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能源装备
当今世界,能源的发展,是全世界、全人类共同关心的话题,能源动力产业是国民经济的重要组成部分。新能源、新技术、新产业,一切以创新为中心。先临三维的三维数字化与3D打印技术综合解决方案,是上海电气集团、南方泵业等能源装备公司在创新之路上的选择。

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  能源工业是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱型产业,同时也是涉及多个领域高新技术的集成产业,如锅炉、涡轮机、电厂热能、风机、压缩机、内燃机、水力机械以及核能工程等。


       能源转化设备往往比较精密的,同时体积比较大,难以移动,如一些大型叶片、叶轮、安装架以及一些复杂的曲面结构等,在测量检测方面存在一些难题。如传统的三坐标、测绘仪对于采集复杂结构的面体的海量点云数据有困难,二维的光学照相则会产生数据转化过程中的误差,传统测量手段难以满足日渐提高的标准要求。能源设备的设计制造方面同样有诸多挑战,如效率低、成本高、稳定性不足、一些关键部件需要从国外进口等问题。
 

  欧美的能源设备制造公司,如通用电气、西门子,无一不在寻求和逐步使用新的测量方式和先进制造技术。如风电制造领域,面对超大的叶片尺寸和严格的尺寸公差要求,先进的非接触式三维扫描设备被广泛采用。而美国图希诺能源动力公司(Tushino Power Machine Tools)完成了超大型水电涡轮的失蜡铸造,3D打印出来的蜡模重70kg,直径150cm,且内部呈蜂窝状结构,最终铸造出来的成品重达1990KG。相比传统分叶片铸造或CNC的方式,3D打印+失蜡铸造的方式,更加高效、成本更低、涡轮的整体品质更好。


 

        针对不同的能源动力装备,先临三维提供的综合解决方案不尽相同,但是核心内容基本相通,以下部分针对风电装备做个说明,可供参考:


        风电叶片的设计、选材和工艺,是决定风电装置性能与功率的主要因素,影响到风力发电的单位成本,为了提高风机的效能和降低成本两因素,叶片的制作正向大型化发展。一般来讲,风电叶片的长度为数米,甚至十几米,如此大的尺寸,以往几乎没有合适的测量设备可以对它进行三维测量检测。而先临的三维数字技术解决方案能够很好的解决上述难题:
- 能够快速获取曲面信息,提供完整有效的叶片三维数据,与CAD设计数据对比进行检测,能有效提升能源行业大型部件的测量和检测效率,保证精度,为用户在配件修复,提升安装精度等方面带来便利。
- 可用于逆向工程,优化叶片设计,。
- 叶片通过弯曲试验分析以测量叶片的稳定性,先临三维拍照式三维扫描仪能够轻松,灵活对叶片表面的变形程度进行准确分析,为企业提供有价值的形变数据;
- 获取的三维数据可用于工程规划、吊装、装配、管道布线、方案评估、校验、布局仿真、三维可视化管理、... 等。
- 设计过程中可以3D打印等比例缩小模型,用于风洞试验、环境模拟、碰撞试验、结构仿真等测试。


 

 先临三维综合解决方案给企业带来的效益:

1. 扫描时间少,减少工厂停工时间,工作效率得到极大提高
 - 测量快速,操作时间短,相较于传统的三坐标测量方式,测量效率大大提高;
 - 使用便携式的测量设备,能够在各场所进行测量,适应大尺寸、难移动工件的扫描条件;

2. 测量全面,可获取设备及现场完整、精确的三维数据。即使是复杂的叶轮和超大尺寸物件,也能够输出详细全面的数据结果。
 - 可以对曲面复杂的,大型的物件进行全面测量,数据完整清晰,如叶轮,叶片;
 - 根据获取的数据,可为用户绘制PI&D、设备布置等专业图纸,为管理及设计人员提供完整、精确的现场三维模型; 

3.测量精度高,检测报告具体,准确
- 拥有高精度三维扫描仪及测量设备,整体测量误差小(控制在200mm×150mm范围约为0.02mm),与物件CAD数据进行对比,能够输出详细,具体,准确的误差报告,保证产品质量,有效避免代价高昂的返工时间与费用;
- 对能源行业中重要设备和管线进行全面安全检测。
- 可以进行施工和设计方案的比对
 
4. 大尺寸工件3D打印,可实现复杂构件的一体化精密铸造
-  3D打印尺寸可达150cm*75cm*55cm,满足大部分能源装备精密部件的成型需要;
-  3D打印出来的模型,还可以用于失蜡铸造;
-  等比例缩小的3D打印模型,则可以用于前期设计过程中的各种测试,既提高效率,还能降低成本。
 
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