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西门子能源依靠 NVIDIA Omniverse平台创建数字孪生

发布日期:2021-12-21 

    数字孪生能够为发电厂提供预测性维护,帮助公用设备供应商每年节省约 17 亿美元。

西门子能源依靠 NVIDIA Omniverse平台创建数字孪生

    西门子能源是全球万亿美元级能源市场中的一家领先发电厂技术供应商,该公司依靠 NVIDIA Omniverse 平台创建数字孪生,为发电厂的预测性维护提供支持。

    西门子能源通过这一举措加入各行各业使用数字孪生升级运营的浪潮。比如在全球拥有 31 家工厂的宝马集团正在为其工厂建立多个工业数字孪生;爱立信正在采用 Omniverse 构建城市地区的数字孪生以帮助确定如何建设 5G 网络。

    事实上,根据 Grand View Research 的预测,到 2028 年全球数字孪生平台的市场规模将达到 860 亿美元。

    西门子能源技术组合经理 Stefan Lichtenberger 表示:“ NVIDIA 的开放式平台以及融合了物理学的神经网络为西门子能源带来了巨大的价值。”

    西门子能源能够进行联合循环电厂的建造和维护,其中包括大型燃气轮机和蒸汽轮机。热回收蒸汽发生器(HRSG)可以利用燃气轮机的废热产生用于驱动蒸汽轮机的蒸汽。西门子能源表示这将使发电厂的热力学效率提高 60% 以上。

    在热回收蒸汽发生器的某些部分,蒸汽和水的混合物会导致腐蚀,进而影响热回收蒸汽发生器部件的使用寿命。而维护和修理所导致的停机时间会给公用事业公司造成收入损失。

    西门子能源估计,使用热回收蒸汽发生器的行业平均计划停机时间是 5.5 天,如果将其减少 10%(比如检查因腐蚀造成的管壁损失厚度等),每年将为公用事业公司节省 17 亿美元。

    工业应用模拟

    西门子能源正在使用 NVIDIA 技术开发一种新的工作流程,以减少计划停机频率并确保安全。该流程通过对进水温度、压力、 pH 值、燃气轮机功率和温度等实时数据进行预处理,计算出水和蒸汽的压力、温度和速度。计算出的压力、温度和速度被发送至一个使用 NVIDIA Modulus 框架创建的物理和机器学习模型中,以精确模拟蒸汽和水如何实时流经管道。

西门子能源依靠 NVIDIA Omniverse平台创建数字孪生  

    之后通过用于 3D 工作流程的虚拟世界模拟和协作平台—— NVIDIA Omniverse ,将管道中的流动状况可视化。Omniverse 可以进行多 GPU 扩展,这能够帮助西门子能源实时了解和预测腐蚀所产生的综合影响。

    加快数字孪生的构建

    西门子能源使用在 NVIDIA A100 Tensor Core GPU 上运行的 NVIDIA 软件框架模拟高温、水和其他条件对金属的长期腐蚀作用,并根据结果微调维护需求。使用机器学习模型更准确地预测维护工作,有助于减少维护检查的频率,同时避免故障风险。扩展后的 Modulus PINN 模型在 AWS Elastic Kubernetes Service(EKS) 上运行,并由搭载了 A100 GPU 的 P4d EC2 实例支持。

    如果为每台热回收蒸汽发生器建立计算流体动力学模型,需要长达八周的时间才能估计出热回收蒸汽发生器工厂管道内的腐蚀情况,且共有 600 多台设备都需要经历这个流程。通过使用 NVIDIA 技术,西门子能源能够加速工作流程,将估计腐蚀情况所需的时间从几周缩短到几小时。

    NVIDIA Omniverse 是一个具有高度可扩展性的平台,让西门子能源能够在全球范围内打造和部署数字孪生,并根据需要去访问高达数千个 NVIDIA GPU 。

    Lichtenberger 表示:“作为加速计算、AI 软件平台和模拟领域的先行者,NVIDIA 为西门子能源的工业数字孪生提供了所需的规模和灵活性。”

    关于omniverse

    Omniverse是由NVIDIA于2021年11月份正式发布的一个全新平台,专为虚拟协作和实时逼真模拟打造的开放式平台。它可以让艺术家们能够通过云在软件之间、在本地或世界各地无缝地实时工作。Omniverse由5个组件组成的完整生态系统:Nucleus,Connect,套件,仿真和RTX。

    NVIDIA Omniverse 能够实现:

    用户和应用程序间的实时协作

    在单个交互式平台上实时整合用户和主流行业 3D 设计工具。无需准备数据便可即时进行更新、迭代和更改,从而简化工作流程。

    实时的速度,离线工作的质量

    Omniverse 提供可扩展的、真实的实时光线追踪和路径追踪。实时实现精美、物理属性准确且逼真的视觉效果。

    RTX 技术助力模拟现实情景

    只需构建模型一次,即可在不同设备上渲染。在任何设备上实现 NVIDIA RTX™ 技术渲染的逼真度。轻松分享您的工作成果,并确保其原样呈现。

    Omniverse可以应用于建筑工程、自动驾驶、媒体娱乐、制造业等多个领域,随着艺术家、设计师、工程师和研究人员将全局照明、实时光线追踪、AI、计算和工程 Simulation 等技术整合到日常工作流程中,重型 3D 制作流程变得日渐复杂。利用Omniverse 堆栈能够提高行业工作流程的灵活性和可扩展性。

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