Der zentrale Receiver eines Solarturmkraftwerks erlitt einen kritischen Bruch, der zum Austritt von geschmolzenem Salz auf die Struktur führte. Der durch einen extremen Temperaturgradienten in den Legierungsrohren verursachte Fehler erforderte eine präzise Analyse. Es wurde ein Arbeitsablauf implementiert, der Laserscanning mit Infrarot-Thermografie kombinierte, um die tatsächliche Geometrie und die Oberflächentemperaturen zu erfassen und so den genauen Rissausgangspunkt in der 3D-Pipeline zu identifizieren.
Datenerfassung und Simulation des Temperaturgradienten 🔥
Der Prozess begann mit dem LiDAR-Scanning mittels Leica Cyclone, das eine hochdichte Punktwolke erzeugte, die die Verformung nach dem Bruch widerspiegelte. Gleichzeitig zeichnete die Infrarot-Thermografie die Isothermen auf der Metalloberfläche auf und erstellte eine Wärmekarte des Gradienten. Diese Daten wurden in Ansys Mechanical fusioniert, wo die realen thermischen Randbedingungen angewendet wurden. Die Finite-Elemente-Simulation reproduzierte den Zyklus der differentiellen Ausdehnung und Kontraktion und lokalisierte die Zone maximaler Spannungskonzentration. Die Ermüdungsanalyse ergab, dass der Mikroriss an einer Schweißnaht entstand, wo der Ausdehnungskoeffizient eine zyklische Spannungsspitze erzeugte, die exakt mit dem beobachteten physischen Bruch übereinstimmte.
Prädiktive Visualisierung zur Fehlervermeidung 🛠️
Die Simulationsergebnisse wurden in Autodesk Revit integriert, um den digitalen Zwilling der Anlage zu dokumentieren und die kritischen Bereiche der Legierungsrohrleitung zu kennzeichnen. Schließlich wurde Twinmotion verwendet, um eine immersive Visualisierung des Ereignisses zu erstellen, die die Entwicklung des Temperaturgradienten und das Fortschreiten des Bruchs zeigt. Dieses interaktive Modell erklärt nicht nur den aufgetretenen Fehler, sondern dient auch als prädiktives Werkzeug zur Neugestaltung der Halterungen und Isolierungen, wodurch das Risiko zukünftiger Vorfälle durch thermische Spannungen in Solarinfrastrukturen gemindert wird.
Welche Methodik des 3D-Mappings und der thermischen Ermüdungssimulation empfehlen Sie zur Vorhersage der Lebensdauer des Receivers in einem Solarturm bei Bruch durch geschmolzenes Salz?
(PS: Materialermüdung ist wie deine nach 10 Stunden Simulation.)