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数字孪生技术在油气化工设备中的应用

发布时间:2022-09-15

编辑人:灵图互动

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石油天然气的开采和化工设备,有着结构复杂、投资巨大、寿命周期漫长、高压高危对可靠性要求苛刻的特点。油气、化工设备漫长的生命周期里,建设施工、完整性管理及安全监控、维护保养等环节,数字孪生技术逐步成为油气化工设备数字化管理的技术基础。在油气化工设备行业的研发设计环节,数字孪生的实践多处于设备高精度三维模型建设,数据辅助管理,成熟度属于基本级;在设备的运维环节,数字孪生实践中工业机理模型和数据模型相融合的应用逐渐增多,部分产品能够实现基于工况的模拟仿真,其成熟度处于进阶级(语句不通顺)。

数字孪生技术在油气化工设备中的应用

1. 数字孪生技术在油气化工设备中的应用需求与价值

1.1 提升研发设计效率

油气化工设备一般尺寸巨大、管线结构复杂,在建设过程中,设计、施工、业主单位间就三维模型的结构要求数据属性要求各不相同,在施工过程中有迫切的统一标准、协同校审的需求,构成数字孪生可视化施工协同应用。

1.2 助力数字化移交

油气化工设备因其巨大、复杂、长寿命和一般为有危爆特征,建设施工过程中大量过程数据对漫长的使用维护周期影响巨大,数字化移交应用基于数字孪生体模型来整合建设数据全集,是构造运维期数字孪生体的必有之路。

1.3 提升运维和安全管理水平

油气化工设备的运维和安全管理,要综合当前结构、历史过往 即时监测等手段,辅以必要的仿真推演,得到科学可靠的操作方案,从而确保设备经济高效安全和长寿命,数字孪生体运维应用是综合实现这一目的的有效手段。

2. 数字孪生技术在油气化工设备中的应用案例


2.1 数字孪生技术在油气化工设备中的应用案例 1: 基于数字孪生的油气、化工装置设计协同校审

油气、化工装置在设计施工阶段,业主、设计院、施工单位、监理单位间的设计协同讨论和调整十分频繁,传统的二维图纸不能很好的传递信息。

基于数字孪生的油气、化工装置设计协同校审应用以设计三维模型为基础,实现数字孪生多方远程协调校审,可供多方通过浏览器、VR头盔等方式进行远程异地协同的设计讨论,对设计异议、修改意见在模型内的标注,以驱动设计模型的逐步精细化、与施工条件相匹配,为施工阶段的数据管理、数字化移交提供好的条件。

数字孪生技术在油气化工设备中的应用案例 1: 基于数字孪生的油气、化工装置设计协同校审

2.2 数字孪生技术在油气化工设备中的应用案例 2:基于数字孪生体的数字化移交

油气化工装置的建设施工阶段,存在大量的施工过程重要信息,这些信息包对业主长达十数年乃至数十年使用过程中有着非常重要的基准作用,有效的收集、关联和管理这些施工数据,是打造长期使用的数字孪生油气、化工装置的重要手段,可形带建设过程的面向运维数字孪生体。

油气 化工装置数字孪生体数字化移交应用,用于基于施工模型,构建施工过程数据的时空关系数据集,能够从空间、时间维度管理油气、化工装置建设过程中的设备、物料、人员、操作过程数据,记录采购和工艺数据等,最终形成来源可考、起始参数准确的竣工态数字孪生体。

2.3 数字孪生技术在油气化工设备中的应用案例3: 基于数字孪生体的运维和安全管理

装置安全评估是油气和化工装置里重要的运维期任务。在运行维护阶段,数字孪生技术可提供安全检测数据管理、安全评估计算、运维方案制订及仿真推演、应急预案制订及演练。

油气 化工装置数字孪生体运维应用,基于经过数字化移交得到的全面精准数字孪生体模型将实体物理数据实时采集归并入数字孪生体中记录检索过去、监控现在和推演未来。实现对装置的分级安全评估、状态预警报警、工艺工况维修维护方案推演、操作培训和演练、应急预案的编制仿真及演练提供功能支撑。

数字孪生技术在油气化工设备中的应用案例3: 基于数字孪生体的运维和安全管理

油气和化工行业,由于自身复杂度和规模体量的原因,存在较高程度的三维可视化设计建设环境,但三维应用的精度、准确度、广度依然存在较多问题。数字孪生技术的有效应用可以促进设计校审、建管移交及运维等阶段互相衔接。极大地提升管理效率、降低成本。


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