Inspection de Champ Complet d’une Bride de Fondation d’Éolienne Offshore

Résumé

Des techniciens d’une entreprise de fabrication d’équipements pour l’énergie éolienne ont réalisé la mesure et l’inspection d’une bride de grande dimension destinée à une fondation d’éolienne offshore, à l’aide du scanner 3D laser portable KSCAN-Magic et du système de photogrammétrie MSCAN-L15 de SCANTECH. L’objectif du projet était d’acquérir l’ensemble des données surfaciques de la pièce et de vérifier sa conformité aux exigences de cotation et tolérancement géométriques (GD&T). Les 120 trous de fixation de la bride ont été inspectés, permettant de relever des caractéristiques spécifiques telles que la position et la planéité.

Contexte

L’énergie éolienne, source d’énergie durable, renouvelable et propre, est de plus en plus utilisée pour la production d’électricité industrielle. Elle présente un impact environnemental nettement réduit par rapport aux sources d’énergie fossiles traditionnelles. L’énergie éolienne est exploitée à la fois dans des parcs terrestres (onshore) et marins (offshore), constitués de multiples turbines individuelles. Les coûts de construction et de maintenance des parcs éoliens offshore étant particulièrement élevés, il est primordial que les composants des turbines et des tours répondent à des exigences strictes en matière de qualité et de précision.

Objectifs du Projet

Le client dans ce cadre est Jutal Offshore Oil Service Co., Ltd., société fondée en 1995 et cotée sur le marché principal de la Bourse de Hong Kong depuis septembre 2006. Elle offre à ses clients du secteur pétrolier et gazier des solutions technologiques avancées comprenant la fabrication d’équipements, l’ingénierie offshore, la construction modulaire ainsi que des services de support technique.

Les éoliennes de grande puissance présentent des dimensions et des masses considérables, avec des composants souvent de très grande taille. La bride concernée atteint jusqu’à 10 mètres de hauteur et 6 mètres de largeur. L’entreprise souhaite procéder à la mesure et à l’inspection rigoureuse de cette bride afin d’assurer sa conformité aux exigences de cotation et tolérancement géométriques (GD&T), garantissant ainsi son assemblage précis dans la fondation d’une éolienne offshore.

Un contrôle dimensionnel par scanner laser 3D optique sera réalisé, portant notamment sur la planéité et le parallélisme des surfaces. Les diamètres des trous de fixation, ainsi que leur positionnement, leurs angles et autres paramètres critiques, devront être mesurés avec une exigence de précision de 0,1 mm pour les résultats obtenus.

Défis

Composant de Grande Envergure

La pièce, de forme cylindrique, atteint une hauteur de 10 mètres pour un diamètre de 6 mètres. La bride à mesurer est située au sommet de cette structure. La taille imposante et la hauteur considérable rendent la prise de mesures particulièrement complexe et exigeante en termes de méthodologie.

Conditions Opérationnelles Contraignantes en Atelier

Le site de production est soumis à des vibrations générées par les équipements industriels, notamment les machines ainsi que les systèmes de manutention tels que les grues et ponts roulants. Ces vibrations environnementales, inévitables, peuvent compromettre la précision des mesures, d’autant plus que l’inspection doit être réalisée directement sur le site. De plus, la présence de poussières et d’étincelles de soudage dans l’atelier constitue un environnement sévère, augmentant la difficulté du processus métrologique.

Volume Important et Exigences de Productivité

Les équipes techniques sont confrontées à un volume élevé d’opérations métrologiques, devant réaliser en un temps restreint le contrôle précis de la cotation et du tolérancement géométrique (GD&T), incluant la vérification de la position de 120 trous de fixation. Cette exigence requiert une organisation rigoureuse et une efficacité maximale.

Processus de Travail

Équipements Utilisés : KSCAN Magic + MSCAN L15

Processus de Scan :

Dans un premier temps, les données des points de référence ont été collectées à l’aide du système de photogrammétrie haute précision MSCAN-L15. Ces données ont ensuite été transférées vers le scanner 3D portable haute précision KSCAN-Magic, qui a procédé à la numérisation de la surface.

Durée du Scan : 2 heures

En procédant au scan 3D complet de la bride, le technicien a obtenu l’ensemble du nuage de points de la pièce. Grâce au logiciel 3D de SCANTECH, des valeurs précises de cotation et tolérancement géométriques (GD&T) ont été extraites. La planéité et le parallélisme des surfaces supérieure et inférieure de la bride ont été contrôlés. Par ailleurs, les positions, les angles entre deux trous de fixation ainsi que le centre et le diamètre du cercle primitif ont été mesurés avec précision.

Limites des Méthodes Traditionnelles de Mesure

Les méthodes de mesure employées par le client reposaient sur des instruments classiques, tels que la station totale électronique et le pied à coulisse. Leur incapacité à acquérir des données complètes en champ intégral, une précision limitée à environ 0,5 mm, la complexité opérationnelle ainsi qu’une faible productivité les rendent inadaptées aux exigences rigoureuses des tâches métrologiques à réaliser.

Plus spécifiquement, ces méthodes traditionnelles se limitent à la mesure de paramètres bidimensionnels, comme les distances, et ne permettent pas de caractériser les paramètres tridimensionnels associés à la cotation et tolérancement géométriques (GD&T), notamment la position précise des trous de fixation. De surcroît, la station totale électronique est incapable d’effectuer des mesures sur la face inférieure de la bride, en raison de la faible accessibilité et des contraintes dimensionnelles de cette zone.

Enfin, les vibrations environnementales et la présence de poussières compromettent significativement la qualité des mesures effectuées avec la station totale électronique, entraînant la production de rapports d’inspection non conformes aux standards et exigences du client.

Avantages de la Solution 3D SCANTECH

Haute Précision

En combinant le système de photogrammétrie MSCAN-L15, dont la précision volumétrique atteint jusqu’à 0,015 mm/m, et le scanner 3D portable KSCAN-Magic, offrant une précision pouvant aller jusqu’à 0,020 mm, les ingénieurs peuvent obtenir des résultats de mesure d’une grande exactitude.

Données Complètes en Champ Intégral

Grâce à une numérisation 3D robuste, la solution 3D de SCANTECH permet la capture complète des données tridimensionnelles, utilisables pour un archivage ultérieur. Ces données exhaustives garantissent que la pièce est conforme, assurant ainsi son ajustement précis dans la fondation.

Insensible aux Conditions Environnementales Exigeantes

Conçu avec un algorithme robuste et fabriqué en alliage d’aluminium de qualité aérospatiale, le KSCAN-Magic reste insensible aux vibrations, à la poussière et aux étincelles présentes sur le site. Portable et léger, il peut être facilement transporté pour accomplir les tâches de mesure. Ces caractéristiques robustes font du scanner 3D KSCAN-Magic une solution optimale pour la mesure sur site.

Données Intuitives pour l’Inspection et la Maintenance

Grâce à un logiciel d’analyse professionnel, les utilisateurs obtiennent des données et rapports à la fois intuitifs et complets. Ces informations servent de référence aux techniciens pour élaborer des plans de réparation adaptés. En s’appuyant sur des analyses statistiques approfondies, ils ont réduit le nombre d’interventions correctives tout en améliorant leur efficacité.