Table of Contents

وقد كان التفتيش على مكونات محطات توليد الطاقة عملية حاسمة ومع ذلك، معتمداً على القياسات اليدوية، وعمليات التفتيش البصري، والنماذج المادية التي تستهلك الوقت وتواجه الأخطاء، غير أن تكنولوجيا المسح ٣ دال اليوم تغيرت بصورة أساسية كيف تحافظ المرافق ومشغلو النباتات على أضخم أصولهم الحيوية، ومن خلال استيعاب ملايين النقاط الدقيقة للبيانات في ثوان، ينتج عن أجهزة المسح الضوئي نماذج رقمية تسمح للمهندسين بالكشف عن وجود اختلالات.

الفوائد الأساسية لمسح 3D لتفتيش محطة توليد الطاقة الكهربائية

إن اعتماد مسح ثلاثي الأبعاد في عمليات تفتيش محطات توليد الطاقة يعطي مزايا ملموسة تؤثر مباشرة على موثوقية التشغيل وكفاءة التكلفة، ويلي ذلك فحص الفوائد الرئيسية الأربعة، التي يتجاوز كل منها بكثير أساليب التفتيش التقليدية.

تعزيز الاستحقاق وإعادة التكرار

ويخضع قياسات الحاسب والأشرطة اليدوية للخطأ البشري، ودرجة الإرهاق، وتقنية غير متسقة، ويلتقط جهاز مسح بالليزر 3D، على النقيض، الهندسة الدقيقة بالدقة دون الملليمترية، وينتج سحابة يمكن إعادة قياسها وتحليلها رقميا، وهذا المستوى من الدقة له قيمة خاصة بالنسبة لعناصر عالية التسامح مثل " اللوحات المزروعة " ، ولا دليل للضغط.

الكفاءة الزمنية والحد من مدة التعليم

أما رسوم محطات توليد الطاقة فهي مقررة قبل أشهر، وكل ساعة من ساعات العمل المخفضة تبلغ عشرات الآلاف من الدولارات في الجيل المفقود، ويمكن أن يغطي جهاز مسح ثلاثي الأبعاد واحداً جزءاً كبيراً من توربين البخار أو الغلاة في ساعات بدلاً من أيام، ولا يُستخدم في عمليات جمع البيانات إلا بعد خلافات، وكثيراً ما لا يتطلب تقلصاً في مرحلة التفتيش من التجاوز بنسبة تصل إلى 40 في المائة، عندما يقترن ببرمجيات الآلية لتجهيز البريد.

التجارب غير المدمرة بدون مضايقة

إن أساليب الاختبار غير التدميري التقليدية مثل الاختبارات غير الصوتية والأشعة هي أساليب أساسية ولكنها تتطلب في كثير من الأحيان نقاط الوصول إلى العناصر، أو مواد الضم، أو إنشاءات المنطقة المحمية. ويكمل المسح الآلي 3D هذه التقنيات بتوفير بيانات قياسية جغرافية كاملة دون أي اتصال، وبالنسبة للداخليات التي يصعب الوصول إليها، مثلاً، داخل صفحة أنبوبية لصرف التحاليل الحرارية أو المسار الصارخ للهياكل الأساسية القائمة.

السجلات الرقمية وإدارة دورة الحياة

وكل فحص ينتج نموذجاً رقمياً دقيقاً دقيقاً ودقيقاً من حيث البعد لعنصر المكوّن في لحظة معينة من الزمن، وبإحراق هذين التوأم عبر مراحل متعاقبة، يقوم مهندسو النباتات ببناء تاريخ طويل الأجل من اللبس والتآكل والتشوه، وهذه المجموعة تدعم نماذج الصيانة المتوقعة: عندما يقارن التوأم الرقمي من السحب الحالي بقطعة من العمر تكون مفيدة قبل عامين، يمكن تقدير الانحرافات الكمية واستقراءتها للتنبؤات.

How 3D Scanning Works in the Power Plant Environment

ويساعد فهم ميكانيكيي المسح 3D المشغلين على اختيار التكنولوجيا المناسبة لكل تحد من تحديات التفتيش، وفي إطار محطة توليد الطاقة، يجب أن يواكب الماسحات الظروف الصعبة: ارتفاع درجات الحرارة المحيطة والبخار والغبار والأسطح المعدنية المعكسة، وتُصمم النظم الحديثة لهذه التصلبات، ولكن المبادئ الأساسية لا تزال متسقة.

التعثر في لازر والوقت في الطيران

ومعظم الماسحات الصناعية من ثلاثية الأبعاد تنقسم إلى فئتين، وتضع أجهزة المسح اللزري خطاً ليزرياً على الجسم وتستخدم آلة تصوير لقياس التشويه الذي يحدثه الخط في اتجاه السطح، وتورد هذه الطريقة درجة عالية من الدقة (منها في كثير من الأحيان 20 ميكروغرام) وهي مثالية بالنسبة لمكونات صغيرة إلى متوسطة الحجم مثل الأشعة السحابية أو مقاعد الصمامات.

Structured Light and Blue-Light Scanning

وبالنسبة لأجزاء كبيرة جداً لجهاز مسح ثلاثي مجهز بالمقعد، ولكنها تتطلب حلاً أعلى من نظام ليدار، فإن الضوء المنظم يقدم حلاً، ويضع مُسجّل مُنظّم للشبكة على سطح المكوّن، ويسجل أحد الكاميرات أو أكثر كيف يُشوّه النمط، ويعيد الحاسوب بعد ذلك بناء شكل ثلاثي الأبعاد من التشوهات، ويقاوم التلويث الآلي في بيئة ملائمة للضوء.

تجهيز البيانات والجيل النموذجي

وتحتوي بيانات المسح السريع على " سحابة نقطة " تحتوي على ملايين (أو بلايين) من الإحداثيات التي وضعتها الوكالة اليابانية للتعاون التقني، وتنسق البرامجيات المتخصصة المسح المتعدد من زوايا مختلفة، وتصف الضوضاء، وتضع النقاط في نموذج متعدد اللغات، وتقارن البرمجيات القائمة على التدقيق هذه بنموذج البرمجيات الأصلي للوحدة، وتظهر حالات الانحراف في " خرائط التسخين " المزودة باللون.

أنواع الـ 3D من الـمـكانين المستعملين في عمليات التفتيش على محطات توليد الطاقة

ويتوقف اختيار الماسح الضوئي الصحيح على حجم العنصر، والدقة المطلوبة، والظروف البيئية، واحتياجات النقل، وينبغي لمديري النبات والمشرفين على تكنولوجيا المعلومات أن يقيّموا الفئات التالية.

أجهزة مسح لاسر للمكونات الكبيرة

أجهزة مسح الليزر المتحركة، مثل FARO Focus أو Leica RTC360، هي أجهزة تعمل لمسح غرف المغلي، وصدر البخار، ومولدات توربين كاملة، ويمكنها أن تستوعب ما يصل إلى مليوني نقطة في الثانية مع دقة مقطع من الرصاص، ويعني نطاقها الطويل (حتى 130 مترا) أن بإمكان المشغل أن يفحص الطابق الأرضي ويلتقط الفرن الرئيسي من داخل سفينة كبيرة.

أجهزة مسح محمولة من أجل الفضاءات المتطايرة

وعندما تقع المكونات في مناطق مكتظة - بين صفائح من أنابيب مبادلات الحرارة، داخل المسكنات ذات الحوائط، أو على أساس مسح ليزر مائل باليروسات المحتوية على التربينات، مثل شبكة " كرايفور هاند " (Caform HandySCAN) توفر النطاق والدقة اللازمين، ولا تستخدم هذه الأجهزة كاميرات متعددة وتقاطع ليزر لتتبع موقعها فيما يتعلق بالقطاع، ولا تتطلب أي أسلحة هندسية خارجية.

أشعة فوتوغرافية ومسح مزود بالأجهزة المحمولة

وبالنسبة للهياكل الخارجية مثل أبراج التبريد، والوجبات الخفيفة، والمستقبل الحراري بالطاقة الشمسية، والتصوير الضوئي (يستخدم صورا عالية الاستبانة وبرامجيات للترميز) أو اللوغاري المجهزة بطائرات الليدار المزودة بطائرات الهليكوبتر، يمكن أن تغطي بسرعة مناطق شاسعة، وتنتج أجهزة دبابية مزودة بمعدات الترددات الحرارية العالية نماذج مسحية من 3 دي تستخدم في رصد الصحة الهيكلية، وتتبع التشريح، والتخطيط للنفقات.

الأثر على صيانة محطات توليد الطاقة وسلامتها

وتظهر القيمة الحقيقية للمسح 3D عندما تدمج نواتجه في تدفقات العمل المتعلقة بالنفقة وبروتوكولات السلامة، وتفيد المرافق التي اعتمدت بالكامل استراتيجيات التوأم الرقمي عن تخفيضات قابلة للقياس في وقت العمل غير المخطط لها، وانخفاض عدد الإصابات التي تصيب العمال، وانخفاض التكلفة الإجمالية للملكية.

الصيانة الوقائية

وبدلا من الاعتماد على فترات ثابتة لإصلاحها، فإن المسح 3D يتيح الصيانة القائمة على الظروف، فعلى سبيل المثال، قد يكشف مسح مضخة مياه التغذية بعد 10 آلاف ساعة من العمل عن تآكل في المسار الذي يمضي فيه، في ظل التسامح، أسرع مما كان متوقعا، ومن المسلّح أن بيانات الاتجاهات هذه، يمكن لمخططي الصيانة أن يحددوا الاستبدال خلال العطلة المقررة القادمة بدلا من انتظار حدوث فشل.

تحسين سلامة موظفي التفتيش

وتوجد العديد من مكونات محطات توليد الطاقة في بيئات خطرة: داخل خطوط البخار الحية، بالقرب من الآلات التناوبية، أو في السفن المحصورة أو في المرتفعات. ويزيل المسح الضوئي 3D الحاجة إلى وجود مفتش للوصول المادي إلى تلك المناطق، ويمكن للمسح الضوئي على عمود البخاري أو الزحف الآلي أن يلتقط البيانات من داخل أنبوب المغلي بينما يظل المشغل بعيدا عن المسافات الآمنة.

ضمان الجودة للإصلاحات والاستبدالات

وبعد إصلاح أو استبدال عنصر ما، يقدم المسح 3D، سجلا موضوعيا يمكن قياسه كميا لجودة العمل، مثلا، يمكن مسح النفقة اللحامية على رئيس جهاز التسخين للتحقق من أن الصورة تفي بمظروف التصميم الأصلي، وأنه لا توجد تشوهات غير دقيقة أو غير صحيحة، وهذا السجل الرقمي دليل على التوافق مع الوكالات التنظيمية ويمكن إرفاقه بالرجوع إلى تاريخ الاحتفاظ بالأصول في المستقبل.

التكامل مع التكنولوجيات الرقمية الأخرى

ولا يعمل المسح 3D بمعزل عن الآخر، بل يغذي نظاما إيكولوجيا أوسع من الأدوات الرقمية التي تضاعف قيمتها بالنسبة لعمليات محطات توليد الطاقة.

الاستخبارات الفنية للكشف عن الاصطدامات

ويمكن تدريب خوارزميات التعلم الماكنة على التعرف على العيوب المشتركة - المسارات، والحفر، وترقيق الجدار، والتشويه الجغرافي - اللامتوج مباشرة من بيانات السحب أو الميوش، ومن خلال آلية الفحص الأولي، تخفض منظمة العفو الدولية الوقت الذي يقضيه المهندسون في استعراض آلاف الفحوصات وتساعد على ضمان عدم إغفال أي خلل، وتقدّم بعض البرامج التجارية بالفعل " مساعدي التفتيش " الذين يبرزون مجالات الانحراف.

الواقع الافتراضي لعمليات التفتيش عن بعد القذفية

وبمجرد إنشاء توأم رقمي، يمكن تحميله في بيئة واقعية فعلية، ويمكن للخبراء عن بعد في مركز هندسي مركزي أن " يرحلوا " من خلال النموذج، ويفتشوا نفس النقطة التي يستخدمها الفريق الموقعي، ويوضحوا النتائج في الوقت الحقيقي، وهذه القدرة قيمة خاصة بالنسبة لمصانع المواقع النائية أو لنشر خبرات متخصصة دون تكاليف سفر، وخلال القيود التي يفرضها مركز البحوث الدولية في عام ١٩، استمر عدد من مشغلي الصيانة الرقمية في إرسال موقع VR.

التكامل مع نظم إدارة الأصول في المؤسسة

وتربط أحدث البيانات المتعلقة بالمسح الضوئي للبيانات مباشرة في نظام إدارة الصيانة المكمّل أو برمجيات إدارة الأصول في المؤسسة، وبالنسبة لكل من الأصول، يصبح التوأم الرقمي مصدرا غنيا للبيانات المتعلقة ببرامج الموثوقية، والتغييرات الجيولوجية المكتشفة في المسح الضوئي تؤدي تلقائيا إلى أوامر العمل أو الإخطارات عندما تتجاوز العتبات، وهذا التدفق غير المتناثر من بيانات التفتيش إلى العمل هو السمة الرئيسية لمنظمة حديثة للتعهد الرقمي.

التحديات والنظر في المسألة

ورغم الفوائد العديدة التي حققها، فإن نشر مسح ثلاثي الأبعاد في محطات توليد الطاقة ليس بدون عقبات، إذ إن الاعتراف بهذه الصفة يساعد المنظمات على التخطيط للتنفيذ الناجح.

الاستثمار والتدريب الأوليان

ويمكن أن تكلف الماسحات الضوئية العالية الدقة من 000 30 دولار إلى أكثر من 000 150 دولار، وتضيف مجموعات النظم الكاملة (بما في ذلك البرامجيات والتدريب والدعم) نفقات إضافية، غير أن عائد الاستثمار يتم عادة في إطار مرحلتين رئيسيتين، نظرا للوفورات في العمل، وانخفاض الوقت، وتفادي الفشل، بينما لا يزال التدريب عاملا آخر: في حين أن برامج المسح الحديثة أكثر ملاءمة من مجموعات مواد القياس القديمة، فإن التقنيين المكررين ينتجون.

إدارة البيانات وتخزينها

ويمكن أن ينتج مسح وحيد لمحطة توربينية كبيرة عشرات من الجيغابايت من البيانات الخام، وعلى مر الزمن، يمثل التوأم الرقمي المتراكم لمصنع كامل التوابع من المعلومات، ويجب على المنظمات الاستثمار في تخزين مأمون ومرتقب واستراتيجية قوية لإدارة البيانات، ويتحول الكثير منها إلى حلول قائمة على الغيوم تتيح الوصول والتعاون مركزيا مع تفريغ رؤوس تكنولوجيا المعلومات المحلية.

التحديات البيئية والسطحية

ويمكن أن تسبب السطحات الانكماشية، مثل الصلب غير القابل للذوبان أو المكونات المزدوجة بالكروم، تسربا لليزر وتركبات البيانات، وقد تتطلب السواد أو الماشية أو السطح المخفف جدا مطورا للرش (المعاكس المؤقت) لتحقيق درجات حرارة عالية، وأجهزة التبريد، والتفاؤل يمكن أن تؤثر أيضا على أجهزة المسح الالكتروني.

مستقبل المسح 3D في توليد الطاقة

وفي المستقبل، سيزداد دور المسح ٣ دال مع ترابطه مع أوجه التقدم السريع الأخرى في الاستشعار والحساب والتشغيل الآلي، وقد ظهرت بالفعل عدة اتجاهات ناشئة.

مسح آلي مع أجهزة متنقلة

ويمكن للزواحف الآلية والطائرات بدون طيار المجهزة بأجهزة المسح المدمجة من ثلاث دي أن تقطع جميع مناطق النبات التي تختطفها، والموصلات، وأسطح التربين دون تدخل بشري، وتتابع هذه الروبوتات مسارات محددة مسبقاً، وتحفز المسح في نقاط الطريق، وترسل البيانات دون تليفزيون إلى مركز للتحليل، وسيتيح هذا التشغيل الآلي إجراء عمليات تفتيش متدنية التكلفة في السابق، تتحول الصيانة من الرصد الدوري إلى الرصد المستمر.

رصد الزمن الحقيقي مع تركيبات ثابتة

وفي المستقبل، يمكن رصد المكونات الحاسمة مثل سفن الضغط على المفاعل النووي أو أقراص التربين الغازية بواسطة أجهزة استشعار الألياف الضوئية الثابتة بصورة دائمة، إلى جانب أجهزة المسح الليزري الصغيرة ذات الطاقة المنخفضة، وستنتج هذه النظم تحديثات قريبة من ثلاثة دال للمقاييس، مع اكتشاف التشوهات في غضون ساعات من بدء تشغيلها، وفي حين أن التكنولوجيا لا تزال في مرحلة البحث، فإن النتائج التجريبية في قطاعات الفضاء والنفط الواعدة.

التوسع في المواد المتجددة: الرياح والطاق

كما أن فحص الأشعة الحرارية ينتقل إلى ما وراء محطات الطاقة الحرارية التقليدية، كما أن عمليات التفتيش على النصل الشائكي تستخدم حالياً بصورة روتينية صوراً غير مجهزة بالطائرات بدون طيار وجهازاً للمسح المغناطيسي لرسم خرائط العيوب السطحية، وتآكل الحواف، وضرر البرق، وبالمثل فإن محطات الطاقة الشمسية المركزة تستخدم الماسحات للتحقق من تطابق المرآة الشائكة، وجهاز التحلل الحراري الذي يتجهيز إلى أجزاء من درجة، حيث تصبح أساليب التوليد أكبر من الطلب العالمي.

خاتمة

(ب) [تفتيش مكونات محطات توليد الطاقة] يمر بتحول عميق، مدفوعاً بدقّة وسرعة وفوائد السلامة التي تعود إلى المسح 3D، ومن مرحلة التبني المبكر في الهندسة العكسية القائمة على المختبر إلى برامج التوأم الرقمية في جميع أنحاء العالم، أثبتت التكنولوجيا قيمتها في الحد من فترات التعطل غير المخطط لها، وطول مدة صلاحية الأصول، وحماية العمال.