Алюминий является одним из самых часто используемых металлов практически во всех разновидностях промышленности. Из-за высокой химической активности алюминий часто вступает в соединения с различными элементами, в результате чего он не встречается в чистом виде.
Получение алюминия происходит в два этапа: сначала из руды извлекается глинозем, затем из него получают конечную продукцию – товарный алюминий или его сплав.
Глинозем это оксид алюминия Al2O3, внешне представляет собой сыпучий белый порошок. Получение глинозема длительный процесс и его потери приносят значительные убытки заводу изготовителю. Процесс выщелачивания алюминатного раствора (основа глинозема) из измельченного боксита производится в чанах называемых декомпозерами.
Объект: стальной декомпозер
Цель: вычислить объем нароста алюмината, определить текущие значения толщины осадка на внутренних стенках аппарата
Метод сканирования: наземное лазерное сканирование
Используемое оборудование: лазерный сканер Trimble X7
Схема декомпозера: 1 — бак; 2 — рубашка аэролифта; 3 — аэролифтная труба для перемешивания; 4 — аэролифтная труба для выгрузки пульпы; 5 – рубашки водяного охлаждения
После выщелачивания декомпозер опорожняют, но на его стенках остается часть алюмината, необходимо понять сколько материала осталось внутри.
Декомпозиция длится 50 - 60 часов при непрерывном перемешивании алюминатного раствора в присутствии центров кристаллизации – свежеосаженного Al2(OH)3. Для непрерывной работы соединяют в прямоточный каскад от 8 до 15 декомпозеров. Высота и диаметр каждого декомпозера составляет 27 и 9 метров соответственно.
Декомпозер очень сложно сканировать снизу на дне есть осадок, внутрь можно заходить только в специальных костюмах и в маске, но в его верхней части есть четыре отверстия диаметром 50 см. Для сканирования данного объекта идеально подходит сканер Trimble X7 тем, что он может выполнять сканирования сверху вниз, а функция самогоризонтирования позволяет получать облако точек относительно горизонта, что в свою очередь позволит оценить допустимый наклон декомпозера во время эксплуатации и вовремя его исправить при необходимости. Дальность сканирования сканера Trimble X7 составляет 80 метров, поэтому можно быть уверенным, что плотность облака будет достаточной на максимальной глубине декомпозера. Из-за внутренних труб, проходящих по центру декомпозера (смотрите схему декомпозера) было принято решение, выполнить сканирование со всех четырех отверстий по 4 минуты каждое, чтобы снять наросты как можно достовернее.
Т.к. каскад декомпозеров редко останавливается, вдоль верхнего перекрытия наблюдается постоянная вибрация, так же помещение вентилируется и на сканер приходится поток воздуха, который создает дополнительные вибрации. Так во время работы исполнители столкнулись с данной проблемой, когда сканер не мог установить горизонт, в данном случае чтобы не останавливать сканирование горизонтирование приходилось отключать. Самое главное, чтобы хоть один из четырех сканов был отгоризонтирован, в этом случае при сшивке облаков он будет являться эталоном, а все остальные сканы будут принимать его горизонт. Во время сканирования декомпозера из четырех сканов три были отгоризонтированы и один нет. В случае отключения самовыравнивания инструмента, он разворачивает скан относительно вертикали на 180°, т.к. бы он его отгоризонтировал в стандартном положении, а не "вниз головой".
Время сканирования декомпозера составило полчаса.
Автосшивка декомпазера не выполнилась, т.к. цилиндрические объекты однородны, поэтому сшивку пришлось выполнять в программном обеспечении Trimble RealWorks
Станция №2 сшивалась последней так как на ней было отключено горизонтирование иснтрумента
Среднеквадратическая ошибка сшивки данного объекта составила 1,64 мм
Внутренние возможности программного обеспечения Trimble RealWorks (TRW) позволяют сделать расчет относительно простых и правильных геометрических фигур: плоскостей, прямоугольников, квадратов, цилиндров, конусов, сфер, круглых и прямоугольных торов. Так как нижняя часть декомпозера не стандартной формы ее пришлось исключить из расчета нароста. Далее программа автоматически вписывает выбранную фигуру, в данном случае цилиндр, в выбранное облако точек с использованием привязки к стороне декомпозера. Параметры созданного цилиндра можно уточнить согласно техническому паспорту.
Примечание: при необходимости можно создать 3D модель декомпозера полностью в сторонних программах и импортировать ее в программное обеспечение TRW для расчета, но в этом случае будет необходимо выполнить геопривязку облака точек.
Расчет объема, программное обеспечение анализирует между поверхностями, поэтому по целиндрической части облака точек создается меш, из-за нерегулярности облака точек, при создании поверхности образуются "дыры" - участки которые не заполняются треугольниками, для точного расчета объема их необходимо заполнить.
Последней стадией является анализ отклонений модели от поверхности, который позволяет получить отчет объема и площадей данного декомпозера.
Объем нароста алюмината составил 47,86 м3. Помимо этого программное обеспечение TRW позволяет получить горизонтальные и вертикальные сечения с заданным шагом, которые показывают текущие значения толщины осадка на внутренних стенках аппарата, с последующим экспортом данных в DXF формате.
Угол отклонения вертикальности декомпозера составил 88,480°
Полученные отчеты из Trimble RealWorks: