Une turbine comme celle-ci et toutes ses pièces ont été scannées au laser pour obtenir un ensemble de données précis de leurs dimensions qui a été utilisé pour créer un modèle informatique de la turbine.

La numérisation laser accélère la conversion des centrales électriques au gaz naturel

Au cours de la dernière décennie, plus de 100 centrales au charbon ont été remplacées ou converties au gaz naturel, selon la US Energy Information Administration. Les principaux facteurs qui poussent les propriétaires de centrales à charbon à apporter les changements incluent des normes d’émissions plus strictes, des prix plus bas du gaz naturel et l’émergence de la turbine à gaz à cycle combiné (CCGT), une nouvelle technologie de turbine à gaz naturel plus efficace.

Les centrales CCGT sont plus efficaces que les centrales au charbon car elles utilisent la chaleur générée par la combustion du combustible pour produire jusqu’à 50% d’électricité en plus. Premièrement, le carburant brûlé dans la chambre de combustion crée des gaz de combustion qui alimentent les turbogénérateurs pour produire de l’électricité. Ensuite, la chaleur perdue de la turbine à gaz, qui est généralement perdue, est acheminée pour faire bouillir de l’eau afin de créer de la vapeur pour faire tourner un générateur de turbine à vapeur et générer de l’électricité supplémentaire.

Pour effectuer une transition efficace vers les nouvelles turbines à gaz, les ingénieurs de l’usine doivent déplacer les capteurs et les contrôles des émissions sur les turbines héritées. Pour rationaliser ce processus, de nombreux ingénieurs d’usine se tournent vers les services d’ingénierie de NVision Inc.

«Nous mesurons l’équipement à l’aide du balayage laser, puis créons des modèles 3D précis des assemblages de turbines que les ingénieurs analysent pour les meilleurs points d’installation», déclare Steve Kersen, président de NVision. «Cela peut entraîner d’énormes économies de temps et d’argent pour des projets qui auraient pris beaucoup plus de temps en utilisant des méthodes de mesure moins sophistiquées. Dans un projet récent, une centrale électrique du sud-est convertie à un système CCGT a utilisé nos services et la puissance de sortie a augmenté de 35%, et ils ont économisé plus de 250 000 $ en utilisant nos services. Et la conversion du charbon au gaz devrait réduire le CO2 émissions de moitié.

Une turbine comme celle-ci et toutes ses pièces ont été scannées au laser pour obtenir un ensemble de données précis de leurs dimensions qui a été utilisé pour créer un modèle informatique de la turbine.

Au début du processus de modernisation, des techniciens NVision ont visité le sud-est l’usine pour commencer le processus de numérisation, qui nécessitait plusieurs scanners différents, chacun adapté à une phase particulière du travail. Dans la phase initiale, ils ont utilisé le scanner laser sans contact «Large Area» de NVision pour obtenir des scans complets des surfaces externes internes et visibles de trois couvercles de turbine et des carters inférieurs «fixes». Le scanner a fourni des mesures précises et des données géospatiales sur de grandes structures et zones.

Pour le modèle de trou de bride et les surfaces internes relativement plus petits des assemblages de turbine, qui nécessitaient une collecte de données plus précise, ils ont mis un laser tracker au travail. Comme le scanner Large Area, le tracker mesure sur une grande distance mais prend des points discrets de zones où la haute précision et les détails sont la priorité.

Lorsqu’un objet est inspecté, le scanner génère un nuage de points contenant des millions de points, chacun avec x, y, z coordonnées et i, j, k vecteurs. Ces points constituent une copie exacte de la surface de l’objet, jusque dans les moindres détails. Le logiciel du scanner convertit le nuage de points en un polygone STL, qui est utilisé comme modèle pour créer des modèles CAO aux formats IGES et STEP, qui peuvent être importés dans n’importe quel logiciel CAO.

Les mesures d’autres composants de la turbine, y compris les arbres d’entraînement, les guides d’entrée, les aubes de stator et les contours du profil aérodynamique, ont été prises à l’aide du scanner HandHeld de l’entreprise, un scanner portable capable de capturer la géométrie 3D à partir d’objets de presque toutes les tailles ou formes.

Tous les scans ont été effectués en trois jours. Les données ont été converties en un assemblage entièrement aligné à l’aide de Siemens NX, un progiciel de CAO / FAO / IAO haut de gamme, qui a fourni aux ingénieurs d’usine des modèles 3D des assemblages de turbines. Les ingénieurs d’usine ont analysé les modèles pour déterminer où les capteurs et les commandes pouvaient être installés et quelles pièces ou structures devaient être repensées pour la conversion.

«Les services d’ingénierie que nous avons fournis à cette usine et à d’autres pour passer au gaz naturel réduisent le temps nécessaire pour terminer les conversions et illustrent la valeur que la numérisation optique sans contact 3D peut apporter aux entreprises», déclare Kersen. L’usine reconvertie devrait être opérationnelle en 2023.

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