L'ispezione dei magneti è un aspetto critico della progettazione e del funzionamento delle turbine eoliche. Le prestazioni della turbina sono strettamente legate all'omogeneità della distribuzione del campo magnetico nei magneti permanenti. In questo caso di studio, un produttore leader produttore con sede in Scandinavia ha cercato una soluzione per ispezionare la distribuzione del campo magnetico e la qualità dei magneti di grandi dimensioni a superficie curva nelle proprie turbine. Per farlo, ha utilizzato il più recente modulo di scansione dei contorni dei magneti curvi nel software MagScope di Magcam, utilizzando il Combi Scanner di Magcam dotato di un sensore laser aggiuntivo per le misure di distanza.
Ispezione delle distribuzioni del campo magnetico di grandi magneti a superficie curva utilizzati nelle turbine eoliche con la soluzione di scansione dei contorni di Magcam
PROFILO
SFIDE
Una delle principali sfide che il produttore di turbine eoliche ha incontrato in questo processo è stata la dimensione e la forma dei magneti utilizzati nella turbina. I magneti erano grandi e di forma diversa, il che rendeva difficile misurare con precisione la distribuzione del campo magnetico. Inoltre, i recenti sviluppi dei generatori eolici di grandi dimensioni hanno reso necessaria l'ottimizzazione della forma dei magneti permanenti, complicando ulteriormente il processo di progettazione. I moduli di potenza della turbina incorporano magneti di superficie curvi preassemblati con dimensioni fino a 140x80x30 mm. A livello di campione di questa applicazione, le superfici dei magneti sono piatte. Ma a livello di componenti, i magneti sono dotati di superfici curve.
SOLUZIONE
Per affrontare queste sfide, Magcam ha sviluppato la più recente soluzione di scansione dei contorni dei magneti curvi, che utilizza MagScope, il software sviluppato internamente da Magcam. Questa soluzione consente di misurare con precisione le distribuzioni del campo magnetico sulle superfici magnetiche curve, con la stessa accuratezza delle superfici magnetiche piane. Poiché la curvatura è una considerazione essenziale nella progettazione di queste turbine, la soluzione di scansione dei contorni di Magcam facilita la verifica dei moduli a magneti permanenti in una fase iniziale.
Questi magneti grandi e curvi sono collocati in una pinza di supporto dedicata, montata sulla piattaforma girevole del rotore dello scanner. durante la misurazione. Il cliente ha fornito un supporto preliminare. Tuttavia, Magcam ha successivamente sviluppato un morsetto multiuso stampato in 3D nell'officina di Magcam che consente di montare facilmente diversi tipi di magneti sullo stesso morsetto.
Con questa configurazione, la misurazione laser della forma e della posizione del magnete viene eseguita prima utilizzando il Combi Scanner di Magcam in modalità rotore. Il passo successivo è stato quello di determinare il percorso di scansione in modo che la telecamera per campi magnetici 3D di MiniCube fosse sempre orientata perpendicolarmente alla superficie del magnete. Inoltre, il percorso deve essere regolare per ottenere misure di alta qualità e rientrare nelle specifiche dello scanner.
Magcam è riuscita in questo intento muovendo simultaneamente gli assi lineari e rotazionali. Vengono misurate bande consecutive sull'altezza del magnete. Tutte le bande vengono unite senza soluzione di continuità per formare un'immagine completa del campo magnetico utilizzando le funzioni standard di MagScope.
RISULTATI DEL TEST DEL MAGNETE
Test iniziale del magnete a blocco
I test iniziali dei magneti a blocco senza curvatura sono stati condotti nel laboratorio di Magcam in Belgio. I magneti a blocco hanno una forma rettangolare di 60x75x20 mm. Il test iniziale ha misurato la distribuzione del campo magnetico a una distanza di 0,5 mm dalla superficie del magnete. L'area di misura è stata estesa fino a 20 mm in più rispetto ai bordi fisici del magnete per catturare l'intero campo magnetico e il suo comportamento.
I risultati sono stati forniti al cliente sotto forma di un video del processo di test, di varie foto della configurazione di test, di schermate del software di analisi MagScope e di dati grezzi del campo magnetico misurato in un formato .csv leggibile per ulteriori analisi e verifiche.
Test del magnete curvo
Successivamente sono stati eseguiti dei test su magneti curvi e i risultati sono stati in linea con le aspettative del produttore.. Il produttore ha utilizzato questi dati per ottimizzare il design e le prestazioni dei magneti della turbina, garantendo la massima efficienza e le migliori prestazioni.
Parte di questo processo di misurazione consiste nell'utilizzare le misure in avanti e indietro sulla superficie del magnete. È stato trovato un equilibrio tra velocità di movimento, risoluzione della superficie e distanza di misurazione, che può essere regolato dall'utente finale in MagScope.
Essendo una parte essenziale del potente sistema di scansione del campo magnetico, MagScope è stato aggiornato con diverse nuove funzioni di misurazione e analisi e miglioramenti nell'interfaccia utente.
La misurazione della distribuzione del campo magnetico è solo il primo passo per raccogliere i dati sulla distribuzione del campo magnetico prima di analizzarli in dettaglio. Nella distribuzione del campo magnetico si nascondono innumerevoli informazioni sulla qualità del magnete misurato. Utilizzando i giusti algoritmi di analisi è possibile estrarre il massimo delle informazioni dai dati grezzi.
I dati raccolti durante la scansione di misura possono essere salvati in vari formati. Ad esempio, il formato binario.mcb di Magcam può essere aperto, rianalizzato o post-elaborato all'interno di MagScope. Magcam fornisce anche un formato .csv che può essere facilmente importato in altri strumenti di analisi come Excel, MATLAB, ecc.
Come risultato dell'ispezione Magcam, le caratteristiche dei magneti permanenti delle turbine eoliche dopo una magnetizzazione pre-assemblaggio sono le seguenti:
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Forme dettagliate della distribuzione del campo magnetico 3D sull'intera superficie del magnete,
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Inomogeneità nella distribuzione del campo magnetico,
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Disallineamento del campo magnetico totale,
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Effetti di arrotondamento meccanico e magnetico dei bordi,
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Misura della potenza magnetica totale,
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Controllo dell'accuratezza delle dimensioni del magnete.
"Il Combi Scanner di Magcam ci aiuta a misurare con precisione l'intera superficie del magnete senza limitazioni di forma, sia le superfici magnetiche piane che quelle curve. Dopo aver discusso la sfida delle superfici curve con il team di Magcam, non hanno esitato a sviluppare un componente aggiuntivo per la scansione dei contorni curvi per il loro software MagScope e hanno inoltre progettato uno strumento di supporto di tipo multi-magnetico".
MESSA IN SERVIZIO E FORMAZIONE IN LOCO
Dopo la calibrazione e la messa in funzione dello scanner in loco, il personale tecnico di Magcam ha organizzato una sessione di formazione. L'obiettivo era insegnare agli ingegneri come creare diverse configurazioni di misura, salvare i dati e addestrare gli operatori ad avviare queste misure partendo da layout pre-salvati. Anche il personale addetto al controllo qualità è stato addestrato ad analizzare, salvare e distribuire i risultati delle analisi.
STORIA DEL CASO DI STUDIO
Il primo contatto con il cliente è avvenuto in occasione di una conferenza in Danimarca qualche anno fa. In seguito, si è tenuto un incontro a una fiera in Germania, dove gli esperti di Magcam allo stand hanno eseguito la prima misura dimostrativa dal vivo sui magneti del cliente. Successivamente è stato firmato l'NDA (accordo di non divulgazione) e ci sono state discussioni più approfondite. Il cliente ha deciso di acquistare lo scanner Magcam Combi, con il software MagScope incluso, dopo che Magcam ha eseguito un servizio di misura e analisi.