Dimensional Engineering

Case study

Движущиеся цели

PolyWorks помогает сохранить нагрузку электростанции GE

Extreme Fab, Inc. – это компания, занимающаяся производством металлоконструкций, обладающая инструментами и навыками для создания крупногабаритного оборудования для нефтегазовой, энергетической и автотранспортной промышленности. Одним из ключевых клиентов компании является GE Aero Energy; GE Aero Energy дает предприятиям и населенным пунктам по всему миру возможность вырабатывать надежную и эффективную электроэнергию в точке потребления или вблизи нее, в любое время –- в сети или за ее пределами.

Используя самые разные виды топлива, газовая турбина FlexAero LMS100 производства GE Aero Energy вырабатывает до 100 мегаватт электроэнергии с КПД преобразования 44%. Созданная для быстрого развертывания и установки в изолированных местах, таких как удаленные деревни, буровые площадки или районы бедствий, эта уникальная турбина представляет собой силовую установку в коробке. Пакет LMS100 включает турбину, газовую турбину и компрессор. Все они поставляются в смонтированном и предварительно собранном виде. В этой сложной инженерно-технической конструкции используются большие высокоточные салазки.


Когда дело доходит до обработки салазок для GE Aero Energy, Extreme Fab сотрудничает с компанией Dimensional Engineering, которая предоставляет услуги по сбору трехмерных цифровых данных, проектированию и анализу для решения задач проектирования и производства в широком спектре отраслей и приложений.
 

The LMS100 aeroderivative gas turbine supplies up to 100 megawatts of electricity.


Rendering of the 60 x 25 foot, precision-machined skid. Bearing surfaces (green) are machined to +/- 0.002” flatness.

«Доставка салазок в одну сторону стоит тысячи долларов, поэтому, если их придется возвращать в Extreme Fab для доработки, одни только дополнительные транспортные расходы могут составить десятки тысяч долларов». 


Machinists make adjustments to the one-ton field machining system.

Задача

Имея размеры 60 на 25 футов (18,3 х 7,6 м), салазки LMS100 имеют точно обработанные опорные поверхности и монтажные отверстия. Малейшее отклонение при обработке может снизить эффективность работы электростанции, выход энергии и срок службы. По словам Уильяма Боннера, управляющего директора Dimensional Engineering, «для монтажных площадок требуется плоскостность +/- 0,002" и высота подъема +/- 0,005" относительно всех мест по всей длине салазок, составляющей 60 футов (18,3 м)».


Обработка большого объекта с такой точностью – нелегкая задача, но обработка салазок еще сложнее. «Они движутся и никогда не бывают статичными», - говорит Боннер. Производственные системы механической обработки весом в одну тонну сидят на салазках, делая точные разрезы. «Каждый раз, когда вы ставите фрезу на салазки, они прогибаются, потому что ее вес распределяется неравномерно».

Во время выполнения этого проекта продолжительностью 10 дней, по 12 часов в день, операторы перемещают оборудование, и от этого монтажные площадки поднимаются, опускаются и поворачиваются из стороны в сторону.


Еще одним фактором, осложняющим работу, является термальное расширение. При значительных колебаниях температуры до 50°F (10°C) в течение 24 часов салазки каждый день увеличиваются и сжимаются. 


«Роль Dimensional Engineering заключается в том, чтобы контролировать настройку и определять углы и заглубление резака, чтобы Extreme Fab мог обеспечить точность, которая необходима GE», - говорит Боннер.


Если салазки прибывают в GE и не отвечают требуемым спецификациям, это часто приводит к серьезным последствиям. «Доставка салазок в одну сторону стоит тысячи долларов, поэтому, если их придется возвращать в Extreme Fab для доработки, одни только дополнительные транспортные расходы могут составить десятки тысяч долларов», - объясняет Боннер. Если переделка влияет на производственные графики, несоответствие требованиям может также повлечь за собой значительные штрафы.
 

Решение

С каждым движением машины, перед каждым резанием и после каждой операции Dimensional Engineering дает Extreme Fab точные измерения для размещения фрезы, положения резака и положения заготовки относительно статического, свободного состояния салазок. Без этого контроля измерений соблюдение спецификаций GE было бы непростым или даже невозможным.


Боннер сказал, что он отдает предпочтение лазерным трекерам FARO и программному решению InnovMetric PolyWorks|Inspector™. «Мы используем лазерные трекеры для получения точных измерений, а PolyWorks® – для изучения и управления собранными данными для управления постоянно меняющимся проектом», - говорит Боннер.


Команда Боннера, состоящая из двух человек, начинает работу с базового выравнивания салазок в свободном состоянии. Используя 50 контрольных целей, приваренных к заготовке, лазерный трекер измеряет базовые элементы салазок, а PolyWorks используется для создания мировой системы координат. Затем PolyWorks дает возможность создать нескольких локальных систем координат, которые позволяют команде изолировать движение на отдельной монтажной площадке, сохраняя связь со всеми салазками.

«Если бы мы не могли контролировать измерения с учетом изменения положения трекера, это привело бы к большим проблемам».

После позиционирования и выравнивания фрезы команда Боннера измеряет занос и положение резака, чтобы обеспечить точное местоположение, которое операторы используют для программирования глубины и угла разреза. Когда операция завершена, измерения проводятся еще раз для проверки разреза перед следующим прохождением.


Поскольку смещение меняется в зависимости от температуры, команда Dimensional Engineering обрабатывает все данные измерений, используя функции динамической температурной компенсации, которые предлагает PolyWorks. Эта регулировка в сочетании с точным расположением обрабатываемой детали позволяет операторам программировать траектории резака относительно салазок в стабильном температурном режиме, а не в его текущем, динамически изменяющемся положении.


Из-за размера салазок и для обеспечения прямой видимости лазерные трекеры FARO перемещаются десятки раз за 10-дневный проект. Это вводит еще одну переменную в процесс точной обработки. Чтобы убедиться, что все измерения точны по отношению ко всем позициям трекера, команда Боннера использует мобильное устройство PolyWorks и связывание в реальном времени. Боннер говорит: «Если бы мы не могли контролировать измерения с учетом изменения положения трекера, это привело бы к большим проблемам».


Для завершения проекта проводится окончательная проверка, чтобы подтвердить, что салазки соответствуют спецификациям GE. «Мы проверяем и сертифицируем каждое измерение как во время проекта, так и перед отгрузкой», - добавляет Боннер.


Final inspection results confirm flatness on a mounting surface.


The finished skid being prepared for transport to GE.

Преимущества

«Без использования лазерного трекера и решения PolyWorks|Inspector невозможно было бы достичь такого уровня точности и надежности, по крайней мере, количественно, - говорит Боннер. - Мы выполняем эту работу в течение шести лет и обработали более 50 салазок. Их еще ни разу не приходилось возвращать для переделки». За эти шесть лет у Dimensional Engineering было только два отчета о несоответствии требованиям (NCR): В первом случае это было одно отверстие, выходящее за пределы допуска, а во втором – противоречивые спецификации на чертежах салазок.


Dimensional Engineering применяет тот же процесс и те же инструменты для других крупномасштабных проектов, включая вспомогательные компоненты для пакета LMS100, такие как интеркулер. «Метод салазок используется для позиционирования двух 50-футовых опорных балок радиатора во время их сварки, 120 отверстий на монтажном фланце радиатора и параллельности на впускном и выпускном фланцах», - объясняет Боннер. - Без точных измерений, которые мы получаем благодаря лазерному трекеру FARO и PolyWorks, радиатор не поместился бы в интеркулере, и интеркулер нельзя было бы должным образом установить с турбиной LMS100».


PolyWorks позволяет Dimensional Engineering сделать движущиеся цели управляемыми, а масштабную обработку – предсказуемой.