de mesure. ANDRITZ peut maintenant réaliser des mesures dans différents lieux, y compris ses propres installations de fabrication, les sites des fournisseurs ou même les chantiers des clients. La facilité d'utilisation des scanners 3D a contribué à accélérer et renforcer l’ensemble du processus de mesure.

L’entreprise est également très satisfaite du retour sur investissement obtenu sur les systèmes de mesure Creaform.

« La technologie Creaform nous a permis d'accéder au niveau supérieur. Nous pouvons désormais numériser et mesurer des pièces pour lesquelles nos équipements de mesure traditionnels n’ont pas été conçus. Cette technologie de mesure est tout simplement novatrice et facile à utiliser » déclare Yener Korkmaz, Directeur de la métrologie chez Andritz.