Hidroelektrik Parçaların Yenilikçi Bakım ve Onarımı için 3D Tarama Çözümü

Hidroelektrik, doğadan elektrik üretmek için geliştirdiğimiz etkileyici yöntemlerden biridir. Ancak bu santrallerin sorunsuz bir şekilde çalışmasını sağlamak kolay değildir. İşte bu noktada 3D tarama devreye girer. Hidroelektrik parçalarının sağlık durumunu kontrol etmenin ve her şeyin düzgün çalıştığından emin olmanın yeni bir yoludur.

Gelişmiş 3D tarama teknolojisi, yeni üretilen parçaların dijital ikizlerini oluşturarak sapmaları tespit etmekle kalmaz, aynı zamanda bu tesislerin bakım ve onarımında da kilit rol oynar. Yüzlerce ton ağırlığa ulaşabilen devasa Francis türbinlerinden iç kısımlarda gizlenmiş karmaşık bileşenlere kadar, 3D lazer tarama tüm parçaların maksimum verimle çalışmasını sağlar ve sürdürülebilir enerji kaynaklarımızı gelecek nesiller için güvence altına alır.

Hidroelektrik parçalarının bakım ve onarımında 3D taramanın dönüştürücü etkisini birlikte inceleyelim.

Hidroelektrik santraller çeşitli boyutlarda olabilir, ancak büyük ölçekli olanlar gerçekten etkileyici yapılardır. Parçalar oldukça büyüktür. Günümüzde en yaygın tür olan bir Francis türbini 200 ton ağırlığında olabilir ve çapı neredeyse sekiz metreyi bulur.

Bu parçaların devasa boyutları, bakım sürecini karmaşıklaştırır. Hazır yedek parça bulmak genellikle mümkün değildir. Bir parça kırıldığında, santralin çalışmaya devam edebilmesi için mevcut parçaların onarılması gerekir. Bu süreç yetenek ve zaman gerektirir. Aşınmanın düzenli olarak kontrol edilmesi, yedek parçaların tersine mühendislik yöntemiyle yeniden üretilmesi, kaynakların doğruluğunun kontrol edilmesi, parçaların hedeflenen forma işlenmesi… Hepsi oldukça zahmetlidir.

Ancak ileri görüşlü şirketler, bu sürecin verimliliğini ve hassasiyetini artırmak için yeni teknolojilerden faydalanabileceklerini keşfetmiş durumda. Onların gizli silahı: 3D tarama.

Kanada merkezli bir tarama hizmet sağlayıcısı olan Matthew Percival, bu eğilimi yakından gözlemledi. Son on yılda işletmesi olan 3DRE, Britanya Kolumbiyası'ndaki birçok hidroelektrik tesisi için başvurulan tarama uzmanı haline geldi ve Percival yüzlerce hidroelektrik parça taradı.

Yakın zamanda, ponza taşlarının ciddi hasara yol açtığı bir hidroelektrik tesise hizmet verdi. Tesis, 3D tarama iş akışlarını iki adımda kullanıyordu: belirli bir parçadaki aşınma ve onarımı kontrol etmek ve mevcut parçayı gelecekteki yedeklemeler için dijitalleştirmek.

Hidro Parçaları için 3D Tarama İş Akışları
Ponza taşları, süper ısıtılmış ve yüksek basınç altındaki kayaların volkanik patlamalar sırasında hızla dışarı atılmasıyla oluşan aşındırıcı parçacıklardır. Percival, “Suda bulunan ponza taşları, tüm yönlendirme kapaklarını, koşucuları (runner) ve diğer parçaları aşındırıyor. Hatta koşucuların içine delikler açıyor. Tesisin hasar gören türbin parçalarını sökmesi, kaynak yapılması veya yeni plaka eklenmesi ve ardından bu kaynağın doğru kalınlığa işlenmesi gerekiyordu,” şeklinde açıklıyor.

Taşma borusu (draft tube) ve yönlendirme kapakları (wicket gate) taraması için taşınabilir bir 3D lazer tarayıcı ve Geomagic Control X yazılımı kullanıldı. Taşma borusu, türbinin çıkışında bulunan ve suyun çıkış hızını azaltan büyük bir parçadır. Yönlendirme kapakları ise türbin koşucusuna su akışını açıp kapatan kanat benzeri parçalardır.

3DRE’nin tercih ettiği tarayıcı, hedef kullanmadan veya hedeflerle büyük parçaların ölçümünü sağlayan optik takip cihazına sahip SCANOLOGY TrackScan-P sistemiydi. Parçanın alt kısmını taramak için kaldırılması gerekiyordu ve hedefler, parçayı aynı anda hareket ettirip taramaya olanak tanıdı. İki kişi, 2 mm nokta aralığında ve toplamda 11 milyon veri noktasıyla 3 saat içinde taramayı tamamladı.

Percival, taşma borusundaki aşınma izlerini belirlemek için bir sapma haritası oluşturdu. Taranan veriyi Control X'e yükledi, “Plot” komutunu kullandı ve minimum kalınlık -1 mm, maksimum kalınlık 15 mm olacak şekilde aşağıdaki renk haritasını oluşturdu.

Percival, “Parçanın 10 mm’lik bir duvar kalınlığıyla tasarlandığını biliyordum ve bu bilgi incelemenin temelini oluşturdu. İç kısımda 11.5 mm kalınlığında bir kaplama bulundu. Bu veriden, taşma borusunda önemli bir aşınma olmadığını tespit ettik,” diyor.

Tersine Mühendislik ile Gerçek Durum Modelleri (As-built)
Taşma borusunun incelenmesine ek olarak, hidroelektrik tesisi parçanın mevcut haliyle birebir modellenmesini istedi. Bu tür bir model, onarım artık mümkün olmadığında parçanın yeniden üretimi için kullanılabilecekti.

Percival, “Taşma borusunun bazı kısımları aşındığında, üreticiden doğrudan yenisini sipariş edemezsiniz çünkü her taşma borusu farklıdır ve uç kısımları tesisin içinde dökülerek yerleştirilmiştir. Bu nedenle aşınmış parçayı 3D tarayıp birebir bir model oluşturmak gerekir,” diyor.

CAD modeli oluşturmak için Percival, tersine mühendisliği kolaylaştıran Oqton’un Geomagic Design X yazılımını kullandı. Teknik çizimi referans alarak “Design Intent” özelliğiyle gövdeyi modelledi, ardından uçları mevcut halleriyle modelledi çünkü bu uçlar betona gömülüdür ve hareket etmez.

Son olarak modeli “Live Transfer” seçeneğiyle dışa aktardı ve üretim çizimlerini oluşturdu. Bu model, yedek parçaların üretimi ve işlenmesi için kullanılacak.

Yönlendirme Kapağının 3D Taraması
Taşma borusunun 3D taraması aşınma belirtisi göstermemiş olsa da, yönlendirme kapakları için durum farklıydı. Percival, “Yönlendirme kapakları sudaki ponza taşları nedeniyle aşınıyordu. Onarılmışlardı ve bu onarımın düzgün şekilde işlenip işlenmediğini kontrol etmek için tarama yaptık,” diyor.

Bu büyük parçalar genellikle kaynakla onarılır, ancak kaynak işlemi kaynak bölgesinde fazladan malzeme bırakabilir. Bu fazla malzeme işlenerek CAD modeline uygun son forma getirilir. 3D lazer tarama, bu işlemin doğru yapılıp yapılmadığını kontrol etmek için kullanılır.

Tarayıcıların evrimi ve gelişmiş 3D tarama yazılımları, hidroelektrik santralleri için daha yüksek maliyet etkinliği ve genişletilmiş yetenekler sunuyor. Bu teknolojiler daha da olgunlaştıkça, daha geniş bir kullanıcı kitlesi, karmaşık üretim zorluklarının üstesinden gelebilecek yetkinliğe sahip olacak.

Kaynak: 3D Tarama ve Yenilenebilir Enerji – Hidroelektrik Santrallerinin Bakım ve Onarım Süreçlerinde Geomagic Design X ve Control X Kullanımı