エネルギー産業のデジタル化: 3Dスキャン技術が石油・ガスパイプラインの表面欠陥の3D測定と評価を支援

石油・ガスパイプラインは国家経済発展の「生命線」であり、国家のエネルギー安全保障と密接に関係しています。近年、国内外で石油・ガスパイプラインの事故が多発しており、国に多大な経済的損失をもたらしただけでなく、死傷者も出ている。

したがって、石油・ガスパイプラインの欠陥を迅速かつ正確に測定・評価し、パイプラインの安全リスクを効果的に低減することが、パイプライン運営会社が直面する大きな課題となっています。

石油・ガスパイプラインの独特な特性を考慮し、3Dスキャン技術とインテリジェントモデルアルゴリズムを統合することで、従来の測定方法の限界を打ち破り、パイプライン表面の欠陥の識別と測定をより正確かつ効率的にします。

このケーススタディでは、ScanTech 3D スキャナーを使用して、石油およびガスパイプラインの表面欠陥を迅速に特定し、正確に測定する方法を紹介します。

01事件の背景

本件のクライアントは浙江省白馬湖実験室有限公司（以下、「白馬湖実験室」）であり、浙江省政府の認可を受け、浙江省エネルギーグループ株式会社が主導し、浙江大学と西湖大学が共同で設立した新しい研究開発機関である。浙江省で3番目となる省立実験室である。

このプロジェクトは、Sikan TechnologyとBaimahu Laboratory Oil and Gas Teamの共同プロジェクトであり、それぞれの技術とリソースの優位性を活用して製品の開発と応用を実現します。

白馬湖実験室の石油ガスチームは、パイプラインの安全管理、状態評価、成果の応用と推進において豊富な実践経験と技術蓄積を有しています。スキャントロニクスの先進的な3D視覚測定ソリューションと組み合わせ、業界のニーズに密接に従い、パイプラインの表面欠陥（腐食、へこみ、機械的損傷など）の効率的で正確な測定および評価ソリューションを開発しました。

このプロジェクトの成功により、石油・ガスパイプラインの緊急修理に貴重な時間が生まれ、パイプラインの寿命評価のより良い基盤が築かれました。

02顧客のニーズと問題点

1. 顧客はパイプラインの欠陥測定の精度に対して高い要求を持っており、パイプラインの楕円度を考慮して、測定精度が 98% 以上、欠陥モデルの修復率が 98% 以上であることを要求しています。
2. パイプラインの検査は通常、現場または溝で行われます。過酷な環境のため、1回の測定に少なくとも半日かかります。特に欠陥の数が多い場合は、測定にさらに時間がかかります。3Dスキャン装置を使用して検査効率を向上させたいと考えています。
3. 従来の測定方法は、従来の定規グリッド法によってパイプラインの欠陥の幾何学的寸法を測定し、専門家が関連する評価仕様に基づいて欠陥の定量計算と等級評価を実行することです。

従来の測定方法には次のような欠点があります。
1.欠陥箇所の測定誤差が大きく、測定効率が低く、測定に時間がかかるため、評価結果の精度を確保することが困難です。
2. 評価プロセスには長い時間がかかり、多くの評価基準が関係し、評価者には高い専門性が求められます。
3. データ管理機能が遅れており、検出結果が直感的でないため、パイプライン検出履歴モデルライブラリを確立し、パイプラインの欠陥リスクをさらに予測および評価することが困難です。
そのため、顧客はパイプラインの表面欠陥を測定および評価するための、より高速で正確かつインテリジェントな方法を早急に探す必要に迫られています。

033D計測の課題

1. パイプサイズは直径100mmから1014mmと大きく、スキャンエリアとスキャン速度を高くする必要があります。
2. ほとんどのパイプは鋼鉄またはPEで作られています。レーザーを鋼鉄の光沢のある表面に投影すると、他の場所で反射し、スキャナーがエッジの詳細をキャプチャできなくなり、スキャンの精度に影響します。
3. パイプラインの表面には多数の小さな欠陥があり、通常のスキャナーでは完全にスキャンすることが困難です。
4. 作業現場は主に畑や塹壕などの屋外環境にあり、電源に接続したりコンピューターを持ち運んだりすることが不便な場合が多いため、ワイヤレス測定シナリオに対応できるスキャンソリューションが必要です。
5. パイプラインにはある程度の楕円性があり、パイプラインモデルと欠陥モデルの復元が難しく、欠陥の測定精度を確保することが困難です。

04ソリューション

パイプラインの外表面の欠陥をより効率的かつ正確に評価するために、顧客は最終的に、Scantronics の KSCAN シリーズ複合 3D スキャナーと AirGO Power ワイヤレス測定モジュールを選択しました。
KSCAN シリーズは、赤外線 + 青色レーザー計測グレードの複合 3D レーザースキャナーで、グローバル写真測量システムを内蔵しています。大型パイプラインの 3D データ取得を簡単に処理できます。複数の作業モードが標準装備されており、さまざまな複雑な欠陥の正確な測定に適しており、パイプラインの 3D 検査プロセス全体を大幅に簡素化します。

AirGO Power ワイヤレス測定モジュールには、独立したコンピューティングおよびディスプレイユニットが組み込まれており、Scantech のさまざまなタイプのハンドヘルド 3D レーザースキャナーと自由に組み合わせて、コンピューターの代わりにデータの後処理と表示を実行できるため、電源がない、またはコンピューターを持ち運ぶのが不便な屋外エリア、溝などにおける顧客のワイヤレス測定ニーズを満たします。

このプロジェクトでは、3D スキャン装置と 3D 測定ソフトウェアを組み合わせて、パイプラインの欠陥のワンストップ測定、評価、保管管理を実現し、オンラインでリアルタイムに欠陥レポートを生成し、欠陥の位置と属性を明確に表示します。

05ソリューションのメリット

精密測定、細部までこだわった

パイプラインの表面には多数の小さな欠陥が分布しています。欠陥の微細な特徴を正確に収集するには、超高点群解像度が必要です。KSCANシリーズは、スキャン精度0.02mm、最小解像度0.01mmを実現し、黒色および高輝度物体に特化したスキャンモードを搭載しています。パイプラインの表面材質が明るい場合でも、欠陥の細部まで鮮明に復元できます。

効率的でスムーズな非破壊検査

スキャンエリアは 1440 mm x 860 mm に達し、最大スキャン速度は 1 秒あたり 1,650,000 回の測定です。パイプライン表面のすべての欠陥 (腐食、孔食、機械的損傷、しわなど) の 3 次元データを迅速に取得できます。データ収集プロセス全体はわずか 20 分で完了するため、従来の測定ソリューションに比べて時間コストが大幅に削減されます。

リアルタイム分析と視覚的なプレゼンテーション

AirGO Power には KSCAN シリーズの 3D スキャナーが搭載されており、コンピューターなしでデータの収集、分析、処理、保存、表示をリアルタイムで完了できます。
パイプラインの欠陥部分をスキャンし、収集した欠陥部分の実点群データを処理することで、パイプライン表面の欠陥部分の特性データとパイプライン周囲の環境パラメータを正確に取得できます。

AirGO Power には、欠陥の 3D モデルをリアルタイムで表示する 7 インチのカラータッチスクリーンが搭載されています。さまざまな種類のパイプラインの表面損傷データを取得し、他のツールを必要とせずに現場で完全かつ詳細な視覚レポートを生成できるため、エンジニアは欠陥の原因を迅速に分析できます。

シンプルでポータブル、導入も簡単

KSCAN+AirGO Power ワイヤレス測定モジュールは携帯性に優れているため、野外や塹壕などの現場で 3D スキャンを実行できます。AirGO Power には独立したコンピューティングユニットが内蔵されており、周期的な動作のための外部デュアルバッテリーも搭載されているため、電源コードやコンピューターの制約から簡単に解放されます。

スキャンプロセスでは、パイプラインの欠陥を測定するために必要なマーキングポイントが少なくなります。操作のしきい値は非常に低く、スキャン、分析、レポートのプロセス全体を 1 人で完了できます。

包括的なデータ収集とデジタルアーカイブの構築

パイプライン欠陥の 3 次元モデルは、パイプライン検査履歴モデルライブラリに記録され、パイプライン欠陥のその後の比較と分析を容易にし、欠陥の発生と進化の傾向を予測して、パイプライン欠陥のリスクをより正確に評価し、残存寿命を推定します。

06顧客レビュー

このプロジェクトの機器は浙江省の天然ガスグリッドで使用されており、スキャンの死角が少なく、測定精度が高く、評価結果が速く正確であるという特徴があります。パイプラインの外表面の欠陥の測定と評価にかかるコストを削減し、企業の人件費、材料費、時間への投資を削減できます。

このプロジェクトは独創性、先進性、実用性を備え、中国におけるこの分野の空白を埋め、石油・ガス産業の進歩を促進し、幅広い推進価値と応用価値を持っています。

エネルギー工学は、国の国民経済と国防建設の柱となる産業です。石油・ガスパイプラインの検査への応用に加え、ScanTech の 3D スキャンソリューションは、太陽エネルギー、風力エネルギー、水利プロジェクトなど、エネルギー分野の設計開発、生産製造、品質検査、プロセス制御などのさまざまな側面でも使用されており、エネルギー業界に効率的で正確な 3 次元測定ソリューションを提供しています。

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