Nie bój się ciężkich części
Wyposażony w PolyWorks|Inspector™, Andritz Hydro stawia czoła wyzwaniom kontroli jakości, jakie stwarzają części o dużych wymiarach.
Grupa Andritz z siedzibą w Graz (Austria) (w skład której wchodzą Andritz Hydro, Andritz Pulp & Paper, Andritz Metals, Andritz Separation i Andritz Automation) jest wiodącym na świecie dostawcą instalacji, urządzeń i usług dla elektrowni wodnych, przemysłu celulozowo-papierniczego, przemysłu metalurgicznego i stalowego oraz sektorów komunalnych i przemysłowych w zakresie separacji substancji stałych/cieczy.
W ciągu ostatnich 170 lat firma Andritz Hydro zdobyła pozycję lidera na światowym rynku energetyki wodnej. Dziś jest światowym dostawcą systemów elektromechanicznych i usług dla elektrowni wodnych. Siedziba Andritz Hydro znajduje się w Wiedniu, w Austrii, a firma posiada ponad 50 placówek w 20 krajach na całym świecie. Firma dzieli się na pięć głównych działów: Duże elektrownie wodne, Serwis i remont, Kompaktowe elektrownie wodne, Generatory turbo, oraz Pompy. Z pewnością znają się oni na energetyce wodnej.
Wyzwanie
Kontrola jakości turbin Francisa
Zajmujący się produkcją komponentów dla elektrowni wodnych, takich jak turbogeneratory, turbiny i zawory, zakład Andritz Hydro w Ravensburgu w Niemczech musi zapewnić kontrolę jakości wszystkich wytwarzanych części, w tym ciężkich i masywnych komponentów, takich jak produkowane przez niego turbiny Francisa.
Wytwarzająca do 800 megawatów, pojedyncza turbina Francisa to prawdziwa bestia. Zbudowana z odlewanych materiałów turbina Francisa waży 200 ton i mierzy prawie 8 metrów średnicy. Sama wytwarzana przez nią moc jest imponująca — ilość energii jest zbliżona do średniej wielkości elektrowni jądrowej. Jednak pomimo swoich niezwykłych rozmiarów i mocy turbina Francisa to bardzo precyzyjny element. Sprawność turbiny całkowicie zależy od dokładności wykonania łopatek i ich położenia. Kontrola jakości ma kluczowe znaczenie.
Przy 120 obrotach na minutę niewielkie odkształcenie części może mieć tragiczne skutki.
Turbina Francisa dla elektrowni Guri II w Wenezueli.
W Andritz Hydro zapewnienie kontroli jakości części o masie 200 ton stanowi wyjątkowe wyzwanie. Przeszkodą są przede wszystkim fizyczne rozmiary turbiny Francisa, ponieważ wykonanie pomiarów jest bardzo trudne, a bez odpowiedniego sprzętu praktycznie niemożliwe. W dodatku, mimo ogromnych rozmiarów tych części, wymagana jest precyzja rzędu 1/100 milimetra.
Yener Korkmaz, dyrektor ds. testów i pomiarów w firmie Andritz Hydro Ravensburg i osoba odpowiedzialna za zapewnienie jakości, inspekcję i naprawę otrzymywanych towarów, stwierdza, że „wykonywanie samych pomiarów, takich jak punkty docelowe, wyrównanie, analiza itp. nie stanowi wyzwania, najtrudniejszy jest dostęp do części, ponieważ przestrzeń jest często ograniczona i fizycznie nie można przemieścić turbiny dla lepszego dostępu”.
Ponieważ elementy nie znajdują się na stole pomiarowym, ani nie są dostępne ze wszystkich stron, w przeszłości Korkmaz i jego zespół musieli mierzyć te ogromne części bezpośrednio w miejscu ich spawania, czyli wśród innych części i narzędzi. Również pomiary za pomocą przyrządów pomiarowych były mało precyzyjne, ponieważ różniły się w zależności od materiału, z którego wykonany był przyrząd.
Rozwiązanie
Andritz Hydro skorzystała z pomiarów 3D, by przeprowadzić kontrolę jakości turbin. Ponieważ wiele punktów pomiarowych na turbinie jest częściowo ukrytych, a dostęp do nich jest ograniczony, uznano, że odpowiednim rozwiązaniem będzie urządzenie do pomiarów stykowych. Było ono wyjątkowo praktyczne, gdyż ilość punktów do pomiaru nie była zbyt duża. Wybrane rozwiązanie pomiarowe 3D obejmuje ramię FaroArm, tracker laserowy Faro oraz oprogramowanie PolyWorks|Inspector. W przypadku tego rozwiązania rozmiar i masa części przestały stanowić problem.
Pomiar kąta nachylenia łopat wymaga fizycznego wysiłku.
PolyWorks|Inspector został wykorzystany do wyrównania i analizy danych pomiarowych. Andritz Hydro zmieniła oprogramowanie do osiowania na PolyWorks® trzy lata wcześniej; głównym powodem było to, że chociaż funkcje wyrównania poprzedniego oprogramowania spełniały wymagania, to w zakresie analizy i eksportu danych PolyWorks oferował kilka dodatkowych zalet.
Hans-Peter Klimm, brygadzista w dziale pomiarów i badań w Andritz Hydro Ravensburg, docenia elastyczność PolyWorks, a także brak ograniczeń: „Większość rozwiązań programowych oferuje określone funkcje i jeśli te funkcje nie zapewnią wymaganego rezultatu, to koniec. W PolyWorks możemy używać różnych ścieżek, aby osiągnąć cel. Korzystamy z różnych opcji eksportu i importu oraz wielu interfejsów, co pozwala nam znaleźć kreatywne rozwiązania dla konkretnych problemów”.
„Wybraliśmy PolyWorks ze względu na elastyczność i różne formaty raportowania, a także ze względu na wsparcie techniczne firmy Duwe-3d!”
Korkmaz dodaje, że każdy dział w organizacji jest traktowany jak klient i ma inne wymagania dotyczące przetwarzania danych. PolyWorks udowodnił, że potrafi bezproblemowo używać każdego z wymaganych formatów. „Wybraliśmy PolyWorks ze względu na elastyczność i różne formaty raportowania, a także ze względu na wsparcie techniczne firmy Duwe-3d!” — dodaje Korkmaz. Korkmaz docenia również fakt, że jego pracownicy przeszli podstawowe szkolenie z oprogramowania PolyWorks|Inspector oraz że firma Duwe-3d AG z siedzibą w Lindau zapewniła wsparcie w zakresie makroprogramowania w zakładzie produkcyjnym.
Dzięki temu rozwiązaniu pomiarowemu 3D udało się uniknąć wyzwań wynikające z ogromnych rozmiarów części. Jednak nawet z tym rozwiązaniem pomiar dużych turbin nie jest rutynowym zadaniem. W dużej mierze wynika to z tego, że Andritz Hydro produkuje unikalne, nie seryjne części, każde koło jest dostosowane do wymagań klienta. Dlatego wymagania dotyczące pomiarów stale się zmieniają. „Każda turbina, którą mierzymy, to w sumie osobny projekt!” — mówi Klimm.
Mode CAD części w PolyWorks z punktami odniesienia i pomiarowymi.
Zmiana lokalizacji urządzenia
Wielkość i ograniczona dostępność części wymaga częstego przemieszczania ramienia pomiarowego lub trackera. Zmiana pozycji urządzenia pomiarowego 3D jest łatwiejsza w programie PolyWorks, ponieważ zapewnia on dwa sposoby rejestracji ramienia w układzie współrzędnych:
- Dzięki punktom mierzonym z kilku pozycji: punkty z poprzedniej pozycji są nadal w zasięgu nowej
- Poprzez połączenie trackera i ramienia oraz zarejestrowanie ramienia w układzie współrzędnych trackera
W momencie zmiany lokalizacji ramię umieszcza swoje odniesienie na układzie współrzędnych trackera. PolyWorks automatycznie rejestruje ramię w układzie współrzędnych trackera, bez konieczności uwzględniania dodatkowych punktów odniesienia.
Dane projektu można uruchomić przez iPoda za pomocą aplikacji PolyWorks|Talisman.
„PolyWorks|Talisman™ to dla nas niezwykle przydatne narzędzie!”
W przypadku trudno dostępnych punktów testowych, takich jak punkty znajdujące się głęboko wewnątrz koła lub wału, wsparciem jest aplikacja PolyWorks|Talisman na urządzenia mobilne Apple®.
„PolyWorks|Talisman to dla nas niezwykle przydatne narzędzie!” — ekscytuje się Korkmaz. „Świetnie sprawdza się, gdy nie ma kolegi do pomocy lub gdy operator jest w trudnej sytuacji i nie ma dostępu do komputera” — mówi Korkmaz. Pomiary można uruchamiać zdalnie, a dane projektu można następnie pobrać z komputera. Technik pomiarowy może natychmiast zatwierdzić dane i wprowadzić ewentualne poprawki w przypadku błędnych pomiarów.
Korzyści
Ponieważ wiele części do pomiaru ma duże rozmiary, klienci Andritz Hydro często budują konstrukcje wokół części, by uzyskać do niej dostęp. Chociaż struktury te umożliwiają zbadanie części w całości, mają znaczącą wadę: ograniczają przestrzeń. Dlatego mierzenie tych części w obecności klienta za pomocą dużego przyrządu pomiarowego było nieraz niemożliwe lub w najlepszym wypadku prowadziło do odchyleń.
Mobilność, jaką oferuje rozwiązanie pomiarowe 3D, umożliwia przeprowadzenie kontroli jakości części dostawcy bezpośrednio w miejscu montażu, a nawet wsparcie montażu turbin w elektrowni. Praca w miejscach, gdzie przestrzeń jest ograniczona, nie stanowi już przeszkody.
Wcześniej pomiar 100-tonowej tarczy zajmował dwóm technikom nawet półtora dnia (znaczną część tego czasu poświęcano na ustawienie sprzętu pomiarowego i radzenie sobie z ograniczeniami przestrzennymi, przewodami i spawami). Dzięki rozwiązaniu pomiarowemu 3D zadanie może wykonać jeden technik w ciągu 2 godzin.
Biorąc pod uwagę coraz większe wykorzystanie PolyWorks, Korkmaz stwierdza: „Korzystając z PolyWorks zwiększamy precyzję i powtarzalność wyników pomiarów, co ma kluczowe znaczenie!”
Przyszłość PolyWorks w Andritz
Dzięki swojej niezawodności obecne techniki pomiarowe 3D mają coraz więcej zastosowań w firmie Andritz. Program jest przydatny nie tylko do kontroli jakości, ale także w produkcji części. Przed procesem lutowania komponentu Andritz używa PolyWorks i trackera laserowego Faro, aby określić prawidłowe wyrównanie wszystkich komponentów.
To studium przypadku zostało pierwotnie opublikowane w języku niemieckim przez Duwe-3d.
