3D лазерное сканирование и трехмерное моделирование трех разрушенных гидроагрегатов для восстановления Саяно-Шушенской ГЭС после аварии

В жизненном цикле любого промышленного объекта проектирование является очень важным этапом. От него зависит правильность строительства и монтажа, безопасность и экономическая целесообразность решений. Для разработки проектов реконструкции проектировщикам необходимы рабочие обмерные чертежи, содержащие полную и предельно актуальную информацию о текущем состоянии промышленного объекта, в том числе геометрические параметры его сложных узлов и деталей. Все это вызывает необходимость производства большого объема инженерно-геодезических работ по детальной съемке и составлению подробных информативных чертежей.

На детальную съемку каждого сложного промышленного объекта посредством традиционных геодезических приборов могут быть затрачены месяцы или даже годы. При этом информативность полученных рабочих чертежей может быть недостаточной для проектировщика ввиду сложной конфигурации объекта, наличия каких-либо труднодоступных мест для геодезической съемки, недостатка времени.

К сожалению, на промышленных предприятиях и сложных технологических объектах порой возникают непредвиденные ситуации, которые серьезно нарушают или же полностью парализуют их работу — аварии и техногенные катастрофы. Последствия этих катастроф могут причинять различный по своему масштабу ущерб как для самих объектов, так и для окружающих их территорий.

Крупнейшая по своим масштабам техногенная катастрофа произошла на Саяно-Шушенской ГЭС. В результате работа станции по выработке электроэнергии была приостановлена, а последствия этой аварии весьма серьезно отразились на социальной и экономической сферах целого региона. Масштаб разрушений на ГЭС был настолько велик, что глава Министерства по чрезвычайным ситуациям (МЧС) России Сергей Шойгу, срочно прибывший на разрушенную станцию, сравнил эту аварию по степени мощности и разрушительной силе с катастрофой на Чернобыльской АЭС в 1986 году.

Работы по восстановлению ГЭС начались практически сразу после аварии. На первом этапе работ основной задачей являлось восстановление энергоснабжения гидроэлектростанции и разбор образовавшихся завалов в машинном зале, в том числе демонтаж наиболее пострадавших гидроагрегатов, среди которых особую сложность представлял собой демонтаж остатков гидроагрегата №2, который в результате аварии был практически вырван напором воды.

У проектировщиков возникла острая необходимость в получении актуальных данных о реальном состоянии машинного зала и поврежденных гидроагрегатов ГЭС с учетом всех деталей и разрушений, причем в весьма сжатые сроки. Такую информацию можно довольно легко и оперативно получить, имея точную трехмерную модель объекта, построенную по результатам данных лазерного сканирования.

Работа по созданию трехмерной модели была поручена инженерной компании «НГКИ», которая имеет большой опыт лазерного сканирования сложных промышленных и высокотехнологических объектов. Специалистами нашей компании были проведены работы по лазерному сканированию трех поврежденных гидроагрегатов станции и окружающей части машинного зала, а также построена цифровая трехмерная модель и подготовлен полный комплект точных обмерных чертежей. При этом съемке и моделированию подлежали все объекты крупнее 20 см.

Трехмерное лазерное сканирование разрушенных гидроагрегатов Саяно-Шушенской ГЭС производилось при помощи высокоточной сканирующей системы Leica HDS6100. В результате были получены уникальные материалы — облако точек плотностью 10 мм (то есть, расстояние между соседними точками составляло 10 мм). Ни одним традиционным средством измерения такого результата достигнуть невозможно. Кроме того, на облаке точек были также отображены труднодоступные объекты, в том числе шахты гидроагрегатов и участки, заваленные обломками металла и бетона.

3D моделирование по результатам выполненного лазерного сканирования осуществлялось в программном комплексе Trimble RealWorks Survey, который является одним из самых мощных и распространенных во всем мире программных продуктов для таких целей. Трехмерное моделирование производилось нашими специалистами в реальных размерах методом вписывания в облако точек векторных примитивов.

Одной из проблем, возникшей перед инженерами компании «НГКИ», являлось построение модели с учетом реальных деформаций, полученных в результате аварии. Данная проблема была успешно решена с помощью комбинирования программных комплексов Trimble RealWorks Survey и Autodesk AutoCAD.

В программном обеспечении Trimble RealWorks Survey специалистами нашей компании осуществлялось трехмерное моделирование с помощью вписывания в облако точек стандартных примитивов (конусы, цилиндры, многоугольники различной формы, торы); деформированные объекты были смоделированы поверхностями, плоскостями и линиями. Приведение модели в окончательный вид осуществлялось в программном обеспечении Autodesk AutoCAD. С помощью инструментов программы из объектов, созданных в RealWorks Survey, были получены тела сложной геометрической формы — деформированные детали и узлы гидроагрегатов. В результате в AutoCAD нами была получена уникальная 3D модель объекта с его реальными геометрическими параметрами.

В результате произведенных камеральных работ проектировщикам была предоставлена качественная и достоверная модель, позволяющая разрабатывать разнообразные технологические решения. Построенная нашими специалистами по данным выполненного наземного лазерного сканирования трехмерная модель позволила создать планы и разрезы трех гидроагрегатов в системе координат Саяно-Шушенской ГЭС с простановкой проектных осей, размеров элементов и отметок.

Предоставленные нашим предприятием отчетные материалы полностью удовлетворили всем требованиям Заказчика. По мнению Заказчика, полученная трехмерная модель позволила полностью актуализировать рабочую документацию по реконструируемому объекту. Полевые работы на объекте заняли пять рабочих дней, камеральная обработка была выполнена в общей сложности менее чем за полтора месяца.

Со статьей «Лазерное сканирование и построение 3D моделей разрушенных гидроагрегатов Саяно-Шушенской ГЭС», которая была написана и опубликована в 2009 году и посвящается данному проекту, выполненному нашей компанией, вы можете ознакомиться в разделе «Публикации».

Специалисты инженерной компании «НГКИ» имеют богатейший опыт проведения инженерно-геодезических изысканий в различных отраслях промышленности и энергетики с применением технологии лазерного 3D сканирования, которая позволяет существенно снизить затраты на получение точной и актуальной информации о предприятии. Трехмерное лазерное сканирование дает возможность быстро, с высокой точностью и подробностью определить все фактические размеры и реальное расположение строительных конструкций и монтируемого оборудования, наложить результаты измерений на проектную модель объекта и определить отклонения от проектных значений. По полученным итоговым результатам выполненных обмерных работ наши сотрудники составляют точные обмерные чертежи объектов или же выполняют 3D моделирование — в зависимости от поставленной Заказчиком задачи. Обмерные работы и инженерные изыскания на объектах промышленности и энергетики являются одними из основных видов деятельности «НГКИ».