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【行业动态】西门子采用英伟达数字孪生技术进行余热锅炉预测维修服务

 两机动力控制 2021-11-17

导读据hpcwire网站11月15日报道,发电厂非常重要,但在某些环境条件下,例如风速、光照可用性、环境温度和设备故障都可能会让电网运营商造成电力生产上面的损失。但是随着人工智能等模拟和预测技术变得更加强大,我们对发电厂停机的方式、时间和原因的理解正在迅速增加——因此,最大限度地减少非计划停机时间的能力也在迅速增加。

去年,西门子能源公司在德国跨国公司能源战略的广泛结构重组中脱颖而出。不过,燃气轮机仍然是该公司产品组合的主要部分——特别是联合循环天然气电厂,燃气轮机的排气会再次利用,利用余热锅炉加热后,用于为汽轮机继续发电。

这种联合循环的经济效益在总体上是巨大的,它将机组的联合循环发电效率提升到了60%以上,但是有一个缺点:整个循环中的余热锅炉会遭受腐蚀,这意味着机组不得不因此而进行维护、停机、收入损失和效率损失。目前,余热锅炉的平均计划停机时间为每年5~6天,在此期间定期检查管道是否有腐蚀——西门子能源公司估计,将停机时间减少10%,就每年将为行业节省17亿美元。

另一方面,英伟达(Nvidia)公司一直在使用数字双胞胎——由英伟达的实时模拟平台 Omniverse提供支持的对现实世界对象和流程的细致再现,来帮助组织和公司开发和操作他们的工具。例如,爱立信使用Omniverse驱动的城市数字孪生来研究如何最好地传播5G信号,而宝马则使用数字孪生来反映其“未来工厂”。

西门子从英伟达的基于物理的机器学习模型的Modulus框架开始,使用该框架对西门子能源公司的余热锅炉管道中的蒸汽、水、温度、压力、pH值等动态进行实时建模。然后,Omniverse 介入对这些动态进行可视化和更广泛的模拟。

两家公司希望余热锅炉数字孪生中的这种基于物理的实时水和蒸汽模拟将通过减少必要腐蚀检查的频率,来帮助西门子能源公司预测腐蚀并减少现实世界中的停机时间。以前,模拟这些电厂所涉及的物理过程非常繁琐,令人望而却步:对于超过600台机组的组合,每个余热锅炉需要8周时间。另一方面,如此采用降阶模型,则准确性较低。现在,英伟达说,精确的数字孪生模拟可以在短短几个小时内进行。

西门子能源公司技术组合经理斯特凡·利希滕伯格(Stefan Lichtenberger)表示:“英伟达作为加速计算、人工智能软件平台和模拟领域的先驱,为西门子能源公司的工业数字双胞胎提供了所需的规模和灵活性。”数字双胞胎是英伟达和西门子之间持续合作的一部分,英伟达最近还为西门子能源公司的自动化和发电厂检查工作提供了Triton推理服务器。

在西门子能源公司合作伙伴关系和上周二宣布其(有点雄心勃勃的)正在开发的用于气候变化预测的地球数字双胞胎之间,英伟达的数字双胞胎技术肯定处于低碳时刻。数字孪生将在名为Earth-2(或简称E-2)的新型英伟达超级计算机上运行。

英伟达首席执行官黄仁勋在主题演讲中表示:“到目前为止,我们发明的所有技术都需要让Earth-2成为可能,我无法想象还有什么能有更大更重要的用途。” 但关于E-2的其他信息黄仁勋没有透露太多,预计该公司在明年3月份将披露更多。

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