數(shù)字孿生能夠?yàn)榘l(fā)電廠提供預(yù)測(cè)性維護(hù)，幫助公用設(shè)備供應(yīng)商每年節(jié)省約 17 億美元。

西門子能源是全球萬億美元級(jí)能源市場(chǎng)中的一家領(lǐng)先發(fā)電廠技術(shù)供應(yīng)商，該公司依靠 NVIDIA Omniverse 平臺(tái)創(chuàng)建數(shù)字孿生，為發(fā)電廠的預(yù)測(cè)性維護(hù)提供支持。

西門子能源通過這一舉措加入各行各業(yè)使用數(shù)字孿生升級(jí)運(yùn)營(yíng)的浪潮。比如在全球擁有 31 家工廠的寶馬集團(tuán)正在為其工廠建立多個(gè)工業(yè)數(shù)字孿生；愛立信正在采用 Omniverse 構(gòu)建城市地區(qū)的數(shù)字孿生以幫助確定如何建設(shè) 5G 網(wǎng)絡(luò)。

事實(shí)上，根據(jù) Grand View Research 的預(yù)測(cè)，到 2028 年全球數(shù)字孿生平臺(tái)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 860 億美元。

西門子能源技術(shù)組合經(jīng)理 Stefan Lichtenberger 表示：“ NVIDIA 的開放式平臺(tái)以及融合了物理學(xué)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為西門子能源帶來了巨大的價(jià)值?！?/p>

西門子能源能夠進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)電廠的建造和維護(hù)，其中包括大型燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)。熱回收蒸汽發(fā)生器（HRSG）可以利用燃?xì)廨啓C(jī)的廢熱產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)的蒸汽。西門子能源表示這將使發(fā)電廠的熱力學(xué)效率提高 60% 以上。

在熱回收蒸汽發(fā)生器的某些部分，蒸汽和水的混合物會(huì)導(dǎo)致腐蝕，進(jìn)而影響熱回收蒸汽發(fā)生器部件的使用壽命。而維護(hù)和修理所導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間會(huì)給公用事業(yè)公司造成收入損失。

西門子能源估計(jì)，使用熱回收蒸汽發(fā)生器的行業(yè)平均計(jì)劃停機(jī)時(shí)間是 5.5 天，如果將其減少 10%（比如檢查因腐蝕造成的管壁損失厚度等），每年將為公用事業(yè)公司節(jié)省 17 億美元。

工業(yè)應(yīng)用模擬

西門子能源正在使用 NVIDIA 技術(shù)開發(fā)一種新的工作流程，以減少計(jì)劃停機(jī)頻率并確保安全。該流程通過對(duì)進(jìn)水溫度、壓力、 pH 值、燃?xì)廨啓C(jī)功率和溫度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，計(jì)算出水和蒸汽的壓力、溫度和速度。計(jì)算出的壓力、溫度和速度被發(fā)送至一個(gè)使用 NVIDIA Modulus 框架創(chuàng)建的物理和機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，以精確模擬蒸汽和水如何實(shí)時(shí)流經(jīng)管道。

之后通過用于 3D 工作流程的虛擬世界模擬和協(xié)作平臺(tái)—— NVIDIA Omniverse ，將管道中的流動(dòng)狀況可視化。Omniverse 可以進(jìn)行多 GPU 擴(kuò)展，這能夠幫助西門子能源實(shí)時(shí)了解和預(yù)測(cè)腐蝕所產(chǎn)生的綜合影響。

加快數(shù)字孿生的構(gòu)建

西門子能源使用在 NVIDIA A100 Tensor Core GPU 上運(yùn)行的 NVIDIA 軟件框架模擬高溫、水和其他條件對(duì)金屬的長(zhǎng)期腐蝕作用，并根據(jù)結(jié)果微調(diào)維護(hù)需求。使用機(jī)器學(xué)習(xí)模型更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)維護(hù)工作，有助于減少維護(hù)檢查的頻率，同時(shí)避免故障風(fēng)險(xiǎn)。擴(kuò)展后的 Modulus PINN 模型在 AWS Elastic Kubernetes Service（EKS） 上運(yùn)行，并由搭載了 A100 GPU 的 P4d EC2 實(shí)例支持。

如果為每臺(tái)熱回收蒸汽發(fā)生器建立計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型，需要長(zhǎng)達(dá)八周的時(shí)間才能估計(jì)出熱回收蒸汽發(fā)生器工廠管道內(nèi)的腐蝕情況，且共有 600 多臺(tái)設(shè)備都需要經(jīng)歷這個(gè)流程。通過使用 NVIDIA 技術(shù)，西門子能源能夠加速工作流程，將估計(jì)腐蝕情況所需的時(shí)間從幾周縮短到幾小時(shí)。

NVIDIA Omniverse 是一個(gè)具有高度可擴(kuò)展性的平臺(tái)，讓西門子能源能夠在全球范圍內(nèi)打造和部署數(shù)字孿生，并根據(jù)需要去訪問高達(dá)數(shù)千個(gè) NVIDIA GPU 。

Lichtenberger 表示：“作為加速計(jì)算、AI 軟件平臺(tái)和模擬領(lǐng)域的先行者，NVIDIA 為西門子能源的工業(yè)數(shù)字孿生提供了所需的規(guī)模和靈活性。”

原文標(biāo)題：西門子能源使用 NVIDIA Omniverse 構(gòu)建發(fā)電廠的工業(yè)數(shù)字孿生

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