유지보수를 위한 높은 곳에서 풍력발전기 날개 3D 스캔
풍력 터빈의 로터 위에서 작업하는 두 명의 직원
풍력 터빈과 전체 풍력 발전기의 유지 관리는 어려운 과제입니다. 일반적으로 풍력 터빈은 20년 동안 작동하도록 설계되어 있습니다. 그 20년 동안 모든 기상 조건과 과부하를 겪지만, 현대적인 획득 기술과 고급 수치 모델를 통해 이러한 문제를 해결하고 연간 에너지 생산량으로 전환할 수 있습니다.
생산에 최적화하기 위해 작동 조건을 자세히 이해하고 이를 기반으로 정기적으로 유지 관리를 해야 합니다. 관리 목표는 마모를 제어하고 터빈 구조 및 구성 요소의 무결성을 손상시킬 수 있는 예기치 못한 진동이나 취약점의 생성을 방지함과 동시에 전력 생산을 극대화하는 것입니다.
스페인 기업인 Nabla Wind Power는 풍력 발전기의 수명 연장, 성능 개선 및 유지 관리 최적화를 위해 고유한 기술을 보유하고, 다기술적인 솔루션을 제공하는 독립 서비스 공급업체인 Nabla Wind Hub 그룹에 속해 있습니다.
"혹독한 환경에서의 디지털화 작업 과정"
2020년에 Nabla Wind Power는 풍력발전기 날개를 확장하여 기존 설비의 기능을 10% 향상시켰습니다. 이 작업을 위해서는 날개 하나의 마지막 미터를 디지털화하여 이후에 블레이드 확장을 설계할 수 있도록 해야 했습니다. 첫 번째 시도에서는 지상 레이저 스캐너가 디지털화를 위해 사용되었습니다. 그러나 Nabla는 측정의 정밀도가 매우 중요했기 때문에 대체 솔루션을 찾기 시작했고, 결국 크레아폼(Creaform)에 지원 요청했습니다.
스캔 준비: 블레이드에 목표물을 붙이는 직원
이 작업에 가장 적합한 휴대용 3D스캐너는 크레아폼의 핸디스캔 블랙(HandySCAN BLACK)이었습니다. 동적 참조 기능 덕분에 열악한 환경에서도 정밀하게 디지털화할 수 있습니다. 또한, 진동은 결과에 영향을 미치지 않으며 측정의 불확실성은 1밀리미터보다 훨씬 적습니다. 이 작업이 풍력 터빈에서 직접 실현되어야 했기 때문에, 크레아폼 애플리케이션 엔지니어는 Asaken 기업의 두 명의 산업 등반가를 교육하고 그들에게 핸디스캔(HandySCAN 3D) 사용법을 가르쳤습니다. 그런 다음 등반가는 130미터의 풍력 발전기의 꼭대기까지 올라갔고 허브에서 나와 지상 65미터까지 하강해야 했습니다.
가장 먼저 할 일은 마지막 7미터에 있는 회전 날개 중 하나에 타겟을 붙이는 것이었습니다. 이 타겟은 핸디스캔(HandySCAN 3D) 스캐너 사용을 위한 기준점으로 인식됩니다. 그런 다음 3D스캔을 시작했습니다. 산업 등반가 중 한 명은 노트북을, 다른 한 명은 스캐너를 다뤘습니다. 한편 크레아폼 애플리케이션 엔지니어는 팀뷰어(Teamviewer)를 통해 스캐닝이 잘 되고 있는지 확인했습니다.
이 높이에서는 항상 바람이 문제가 됩니다. 강풍으로 인해 작업이 중단해야 할 정도로 바람이 많이 불기도 했습니다. 또한 로터가 막혀 수직 위치로 이동할 수 없는 등 풍력발전기 자체의 몇 가지 기술적인 문제가 스캔 프로세스를 방해하는 일도 있었습니다. 이러한 고난을 극복하고 마침내 스캔이 성공적으로 수행되었습니다.
2명의 직원이 핸디스캔 블랙(HandySCAN BLACK) 휴대용 3D스캐너와 노트북을 사용하여 풍력발전기 날개에 고정된 로프에 의존하면서 높은 고도에서 부품을 성공적으로 스캔했습니다. 사용된 크레아폼 소프트웨어는 VXelements의 모듈인 VXmodel입니다. VXmodel는 후처리 소프트웨어로, 메쉬를 최적화하여 작업자가 3D데이터를 최종 완성하고 결과적으로 역설계 워크플로에서 용이하게 사용할 수 있도록 도와주는 독창적인 지원 솔루션입니다. 이렇게 생성된 .stl 파일은 역설계를 위해 카티아(CATIA)로 전송하여 작업했습니다.
풍력 터빈 블레이드 3D스캔 데이터
CATIA에서 역설계된 풍력 터빈 블레이드의 CAD 데이터
Nabla의 운영 책임자인 Eder Murga는 결과에 매우 만족했습니다.
“제공된 서비스는 크레아폼과 Asaken 모두에서 전문적으로 이루어졌습니다. 혹독한 여건과 강풍으로 인한 많은 중단에도 불구하고 관계자 모두 큰 유연성으로 여건의 변화에 대처했고, 결국 우리는 완벽한 결과를 얻을 수 있었습니다. 핸디스캔(HandySCAN 3D)과 같은 휴대용 동적 참조 측정 시스템은 열악한 환경에서 이러한 측정을 수행할 수 있는 유일한 방법입니다.”
출처-크레아폼 블로그
https://www.creaform3d.com/blog/at-lofty-heights-3d-scan-of-a-wind-turbine-blade/