Bản song sinh số thúc đẩy ngành năng lượng

102

GE đã hoàn thiện thêm một bước bản song sinh kỹ thuật số khi ứng dụng các cảm biến ảo vào dự báo tình trạng thiết bị, các kịch bản có thể xảy ra và phương án ứng phó, từ đó gia tăng hiệu suất và tuổi thọ máy móc.

Ở trung tâm Paris, chỉ cách rạp hát huyền thoại của thành phố một quãng ngắn, các kỹ sư của GE đang bận rộn lập trình phần mềm tạo bản song sinh kỹ thuật số cho các loại máy móc. Những đại diện ảo của các loại thiết bị này sống trên đám mây và sử dụng dữ liệu thiết yếu thu thập từ các các bộ phận của thiết bị thực. Họ hợp tác với Ansys, công ty dẫn đầu trong lĩnh vực phần mềm mô phỏng kỹ thuật, để chạy ảo những “kịch bản” khác nhau, như chạy động cơ máy bay lâu hơn trong môi trường nóng hơn hoặc có độ ẩm cao hơn. Sau đó, họ sẽ dùng những thông số lấy từ các thử nghiệm này để dự đoán những vấn đề trước khi chúng xảy ra và buộc phải dừng thiết bị đột ngột, từ đó tối ưu hóa công suất và giảm thiểu thời gian dừng máy.

Dự đoán bảo dưỡng không chỉ liên quan tới việc sử dụng các cảm biến gắn trên thiết bị; nó còn liên quan tới những cảm biến ảo, đặc biệt là ở những nơi bạn không thể sử dụng cảm biến vật chất. Cảm biến ảo là kết quả của khả năng dự đoán tương đối chính xác một giá trị (như nhiệt độ hoặc áp suất) bằng cách sử dụng dữ liệu khác từ cảm biến vật chất kết hợp các thuật toán thông minh dựa trên dữ liệu và mô hình sẵn có.

Ví dụ, các kỹ sư GE đã phát triển một bản song sinh kỹ thuật số của yaw motor của tuabin gió Haliade 150-6, giúp động cơ 6-megawatt quay và định vị bản thân trong gió. Thông qua các cảm biến ảo, bản song sinh kỹ thuật số này mô phỏng nhiệt độ ở các bộ phận khác nhau trong động cơ.

“Bạn theo dõi nhiệt độ càng tốt bao nhiêu, bạn sẽ càng rõ hơn tác động của nó đối với thiết bị,” theo Herve Sabot, kỹ sư trưởng tại GE Digital Foundry ở Paris. “Thách thức ở đây là nâng cao công suất máy của khách hàng để tránh phải cắt điện và cho chúng hoạt động nhanh nhất có thể”.

Ảnh đầu trang: Những tuabin gió Haliade của GE đang trên đường tới Merkur, một nhà máy phong điện ở ngoài khơi nước Đức. Ảnh trên: Các cánh quạt tuabin sắp được đưa lên tàu lắp đặt. Nguồn ảnh: Finn Beales.

Đối với Sabot và nhóm của anh, theo dõi nhiệt độ là một thử thách thú vị. Họ quyết định sử dụng các công cụ mô phỏng của Ansys để tính toán nhiệt độ bên trong động cơ từ một mô hình. Họ hoàn thành việc này bằng cách theo dõi dòng điện cung cấp cho các động cơ tuabin gió.

Sử dụng các thuật toán được xây dựng trong Predix và cách tiếp cận mô hình do Ansys phát triển, họ có thể ước lượng nhiệt độ của động cơ ở bất kỳ thời điểm nào. Ở Foundry, họ có thể giám sát hoạt động của các động cơ dưới các tác động khác nhau ở bất kỳ thời điểm nào và tìm cách điều hành các động cơ đạt hiệu suất tối đa. Trên hiện trường, các kỹ sư có thể sử dụng ứng dụng này bằng một bảng điều khiển kết nối với bản song sinh số để giám sát nhiệt độ của động cơ và quyết định xem liệu nên hãm lại hay tăng tốc hoạt động của động cơ. Sabot cho biết: “Nhờ có bản song sinh kỹ thuật số, chúng tôi chỉ cần biết về dòng điện là có thể hiểu được nhiệt độ và cách tối ưu hóa sử dụng động cơ”.

Hiện họ đang sử dụng dữ liệu mô phỏng ở Foundry để hoàn thiện ứng dụng trước khi đưa nó tới hiện trường, nơi 1,2 triệu bản song sinh kỹ thuật số của các động cơ phản lực, tuabin khí gas và đầu máy xe lửa đang làm việc. Cũng như với các tuabin gió này, bất cứ thiết bị công nghiệp nào cũng có thể được hưởng lợi từ bản song sinh kỹ thuật số và cảm biến ảo. Điều này không chỉ giúp các thiết bị có hiệu suất cao hơn và ổn định hơn mà còn giúp các đơn vị vận hành thiết bị đảm bảo các cỗ máy hoạt động ổn định, an toàn và thoải mái hơn.

Tuabin Haliade ở bên ngoài nhà máy GE ở Saint-Nazaire, Pháp. Nguồn ảnh: Nicanor Garcia.

 

Theo Dorothy Pomerantz

BÌNH LUẬN CỦA BẠN