SCANTECH의 3D 스캐닝 기술을 활용한 수력 터빈 러너 품질 관리 강화

수력 터빈 러너는 수력 발전 장치의 핵심 구성 요소로, 물 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 역할을 합니다. 러너는 블레이드와 허브 등으로 구성되며, 각 요소는 터빈의 에너지 변환 효율과 구조적 안전성에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 러너의 품질 관리는 발전 효율과 장비 수명을 보장하는 데 필수적입니다.

제조된 수력 터빈 러너는 운용 중 침식과 공동 현상으로 인해 마모가 자주 발생하기 때문에 정기적인 점검이 매우 중요합니다. 정기적인 점검은 문제를 조기에 발견하여 고장으로 이어질 수 있는 결함을 신속히 감지하고 예방 조치를 취하는 데 필수적입니다.

ANDRITZ는 수력 발전소, 펄프 및 제지 산업, 금속 가공 및 철강 산업, 그리고 친환경 에너지를 중점으로 하는 분야를 위한 플랜트, 장비, 자동화 솔루션 및 서비스를 제공하는 글로벌 기업입니다.

이번 사례의 경우, ANDRITZ는 품질 관리를 위해 정밀한 측정이 필요한 대형 러너를 검사하기 위해 SCANTECH의 3D 솔루션을 도입했습니다.

4미터 길이의 수력 터빈 러너 검사

이번 측정 대상은 수력 터빈 러너로, 정밀 가공된 강철 주조 부품입니다. 직경 4320mm의 대형 부품으로, 작동 중 발생하는 강한 힘을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 또한, 무게가 약 1000kg에 달해 상당한 견고함을 갖추고 있습니다. 이러한 러너의 검사는 구조적 안정성을 보장하고, 발전 시스템 내에서 최적의 성능을 유지하기 위해 필수적입니다.

3D 스캐닝 검사를 위한 기술 요구 사항

이번 검사에서는 최대 0.03mm(30μm)의 높은 정확도가 요구되었습니다. 이는 러너의 복잡한 형상을 정밀하게 캡처하고, 잠재적인 결함을 정확하게 식별하기 위해 필수적입니다. 또한, 전체 스캐닝 과정은 2시간 이내에 완료되어야 하며, 높은 품질을 유지하면서도 효율성을 극대화해야 하는 작업이었습니다. 이러한 엄격한 요구 사항은 극한 환경에서 작동하는 수력 터빈 러너의 무결성과 성능을 유지하기 위해 필수적입니다.

수력 터빈 러너 측정의 과제

수력 터빈 러너를 측정하는 데 있어 가장 큰 어려움은 복잡한 기하학적 구조와 주조 결함, 균열, 공극 등의 결함을 정밀하게 평가해야 한다는 점입니다. 기존의 측정 방법은 시간이 많이 소요되며, 정확도와 반복성이 저하되는 경우가 많습니다.
또한, 부품이 회전식 장치에 수직으로 장착되어 있었습니다. 부품을 360도 회전시키면서 종합적인 스캔을 수행해야 했기 때문에 정밀한 측정이 더욱 어려웠습니다.

에너지 분야에서의 3D 검사 솔루션

스캔테크의 3D 검사 솔루션의 핵심은 KSCAN-Magic 복합형 3D 스캐너입니다. 이 스캐너는 휴대성이 뛰어나며, 블루 레이저, 적외선, 그리고 사진 측량 기술을 모두 활용할 수 있습니다. 이러한 기능 덕분에 러너의 대형 부품과 복잡한 표면을 정밀하게 캡처하는 데 특히 유용합니다.

또한, 전체 스캔 작업이 빠르게 완료될 수 있도록 설계되어 있어, 정확도를 저하시키지 않으면서도 높은 스캔 성능을 제공합니다.

놀랍게도, 스캐닝 결과는 프로젝트의 요구 기준을 충족하며, 0.03mm 미만의 높은 정확도를 달성했습니다. 이 정확도는 수력 터빈 러너가 최상의 상태를 유지하도록 보장하며, 에너지 생산에서 신뢰성과 효율성을 확보하는 데 매우 중요합니다.

스캔테크 3D 스캐닝 솔루션의 장점

대면적 스캔: 스캔테크의 KSCAN-Magic은 11개의 평행 적외선 레이저 라인이 적용된 대면적 스캔 모드를 제공하여, 수력 터빈 러너와 같은 대형 부품을 측정하는 데 최적의 솔루션으로 돋보입니다. 이 스캐너는 최대 스캔 면적이 1440mm × 860mm에 달해, 넓은 범위의 측정을 빠르고 효율적으로 수행할 수 있습니다.

정확도: KSCAN-Magic 3D 레이저 스캐너는 최대 0.020mm의 정확도로 고정밀 스캐닝 기능을 제공하며, 데이터 병합 과정에서 발생할 수 있는 오류를 효과적으로 줄입니다. 특히, MSCAN-L15 사진 측량 시스템과 함께 사용하면 더욱 높은 공간 정확도를 달성할 수 있습니다. 이를 통해 최종 3D 모델이 실제 객체의 형상과 치수를 정밀하게 재현할 수 있도록 보장하며, 이는 품질 검사 및 엔지니어링 분석에 매우 중요합니다.

효율성:
빠른 스캐닝 속도로 전체 스캔 작업을 2시간 내에 완료할 수 있습니다. 이는 시간이 중요한 산업 환경에서 특히 유리하며, 가동 중지 시간이 곧 비용으로 직결되는 상황에서 큰 장점이 됩니다.

다른 3D 스캐너와의 비교: 일반적인 핸드헬드 스캐너는 좁은 시야각(FOV)으로 인해 스캔 범위가 제한되며, 데이터 병합 과정에서 오류가 발생하기 쉬운 반면, KSCAN-Magic 핸드헬드 3D 스캐너는 뛰어난 성능을 제공합니다. 기존 3D 스캐너는 대형 부품을 스캔할 때, 특히 회전 중인 부품의 수직 위치에서 정확도를 유지하는 데 어려움을 겪지만, SCANTECH의 솔루션은 이러한 문제를 효과적으로 해결하여 보다 유연하고 원활한 3D 스캐닝을 가능하게 합니다.

Andritz Hydro Pvt Ltd는 Scantech의 3D 스캐닝 솔루션을 도입하여 대형 중장비 엔지니어링 제품의 품질 검사 효율성과 정확성을 크게 향상시켰습니다. 이 사례는 높은 정확도가 요구되는 대형 부품 스캔에서, 기존 핸드헬드 스캐너보다 KSCAN-Magic 3D 레이저 스캐너가 뛰어난 성능을 발휘함을 입증합니다.