艾默生 OpenEnterprise 及 Pipeline Manager 軟件提供的數(shù)字孿生技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)模擬和預(yù)測(cè)天然氣輸送管網(wǎng)，助力用戶基于預(yù)期的變化及當(dāng)前運(yùn)營(yíng)條件預(yù)測(cè)未來(lái)，從而提升了運(yùn)營(yíng)效率及管理水平。

用戶

Transportadora de Gas Internacional (TGI)是哥倫比亞著名的天然氣輸送公司，需安全維護(hù)一個(gè)4000公里的天然氣管道網(wǎng)絡(luò)。TGI為包括住宅、商業(yè)、工業(yè)和發(fā)電在內(nèi)的多個(gè)用戶提供天然氣。

挑戰(zhàn)

TGI 的操作員必須持續(xù)適應(yīng)由客戶需求、供應(yīng)商問(wèn)題以及維護(hù)相關(guān)調(diào)整所引發(fā)的變化。多年以來(lái)，TGI 的工程師通過(guò)手動(dòng)文檔來(lái)處理日常變化及災(zāi)難規(guī)劃。在復(fù)雜的電子表格上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、壓縮機(jī)停機(jī)、管道維護(hù)以及對(duì)泄漏或破裂的影響進(jìn)行計(jì)算。即便是最富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員也認(rèn)為管理這些電子表格既困難又繁瑣 — 特別是其中許多人即將退休，需將責(zé)任留給了經(jīng)驗(yàn)較少的新員工。

結(jié)果

為了優(yōu)化決策支持，TGI 的可靠性團(tuán)隊(duì)采用了艾默生的 OpenEnterprise SCADA 系統(tǒng)與 Pipeline Manager? 模擬仿真軟件創(chuàng)建了天然氣管網(wǎng)數(shù)字孿生，在以下幾個(gè)方面取得了顯著成效。

清楚預(yù)測(cè)目前操作對(duì)未來(lái)運(yùn)營(yíng)的影響

實(shí)時(shí)數(shù)字孿生數(shù)據(jù)能夠加速使操作員看到其生產(chǎn)過(guò)程的未來(lái)狀態(tài)。預(yù)測(cè)模型自動(dòng)以正常速度的 10 至 50 倍運(yùn)行。這些模型利用當(dāng)前狀態(tài)操作條件，讓操作員看到未來(lái)6小時(shí)的條件將會(huì)如何。操作員能夠清晰地了解他們當(dāng)下執(zhí)行的操作在管道網(wǎng)絡(luò)中將會(huì)如何影響未來(lái)的運(yùn)營(yíng)。

相同的預(yù)測(cè)模型可以根據(jù)需要隨時(shí)運(yùn)行，使得測(cè)試運(yùn)營(yíng)變的更加容易。如果團(tuán)隊(duì)出于任何原因想要突破系統(tǒng)極限，預(yù)先設(shè)置的條件警報(bào)將告知操作員出現(xiàn)問(wèn)題還剩余多少時(shí)間。以及可能導(dǎo)致壓縮機(jī)、空壓裝置、噴射裝置失效，或可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)某處失衡的其它條件。

“數(shù)字孿生模擬幫助我們的操作員預(yù)測(cè)他們所做的變化將如何影響今天和未來(lái)的流程。這種先知引導(dǎo)有助于做出更容易且更優(yōu)的決策，并推動(dòng)更高效的運(yùn)營(yíng)?！盩GI運(yùn)營(yíng)管理部門顧問(wèn) Jesus Vargas Torres說(shuō)。

減少了維修對(duì)運(yùn)營(yíng)和客戶造成的影響

可靠性團(tuán)隊(duì)能夠借助新的數(shù)字孿生預(yù)測(cè)單個(gè)生產(chǎn)站點(diǎn)關(guān)閉時(shí)對(duì)下游工廠和站點(diǎn)所產(chǎn)生的后果。該模型使團(tuán)隊(duì)能夠確定達(dá)到壓縮機(jī)站最低吸入壓力的實(shí)際時(shí)間，以及達(dá)到站點(diǎn)最低到達(dá)壓力所需的時(shí)間。利用這些數(shù)據(jù)，TGI 可以確定任何生產(chǎn)站點(diǎn)關(guān)閉的準(zhǔn)確機(jī)會(huì)窗口。有了這些信息，維護(hù)人員在未來(lái)的所有活動(dòng)中能夠知曉他們擁有多少時(shí)間來(lái)執(zhí)行任務(wù)，從而使計(jì)劃和安排變得更加容易。

當(dāng)維護(hù)團(tuán)隊(duì)需要關(guān)閉壓縮機(jī)站進(jìn)行維修時(shí)，可靠性團(tuán)隊(duì)能夠運(yùn)用數(shù)字孿生確定達(dá)到兩個(gè)客戶站點(diǎn)最低到達(dá)壓力所需的時(shí)間。這使得 TGI 能夠確切知曉技術(shù)人員在既不違反與客戶的合同又能完成維修的情況下需要多少時(shí)間。

“數(shù)字孿生的能力，能夠在不影響客戶的情況下，精確計(jì)算維修期可以持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)于幫助技術(shù)人員安排升級(jí)、安裝或緊急服務(wù)，而不會(huì)中斷生產(chǎn)，這是非常寶貴的。TGI控制室首席工程師 Omar Caro Vargas說(shuō)。

通過(guò)性能預(yù)測(cè)，增加了安全性

團(tuán)隊(duì)還運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)來(lái)測(cè)試假設(shè)情景，這在流程改進(jìn)和災(zāi)害準(zhǔn)備方面尤其有效。在安裝新設(shè)備或?qū)毫土髁窟M(jìn)行更改之前，工程師能夠在數(shù)字孿生中模擬調(diào)整，實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確地看到這些變化的影響在管道中的傳播情況。數(shù)字孿生還使得團(tuán)隊(duì)能夠模擬緊急關(guān)閉的情形。TGI 可以在模擬中測(cè)試對(duì)這些緊急情況的響應(yīng) — 包括在不違反合同的情況下進(jìn)行重新路由以及激活適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)團(tuán)隊(duì) — 而不會(huì)給安全或操作帶來(lái)任何風(fēng)險(xiǎn)。

靈活滿足監(jiān)管及用戶需求

仿真使 TGI 能夠更好地滿足政府和客戶的法規(guī)要求。哥倫比亞監(jiān)管機(jī)構(gòu)（CREG）要求該管道運(yùn)營(yíng)商必須提前與客戶溝通任何計(jì)劃中的關(guān)閉或限制措施。如今，TGI 能夠更準(zhǔn)確地向天然氣運(yùn)營(yíng)國(guó)家委員會(huì)（CNOGAS）制作這些報(bào)告，因?yàn)椴僮鲌F(tuán)隊(duì)可以預(yù)先使用估計(jì)的條件模擬場(chǎng)景，并在當(dāng)天晚些時(shí)候告知實(shí)際情況的數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)用戶在每日交付方面存在差異時(shí)，TGI 可以在必要時(shí)使用數(shù)字孿生技術(shù)來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)是否能夠承受所需的更改以及重新協(xié)商的日常需求。

“我們正在將尖端技術(shù)整合到TGI運(yùn)營(yíng)中，這為我們打開了改善業(yè)務(wù)和競(jìng)爭(zhēng)力的無(wú)限機(jī)會(huì)?！盩GI技術(shù)項(xiàng)目PM/合同控制和采購(gòu)Luis Casallas Bello說(shuō)。

艾默生解決方案為用戶帶來(lái)的價(jià)值小結(jié)

- 通過(guò)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)為天然氣管網(wǎng)規(guī)劃維修窗口

- 減少了維修對(duì)運(yùn)營(yíng)及客戶造成的影響

- 提高了滿足監(jiān)管要求及用戶需求的能力

- 通過(guò)性能預(yù)測(cè)，有效增加了安全性

艾默生解決方案的特點(diǎn)

OpenEnterprise 系統(tǒng)是一個(gè)經(jīng)過(guò)行業(yè)驗(yàn)證的SCADA系統(tǒng)，用于高效管理包括各種現(xiàn)場(chǎng)硬件和設(shè)備的大型、廣泛分布的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。

Pipeline Manager 軟件是一個(gè)經(jīng)過(guò)行業(yè)驗(yàn)證的在線模擬和建模工具，提供管道泄漏檢測(cè)、泄漏定位、組分/批次（油品）跟蹤、自動(dòng)預(yù)測(cè)、設(shè)施規(guī)劃以及操作員培訓(xùn)和支持。

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Pipeline Manager 管道管理器