Solution de numérisation 3D pour la maintenance et la réparation innovantes des pièces hydroélectriques

L'hydroélectricité est un excellent exemple de la façon dont nous avons appris à utiliser la nature pour produire de l'électricité et éclairer le monde. Mais maintenir ces centrales hydroélectriques en bon état de fonctionnement n'est pas une tâche facile. C'est là qu'intervient la numérisation 3D. C'est une nouvelle façon de vérifier l'état des pièces hydroélectriques et de s'assurer que tout fonctionne correctement.

La numérisation 3D avancée ne crée pas seulement des jumeaux numériques des pièces nouvellement fabriquées pour identifier les écarts, mais elle joue également un rôle essentiel dans la maintenance et la réparation de ces installations. Des énormes turbines Francis, qui peuvent peser des centaines de tonnes, aux composants complexes cachés à l'intérieur, la numérisation laser 3D garantit que chaque pièce fonctionne à son meilleur niveau, protégeant ainsi nos sources d'énergie durables pour les générations futures.

Rejoignez-nous pour explorer l'impact transformateur de la numérisation 3D sur la maintenance et la réparation des pièces hydroélectriques.

Les stations hydroélectriques varient en taille, mais celles du côté plus grand du spectre sont impressionnantes. Les pièces sont massives. Une turbine Francis, le type le plus courant aujourd'hui, peut peser 200 tonnes et mesurer près de huit mètres de diamètre.

La taille imposante des pièces hydroélectriques complique la maintenance. Il n'est pas facile de trouver une pièce de remplacement en stock. Lorsqu'une pièce se casse, il faut réparer les pièces existantes pour maintenir les stations en fonctionnement. Ce processus nécessite des compétences et du temps. Vérifier régulièrement l'usure, rétroconcevoir des sections de remplacement, s'assurer d'un soudage correct, usiner les pièces dans la forme prévue… Ce n’est pas une mince affaire.

Les entreprises visionnaires ont découvert que les nouvelles technologies pouvaient leur permettre d'améliorer l'efficacité et la précision de ce processus. Leur arme secrète ? La numérisation 3D.

Matthew Percival, un fournisseur de services de numérisation basé au Canada, a été témoin de cette tendance de première main. Au cours de la dernière décennie, son entreprise 3DRE est devenue le spécialiste en numérisation incontournable pour de nombreuses installations hydroélectriques en Colombie-Britannique, et Percival lui-même a traité des centaines de pièces hydroélectriques.

Récemment, il a mis ses compétences au service d'une centrale où la pierre ponce causait des dommages importants. L'installation utilise des flux de travail de numérisation 3D pour deux étapes différentes : vérifier l'usure et la réparation d'une pièce spécifique, et numériser la pièce existante pour de futurs remplacements.

Flux de travail à balayage 3D pour les pièces hydroélectriques

La pierre ponce est constituée de particules abrasives formées lorsque de la roche fortement chauffée et sous haute pression est éjectée rapidement d'un volcan. « La pierre ponce dans l'eau use toutes les portes de régulation, les roues hydrauliques et d'autres pièces. Elle fait même des trous dans les roues hydrauliques. L'usine devait retirer les pièces endommagées de la turbine, y souder ou installer une nouvelle plaque, puis usiner la soudure à la bonne épaisseur », explique Percival.

Un scanner laser 3D portable et Geomagic Control X ont été utilisés pour inspecter un tube de décharge, un grand élément situé à la sortie d'une turbine qui diminue la vitesse de sortie de l'eau, ainsi que les portes de régulation, des plaques en forme d'aile à l'avant d'un générateur qui permettent ou bloquent le flux d'eau vers la roue de la turbine.

Le scanner choisi par 3DRE était le système TrackScan-P de SCANTECH, qui dispose d'un traceur optique permettant de mesurer de grandes pièces avec ou sans cibles. 3DRE a dû soulever la pièce pour capturer sa face inférieure, et les cibles leur ont permis de déplacer et scanner la pièce en même temps. Deux personnes ont terminé la numérisation en 3 heures, avec un espacement de points de 2 mm et un total de 11 millions de points de données.

Pour identifier les signes d'usure sur le tube, Percival a créé une carte de déviation. Il a chargé les données de numérisation dans Control X, utilisé la commande Plot, et appliqué une épaisseur minimale de -1 mm et une épaisseur maximale de 15 mm pour générer la carte de couleurs ci-dessous.

« Je savais que la pièce avait été conçue avec une épaisseur de paroi de 10 mm et cette information a servi de base pour l'inspection. J'ai trouvé un revêtement à l'intérieur, ce qui se reflète dans l'épaisseur de paroi de 11,5 mm. À partir de ces données, nous avons pu déterminer qu'il n'y avait pas d'usure significative sur le tube de décharge lui-même », explique Percival.

Ingénierie inverse 3D pour les modèles tels que construits
En plus de l'inspection du tube, la centrale hydroélectrique souhaitait créer son modèle tel que construit, qui montrerait la pièce exactement telle qu'elle existe en service. Ce type de modèle pourrait être utilisé à l'avenir pour reproduire le tube de décharge une fois que la réparation ne sera plus viable.

« Lorsque des parties d'un tube de décharge s'usent, on ne peut pas simplement en commander une nouvelle auprès d'un fabricant, car chaque partie d'un tube de décharge varie et ses extrémités sont coulées sur place dans l'installation où il est utilisé. Il faut numériser en 3D une pièce usée et recréer une pièce telle que construite », explique Percival.

Pour créer le modèle CAO tel que construit, Percival a utilisé Geomagic Design X, un logiciel Oqton pour faciliter l'ingénierie inverse 3D. En utilisant le dessin comme référence, il a modélisé le corps en utilisant la fonctionnalité Design Intent, puis a modélisé les extrémités telles que construites, car les extrémités de raccordement sont fixes dans le béton et ne bougent pas.

Enfin, il a exporté le fichier avec l'option Live Transfer et a créé les dessins de fabrication. Le modèle sera utile pour créer et usiner les pièces de remplacement.

Numérisation 3D d'une porte de régulation
Alors que la numérisation 3D du tube de décharge n’a montré aucun signe d’usure, les portes de régulation racontaient une autre histoire. « Les portes de régulation s’usaient à cause de la pierre ponce dans l’eau. Elles avaient été réparées, et nous avons numérisé pour inspecter cette réparation et voir si elle avait été usinée correctement », explique Percival.

Le soudage est utilisé pour réparer ces grandes pièces, mais il entraîne souvent un excédent de matériau autour de la zone soudée. Ce matériau est ensuite usiné pour obtenir une forme finale qui correspond au modèle CAO. La numérisation laser 3D est utilisée pour vérifier si le processus a donné la bonne forme.

L'évolution des scanners et des logiciels de numérisation 3D avancés offre une meilleure rentabilité et des capacités élargies pour les centrales hydroélectriques. À mesure que ces technologies deviennent plus perfectionnées, un plus large éventail d'utilisateurs sera en mesure de relever d'énormes défis de fabrication, peu importe leur complexité.

Source: Sanage 3D et énergie renouvelable - Comment les usines hydroélectriques exploitent la conception géomagique X et le contrôle x pour l'entretien et la réparation