Niet bang voor zware onderdelen
Uitgerust met PolyWorks|Inspector™ gaat Andritz Hydro de uitdagingen aan op het gebied van kwaliteitscontrole die grote onderdelen met zich meebrengen.
De Andritz Group (bestaande uit Andritz Hydro, Andritz Pulp & Paper, Andritz Metals, Andritz Separation en Andritz Automation), met het hoofdkantoor in Graz, Oostenrijk, is een wereldwijd toonaangevende leverancier van installaties, apparatuur en diensten voor waterkrachtcentrales, de pulp- en papierindustrie, de metaalverwerkende en staalindustrie en de gemeentelijke en industriële sectoren voor de scheiding van vaste en vloeibare stoffen.
In de afgelopen 170 jaar heeft Andritz Hydro zijn reputatie verdiend als leider op de wereldmarkt voor hydraulische energieopwekking. Vandaag de dag is het een wereldwijde leverancier van elektromechanische systemen en diensten voor waterkrachtcentrales. Het hoofdkantoor van Andritz Hydro staat in Wenen, Oostenrijk, en het bedrijf heeft wereldwijd meer dan 50 vestigingen in 20 landen. Het bedrijf is als volgt georganiseerd in vijf hoofddivisies: Large Hydro, Service & Rehab, Compact Hydro, Generator Turbo, and Pumps (grote waterkrachtcentrales, service en revisie, compacte waterkrachtcentrales, turbogeneratoren en pompen). Dus als het op waterkracht aankomt, weten ze waar ze het over hebben.
De uitdaging
Kwaliteitscontrole op Francis-turbines
De Andritz Hydro-fabriek in Ravensburg, Duitsland, is gewijd aan de productie van onderdelen voor waterkrachtcentrales, zoals turbogeneratoren, turbines en kleppen, en moet kwaliteitscontrole garanderen voor al zijn onderdelen, inclusief zware en massieve onderdelen zoals de Francis-turbines die het produceert.
Met een vermogen tot 800 megawatt is een enkele Francis-turbine echt een krachtpatser. Een Francis-turbine bestaat uit gegoten materialen, weegt 200 ton en heeft een diameter van bijna 8 meter. Alleen al de kracht die deze krachtpatser genereert is indrukwekkend – het is vergeleken met het opwekken van dezelfde hoeveelheid energie als een kerncentrale van gemiddelde grootte. Maar: ondanks zijn buitengewone grootte en kracht is de Francis-turbine in feite een precisieonderdeel. De efficiëntie van de turbine is volledig afhankelijk van de nauwkeurigheid van de bladen en hun positie. Kwaliteitscontrole is van cruciaal belang.
et 120 omwentelingen per minuut kan een kleine vervorming in een onderdeel verwoestende gevolgen hebben.
Francis-turbine voor de Guri II-energiecentrale in Venezuela.
Bij Andritz Hydro vormt de kwaliteitscontrole van een onderdeel van 200 ton een unieke uitdaging. Om te beginnen is de fysieke grootte van de Francis-turbine een obstakel dat het uitvoeren van metingen extreem moeilijk maakt, en zonder de juiste apparatuur praktisch onmogelijk. Tel daarbij op dat ondanks de enorme afmetingen van deze onderdelen, de precisie op 1/100ste millimeter moet liggen.
Yener Korkmaz, directeur Testen en metingen bij Andritz Hydro Ravensburg en verantwoordelijk voor kwaliteitsborging, inspectie en reparatie van binnenkomende goederen, verklaarde dat "het uitvoeren van de metingen zelf, zoals richtpunten, uitlijning, analyse, etc., geen uitdaging vormt, onze belangrijkste uitdaging ligt echt in de toegang tot het onderdeel, aangezien de ruimte vaak beperkt is en we fysiek niet naar een betere positie kunnen verhuizen."
Omdat de onderdelen niet los op een meettafel staan en ook niet van alle kanten toegankelijk zijn, moesten Korkmaz en zijn team in het verleden hun toevlucht nemen tot het meten van de massieve onderdelen direct waar ze op hun plaats werden gelast, d.w.z. tussen alle andere onderdelen en gereedschappen. Bovendien waren metingen die met meters waren genomen eenvoudigweg niet nauwkeurig, omdat ze varieerden, afhankelijk van het materiaal van de meter.
De oplossing
Andritz Hydro wendde zich tot 3D-metrologie om de kwaliteitscontrole op turbines uit te voeren. Aangezien veel van de meetpunten op een turbine gedeeltelijk verborgen zijn en de toegang ertoe beperkt is, werd besloten dat een tactiel meetapparaat de oplossing bij uitstek zou zijn. Dit was vooral praktisch omdat het aantal te meten punten niet astronomisch was. De geselecteerde 3D-meetoplossing was een FaroArm, Faro-lasertracker en de PolyWorks|Inspector™-software. Met deze oplossing vormden de grootte en het gewicht van een onderdeel niet langer een obstakel.
De hoekmeting van de shovels vereist lichamelijke inspanning.
PolyWorks|Inspector™ werd geselecteerd om de meetgegevens uit te lijnen en te analyseren. Andritz Hydro had drie jaar eerder zijn uitlijnsoftware al vervangen door PolyWorks®; de belangrijkste reden voor deze verandering was dat, hoewel de uitlijnfuncties van de vorige software aan de eisen voldeden, PolyWorks op het gebied van analyse en exportgegevens verschillende voordelen bood.
Hans-Peter Klimm, voorman in de divisie Metingen en testen bij Andritz Hydro Ravensburg, waardeert de flexibiliteit die PolyWorks biedt en ook dat hij niet beperkt wordt: "De meeste softwareoplossingen bieden specifieke functies en als deze functies niet tot het gewenste resultaat leiden, dan is het afgelopen. In PolyWorks kunnen we verschillende paden gebruiken om een doel te bereiken. We gebruiken de vele opties voor exporteren en importeren en de verschillende interfaces, en dit stelt ons in staat om creatieve oplossingen te vinden voor specifieke problemen."
"We kozen voor PolyWorks vanwege de flexibiliteit die het ons bood en vanwege de verschillende rapportageformaten, en ook vanwege de technische ondersteuning die Duwe-3d leverde!"
Korkmaz voegde eraan toe dat elke afdeling binnen de organisatie als klant wordt behandeld, en dat ze allemaal verschillende eisen hebben op het gebied van gegevensverwerking. PolyWorks heeft bewezen dat het elk van de vereiste formaten naadloos kan gebruiken. "We kozen voor PolyWorks vanwege de flexibiliteit die het ons bood en vanwege de verschillende rapportageformaten, en ook vanwege de technische ondersteuning die Duwe-3d leverde!" voegde Korkmaz eraan toe. Korkmaz stelde het ook zeer op prijs dat zijn werknemers een basistraining kregen voor de PolyWorks|Inspector-softwareoplossing en dat ondersteuning voor macroprogrammering voor hen beschikbaar was op de productielocatie door Duwe-3d AG, gevestigd in Lindau.
Dankzij deze 3D-meetoplossing zijn de uitdagingen die de enorme omvang van het onderdeel met zich meebracht, geëlimineerd. Maar zelfs met deze oplossing is het meten van deze grote turbines nog lang geen routinewerk. Dit is voor een groot deel te danken aan het feit dat Andritz Hydro unieke onderdelen produceert die niet in serie geproduceerd worden, wat betekent dat elk wiel op maat gemaakt is volgens de eisen van de klant. Daarom zijn de meetvereisten altijd aan verandering onderhevig. "Elke turbine die we meten is een apart project!" zei Klimm.
CAD-model van een onderdeel in PolyWorks met referentie- en meetpunten.
Locatie apparaat wijzigen
Door de grootte en de beperkte toegankelijkheid van het onderdeel moet de meetarm of de tracker vaak verplaatst worden. Het wijzigen van de positie van het 3D-meetapparaat wordt vereenvoudigd door PolyWorks, omdat de software twee manieren biedt om de arm in het coördinatensysteem te registreren:
- Via punten die vanuit verschillende posities meetbaar zijn: punten van de oude positie liggen nog steeds binnen het bereik van de nieuwe positie
- Door de tracker en de arm te combineren en de arm in het coördinatensysteem van de tracker te registreren
Wanneer een locatie wordt gewijzigd, neemt de arm zijn referentie op het coördinatensysteem van de tracker in. PolyWorks registreert de arm automatisch in het coördinatensysteem van de tracker, zonder dat er extra referentiepunten genomen hoeven te worden.
De projectgegevens kunnen worden geactiveerd door een iPod met behulp van de PolyWorks|Talisman app.
"PolyWorks|Talisman™ is een zeer nuttige tool voor ons!"
Voor moeilijk bereikbare testpunten, zoals punten die diep in een wiel of as zitten, biedt de PolyWorks|Talisman™-applicatie voor mobiele apparaten van Apple® aanzienlijke hulp.
"PolyWorks|Talisman is een zeer nuttige tool voor ons!" riep Korkmaz uit. "Als een collega vermist wordt of als de operator zich in een precaire situatie bevindt en geen toegang heeft tot de computer, dan schiet het te hulp", zei Korkmaz. Metingen kunnen via toegang op afstand worden gestart en de projectgegevens kunnen dan op de computer worden opgehaald. De meettechnicus kan de gegevens onmiddellijk valideren en eventuele correcties aanbrengen als er foutieve metingen plaatsvinden.
De voordelen
Aangezien veel van de onderdelen die gemeten moeten worden grote afmetingen hebben, is het niet ongewoon dat klanten van Andritz Hydro constructies om het onderdeel heen bouwen om er toegang toe te krijgen. Hoewel deze structuren het mogelijk maken om het onderdeel in zijn geheel te onderzoeken, hebben ze een belangrijk nadeel: de ruimte is beperkt. Daarom was het simpelweg meten van deze onderdelen voor een klant met een grote meter soms onmogelijk of leidde in het beste geval tot afwijkingen.
De mobiliteit die de 3D-meetoplossing biedt, maakt het mogelijk om kwaliteitscontroles van onderdelen van de leverancier direct op de montagelocatie uit te voeren en zelfs om de installatie van de turbines in de energiecentrale te ondersteunen. Werken op plaatsen waar de ruimte beperkt is, is niet langer een obstakel.
Voorheen kostte het twee technici en tot 1½ dag om een blad van 100 ton te meten (een aanzienlijk deel van die tijd werd besteed aan het op zijn plaats krijgen van de meetapparatuur en het werken rond de beperkte ruimte en alle draden en soldeer). Met de 3D-meetoplossing kan de klus in 2 uur geklaard worden – met één technicus.
Gezien het toenemende gebruik van PolyWorks, zegt Korkmaz: "Door PolyWorks te gebruiken, winnen we aan precisie en herhaalbaarheid van de meetresultaten, wat van cruciaal belang is!"
De toekomst van PolyWorks in Andritz
De betrouwbaarheid van de huidige 3D-meettechnieken heeft ervoor gezorgd dat ze nu meer gebruikt worden bij Andritz. Nu wordt het niet alleen gebruikt voor kwaliteitscontrole, maar ook voor de productie van onderdelen. Voorafgaand aan het proces om de component te solderen (zoals het plaatsen van soldeerpunten), gebruikt Andritz PolyWorks en een Faro-lasertracker om de juiste uitlijning van alle componenten te bepalen.
Deze casestudy werd oorspronkelijk in het Duits gepubliceerd door Duwe-3d.
PolyWorks|Inspector™
PolyWorks|Talisman™