首先,我们暂且理论化一些,讲述数字孪生的基础概念,逐步形成从数字化虚拟到实体设备的衔接。
数字孪生车间(digital twin shop-floor, DTS)的概念,包括物理车间(physical shop-floor, PS)、虚拟车间(virtual shop-floor, VS)、车间服务系统(shop-floor service system, SSS)、车间孪生数据(shop-floor digital twin data, SDTD)、连接(connection, CN)。
PS是车间客观存在的生产设备、人员、产品、物料等实体的集合,主要负责接收SSS下达的生产任务,并严格按照VS仿真优化后的预定义的生产指令,执行生产活动并完成生产任务。
PS的设备、人员、产品、物料等生产要素的实时状态数据可通过各类传感器进行有效采集。由于这些数据来自不同数据源,存在数据结构不同、接口不同、语义各异等问题,因此,为了实现对多源异构数据的统一接入,需要一套标准的接口与协议转换装置。
VS是PS的忠实完全数字化镜像,从几何、物理、行为、规则多个层面对PS进行描述与刻画,主要负责对PS的生产资源与生产活动进行仿真、评估及优化,并对实际生产过程进行实时监测、预测与调控等。
VS本质上是由多个几何、物理、行为及规则模型构成的模型集合,能够对PS进行全面地多维度描述与刻画。
SDTD是PS、VS、SSS相关数据、领域知识,以及通过数据融合产生的衍生数据的集合,是PS、VS、SSS运行交互与迭代优化的驱动。融合数据是SDTD的重要组成部分,这些数据不是从物理空间直接采集得到的,而是在物理数据的基础上,利用信息空间模型仿真、算法推演、系统衍生等过程得到的,是对物理数据的补充。
上述数字孪生概念,是物联网的基础,是虚拟化系统的基础,也是仿真系统的基础。如果从机器学习到人工智能自我优化,以更好服务循环流化床锅炉运行,这也是基础。
我们发展循环流化床锅炉仿真培训系统,不但提供常规的操作,也提供大量的现场常见故障,供操作人员进行反事故的演习,以提高他们的操作技能和故障处理能力。
能实时实现从锅炉点火、升温、加负荷直至额定负荷的全工况仿真,包括冷态起动、热态起动、正常停炉、热态停炉(压火)、紧急停炉等过程。
整个过程中锅炉各部位的压力、温度、流量、液位等热力参数及其变化趋势与真实锅炉过程一致。
我们发展锅炉运行系统数字化,同时也为了提供在运行过程中的优化作用,比如如何可以更好的防磨,使循环流化床锅炉运行周期更长更稳定。
我公司针对循环流化床锅炉水冷壁防磨,依据常年对循环流化床锅炉的磨损研究,形成了“三多”数智化导流板防磨技术方案,不断优化仿真系统数据优化部署,在“多源态感知、多元合金、多维融合”的技术理论和实践支撑下,形成完善的循环流化床锅炉水冷壁防磨技术方案。
循环流化床锅炉水冷壁防磨“三多”导流板防磨数智化方案,针对炉内气固两相流场,可以得到序列优化和稳流,防护水冷壁管,充分保护重磨损区域,可使水冷壁防磨损每年在0.1mm以下,相当大的保障了循环流化床锅炉安全稳定的长周期运行。