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共创新质生产力 | 数字孪生技术助力天然气管网智能运营

供稿：艾默生公司

艾默生 OpenEnterprise 及 Pipeline Manager 软件提供的数字孪生技术，通过实时模拟和预测天然气输送管网，助力用户基于预期的变化及当前运营条件预测未来，从而提升了运营效率及管理水平。

用户

Transportadora de Gas Internacional (TGI)是哥伦比亚著名的天然气输送公司，需安全维护一个4000公里的天然气管道网络。TGI为包括住宅、商业、工业和发电在内的多个用户提供天然气。

挑战

TGI 的操作员必须持续适应由客户需求、供应商问题以及维护相关调整所引发的变化。多年以来，TGI 的工程师通过手动文档来处理日常变化及灾难规划。在复杂的电子表格上对现场设备、压缩机停机、管道维护以及对泄漏或破裂的影响进行计算。即便是最富经验的技术人员也认为管理这些电子表格既困难又繁琐 — 特别是其中许多人即将退休，需将责任留给了经验较少的新员工。

结果

为了优化决策支持，TGI 的可靠性团队采用了艾默生的 OpenEnterprise SCADA 系统与 Pipeline Manager™ 模拟仿真软件创建了天然气管网数字孪生，在以下几个方面取得了显著成效。

清楚预测目前操作对未来运营的影响

实时数字孪生数据能够加速使操作员看到其生产过程的未来状态。预测模型自动以正常速度的 10 至 50 倍运行。这些模型利用当前状态操作条件，让操作员看到未来6小时的条件将会如何。操作员能够清晰地了解他们当下执行的操作在管道网络中将会如何影响未来的运营。

相同的预测模型可以根据需要随时运行，使得测试运营变的更加容易。如果团队出于任何原因想要突破系统极限，预先设置的条件警报将告知操作员出现问题还剩余多少时间。以及可能导致压缩机、空压装置、喷射装置失效，或可能导致网络某处失衡的其它条件。

“数字孪生模拟帮助我们的操作员预测他们所做的变化将如何影响今天和未来的流程。这种先知引导有助于做出更容易且更优的决策，并推动更高效的运营。”TGI运营管理部门顾问 Jesus Vargas Torres说。

减少了维修对运营和客户造成的影响

可靠性团队能够借助新的数字孪生预测单个生产站点关闭时对下游工厂和站点所产生的后果。该模型使团队能够确定达到压缩机站最低吸入压力的实际时间，以及达到站点最低到达压力所需的时间。利用这些数据，TGI 可以确定任何生产站点关闭的准确机会窗口。有了这些信息，维护人员在未来的所有活动中能够知晓他们拥有多少时间来执行任务，从而使计划和安排变得更加容易。

当维护团队需要关闭压缩机站进行维修时，可靠性团队能够运用数字孪生确定达到两个客户站点最低到达压力所需的时间。这使得 TGI 能够确切知晓技术人员在既不违反与客户的合同又能完成维修的情况下需要多少时间。

“数字孪生的能力，能够在不影响客户的情况下，精确计算维修期可以持续多长时间，对于帮助技术人员安排升级、安装或紧急服务，而不会中断生产，这是非常宝贵的。TGI控制室首席工程师 Omar Caro Vargas说。

通过性能预测，增加了安全性

团队还运用数字孪生技术来测试假设情景，这在流程改进和灾害准备方面尤其有效。在安装新设备或对压力和流量进行更改之前，工程师能够在数字孪生中模拟调整，实时且准确地看到这些变化的影响在管道中的传播情况。数字孪生还使得团队能够模拟紧急关闭的情形。TGI 可以在模拟中测试对这些紧急情况的响应 — 包括在不违反合同的情况下进行重新路由以及激活适当的响应团队 — 而不会给安全或操作带来任何风险。

灵活满足监管及用户需求

仿真使 TGI 能够更好地满足政府和客户的法规要求。哥伦比亚监管机构（CREG）要求该管道运营商必须提前与客户沟通任何计划中的关闭或限制措施。如今，TGI 能够更准确地向天然气运营国家委员会（CNOGAS）制作这些报告，因为操作团队可以预先使用估计的条件模拟场景，并在当天晚些时候告知实际情况的数据。此外，当用户在每日交付方面存在差异时，TGI 可以在必要时使用数字孪生技术来确定网络是否能够承受所需的更改以及重新协商的日常需求。

“我们正在将尖端技术整合到TGI运营中，这为我们打开了改善业务和竞争力的无限机会。”TGI技术项目PM/合同控制和采购Luis Casallas Bello说。

艾默生解决方案为用户带来的价值小结