แนวโน้มอันชาญฉลาดในอุปกรณ์ที่วิกฤตยิ่งยวด

ด้วยแรงผลักดันสองประการของการเปลี่ยนแปลงทางอุตสาหกรรมอย่างชาญฉลาดทั่วโลกและเป้าหมาย "คาร์บอนคู่" เทคโนโลยีวิกฤตยิ่งยวด-ซึ่งใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบหลักของประสิทธิภาพขั้นสูงและการอนุรักษ์พลังงาน- ได้เจาะลึกภาคส่วนสำคัญๆ เช่น พลังงานความร้อน ปิโตรเคมี -การสกัดทางชีวภาพ และ-การผลิตขั้นสูง ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีแบบบูรณาการ เช่น อินเทอร์เน็ตทางอุตสาหกรรม ปัญญาประดิษฐ์ และการประมวลผลแบบเอดจ์ อุปกรณ์ที่วิกฤตยิ่งยวดกำลังพัฒนาจาก "ระบบอัตโนมัติขั้นพื้นฐาน" ไปสู่ ​​"การรับรู้ที่ชาญฉลาด + การตัดสินใจโดยอิสระ-การสร้าง + การทำงานร่วมกันทางไกล" ในบรรดาสิ่งเหล่านี้ "ความแม่นยำ + ความชาญฉลาด" ของการควบคุมอัตโนมัติและลักษณะ "ทั่วโลก + การคาดการณ์" ของการตรวจสอบระยะไกลเป็นทิศทางการอัปเกรดที่สำคัญ ซึ่งปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ ความน่าเชื่อถือ และความสามารถในการบำรุงรักษาการปฏิบัติงาน (O&M) อย่างมีนัยสำคัญ

อุปกรณ์ที่วิกฤตยิ่งยวด (เช่น หน่วยพลังงานความร้อนวิกฤตยิ่งยวดพิเศษ- หน่วยสกัดที่วิกฤตยิ่งยวด และอุปกรณ์สร้างของเหลวที่วิกฤตยิ่งยวด) เผชิญกับความท้าทายในการปรับตัวให้เข้ากับสถานการณ์ที่ซับซ้อนเนื่องจากพารามิเตอร์การทำงานที่สูง (อุณหภูมิ ความดัน และการไหล) และสภาวะการทำงานที่สัมพันธ์กันสูง ปัจจุบัน การควบคุมอัตโนมัติกำลังบรรลุการเปลี่ยนแปลงจาก "การทำงานที่เสถียร" ไปสู่ ​​"การเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมีประสิทธิผล" ผ่านมิติหลักสามประการ: "การเสริมพลังด้วยอัลกอริธึมขั้นสูง ความสามารถในการปรับตัว-โหลดในวงกว้าง และ-การบูรณาการระบบหลายระบบ"

อัลกอริธึมขั้นสูง เช่น การควบคุมแบบคาดการณ์ล่วงหน้า (MPC) การควบคุมการปฏิเสธการรบกวนแบบแอคทีฟ (ADRC) และการควบคุมแบบคลุมเครือจะสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของสภาวะการทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมด ช่วยให้สามารถควบคุมการประสานงานแบบหลายตัวแปรได้และการชดเชยการรบกวนตั้งแต่เนิ่นๆ ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการควบคุมได้อย่างมาก

(1) ในภาคพลังงานความร้อน มีการใช้กลยุทธ์ "MPC + ADRC" ร่วมกันเพื่อจัดการกับความผันผวนของคุณภาพถ่านหินและการเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างกะทันหัน โดยควบคุมความผันผวนของอุณหภูมิไอน้ำหลักให้อยู่ภายใน ±2 องศา และลดเวลาในการปรับตัวลง 30%–50%

(2) ในภาคการสกัดทางชีวภาพ การควบคุมแบบคลุมเครือใช้เพื่อประสานความดัน อุณหภูมิ และอัตราการไหลของ CO₂ ของกาต้มน้ำสกัด ส่งผลให้อัตราการสกัดของส่วนประกอบเป้าหมายเพิ่มขึ้น 10%–15% ในขณะเดียวกันก็ลดการใช้พลังงานไปพร้อมกัน

(3) ในภาคปิโตรเคมี มีการใช้แบบจำลองการควบคุมการคาดการณ์เพื่อปรับพารามิเตอร์ปฏิกิริยาในหน่วยไฮโดรจิเนชันให้เหมาะสม ซึ่งช่วยลดการก่อตัวของผลพลอยได้ และยืดอายุของตัวเร่งปฏิกิริยาได้มากกว่า 20%

เพื่อตอบสนองความต้องการในการบูรณาการโครงข่ายพลังงานทดแทนและการผลิตที่ยืดหยุ่น ระบบควบคุมช่วยให้ประหยัดพลังงานและลดการใช้พลังงานผ่านการปรับอัตราแบบไดนามิก การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานร่วมกันของอุปกรณ์เสริม และการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานแบบเรียลไทม์-:

(1) สำหรับหน่วยพลังงานความร้อน: การพัฒนากลยุทธ์การปรับตัวแบบหลายตัวแปรได้เพิ่มอัตราการปรับภาระเป็น 2.5% Pe/นาที ลดภาระการเผาไหม้ขั้นต่ำที่เสถียรลงเหลือต่ำกว่า 20% Pe และลดการใช้ถ่านหินต่อหน่วยลง 5–8 กรัม/kWh

(2)สำหรับอุปกรณ์สกัด: การปรับความดันและอุณหภูมิให้เหมาะสมแบบเรียลไทม์จะช่วยลดการใช้พลังงานลง 12%–18% เมื่อเทียบกับการทำงานของพารามิเตอร์คงที่

(3)สำหรับอุปกรณ์ขึ้นรูปของเหลว: การวินิจฉัยล่วงหน้า-คุณลักษณะของวัตถุดิบทำให้สามารถ-ปรับพารามิเตอร์การอัดขึ้นรูปล่วงหน้า ช่วยลดเวลาตอบสนองเหลือเพียงวินาทีสำหรับการเปลี่ยนแปลงสภาพการทำงาน

ด้วยการใช้ประโยชน์จากการบูรณาการเชิงลึกของเซ็นเซอร์ แอคทูเอเตอร์ และอัลกอริธึมอัจฉริยะ ระบบนี้จะทำลาย "ไซโลข้อมูล" ของการควบคุมแบบดั้งเดิม:

(1)การรับรู้ตามเวลาจริง-: พารามิเตอร์หลักจะถูกรวบรวมผ่านเซ็นเซอร์อุณหภูมิอินฟราเรด เซ็นเซอร์สั่นสะเทือน เครื่องวิเคราะห์ภาพเปลวไฟ และอุปกรณ์อื่นๆ ที่มีความถี่ในการสุ่มตัวอย่างเกิน 100 เฮิรตซ์

(2)การแก้ไขพารามิเตอร์: ขึ้นอยู่กับการระบุคุณภาพถ่านหินและองค์ประกอบปานกลางทางออนไลน์ หน่วยพลังงานความร้อนจะปรับการกระจายอากาศและการป้อนถ่านหินโดยอัตโนมัติ เพื่อให้ได้อัตราส่วนการผสมของถ่านหินคุณภาพต่ำ-เกิน 40%

(3)การดำเนินการที่ชาญฉลาด: การใช้แอคทูเอเตอร์ไฟฟ้าอัจฉริยะ ทำให้การสื่อสารระดับมิลลิวินาที-ทำได้ผ่านอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม โดยมีเวลาแฝงของคำสั่งควบคุมต่ำกว่า 50 ms

ด้วยการใช้ประโยชน์จาก Internet of Things (IoT), ข้อมูลขนาดใหญ่, การประมวลผลแบบ Edge และเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ การตรวจสอบระยะไกลจะทำลายโมเดล "on-site on-call" ด้วยการสร้างฮับข้อมูล การเชื่อมต่อลิงก์ O&M และการสร้างระบบคาดการณ์ ช่วยให้บรรลุการเพิ่มประสิทธิภาพวงจรชีวิตเต็มรูปแบบ ลดต้นทุน O&M และลดเวลาหยุดทำงานให้สั้นลง

การใช้สถาปัตยกรรม "Edge Terminal + เกตเวย์อุตสาหกรรม + แพลตฟอร์มคลาวด์" ทำให้เกิดการประมวลผลที่เป็นมาตรฐานและการจัดการภาพจากแหล่งข้อมูลหลาย-:

(1)การรวมข้อมูล: ผสานรวมการทำงานของอุปกรณ์ กระบวนการ สภาพแวดล้อม และข้อมูลสถานะ ซึ่งประมวลผลผ่านโมเดลแบบครบวงจร (เช่น โปรโตคอล OPC UA) โดยมีเวลาแฝงในการเข้าถึงต่ำกว่า 200 ms

(2)การทำงานร่วมกันด้วยภาพ: การใช้ประโยชน์จาก WebGIS และเทคโนโลยีแฝดดิจิทัลเพื่อสร้างภาพเสมือนจริง 3 มิติ บริษัทพลังงานความร้อนบรรลุ-การกำหนดเวลาทรัพยากรโรงงานข้าม-ผ่านแพลตฟอร์มที่ครอบคลุมระดับโรงงาน ภูมิภาค และกลุ่ม

(3)การใช้งานเฉพาะกรณี: แพลตฟอร์ม IoT Tiantuo Sifang เชื่อมต่อกับจุดตรวจสอบนับพันจุด ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจจับข้อผิดพลาดได้ถึง 60%

จัดการกับข้อจำกัดของเครือข่ายในสถานการณ์ระยะไกล (เช่น พลังงานลมนอกชายฝั่งและการขุดเหมือง) "การตอบสนองในท้องถิ่น + การทำงานร่วมกันระยะไกล" ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นในการดำเนินงาน:

(1)การประมวลผลแบบเรียลไทม์-ที่ Edge: ปรับใช้เกตเวย์ Edge เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิ เรียกใช้คำสั่งการป้องกันในพื้นที่ในกรณีฉุกเฉินโดยมีเวลาแฝงในการตอบสนองต่ำกว่า 100 ms

(2) O&M บนมือถือ: การดูข้อมูลและการรับสัญญาณเตือนภัยเปิดใช้งานผ่านแอปมือถือและแท็บเล็ต รวมกับคำแนะนำ "วิดีโอ + AR" สำหรับการบำรุงรักษา ช่วยลดเวลาตอบสนองลง 40%–50%

(3) สถานการณ์: ในสถานการณ์นอกชายฝั่งและระยะไกล Edge Computing ลดการส่งข้อมูลลง 90% ซึ่งลดการพึ่งพาแบนด์วิดท์

จากข้อมูลในอดีตและการเรียนรู้ของเครื่องจักร ระบบ "การคาดการณ์–การวินิจฉัย–การปรับให้เหมาะสม" ได้ถูกสร้างขึ้น:

(1)การทำนายข้อผิดพลาด: การใช้ LSTM และอัลกอริธึมฟอเรสต์แบบสุ่มเพื่อวิเคราะห์ข้อมูลการสั่นสะเทือนและน้ำมัน เราคาดการณ์ข้อผิดพลาด เช่น การสึกหรอของตลับลูกปืนด้วยอัตราความแม่นยำเกิน 85% ซึ่งช่วยให้เราสามารถแจ้งเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับปัญหาโรเตอร์ในหน่วยกังหันไอน้ำได้ล่วงหน้า 2-4 สัปดาห์

(2)การสนับสนุนความรู้: การสะสมกรณีข้อบกพร่องและการผสมผสานเทคโนโลยี NLP ช่วยให้สามารถดึงข้อมูลได้อย่างชาญฉลาดโดยอิงตาม "การจับคู่คำอธิบายข้อผิดพลาด–การจับคู่โซลูชัน" ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการบำรุงรักษาได้ถึง 30%

(3)การเพิ่มประสิทธิภาพวงจรชีวิตทั้งหมด-: เราประเมินอายุการใช้งานที่เหลืออยู่ของอุปกรณ์และพัฒนาแผนการบำรุงรักษาเฉพาะบุคคล เราเปลี่ยนไปใช้ "เงื่อนไข-การเปลี่ยนโดยกระตุ้น" สำหรับปั๊มตัวทำละลายในชุดสกัด ซึ่งช่วยลดต้นทุนอะไหล่ได้ 25%

ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์อัจฉริยะเหนือวิกฤตต้องอาศัยการสนับสนุนร่วมกันของปัจจัยสำคัญ 3 ประการ:

(1) การทำซ้ำทางเทคโนโลยี: อินเทอร์เน็ตเชิงอุตสาหกรรม, AI และการประมวลผลแบบเอดจ์กำลังทำลายปัญหาคอขวด 5G ช่วยให้เกิดการสื่อสารความเร็วสูง- และแฝดดิจิทัลกำลังจัดหาเครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพ

(2)คำแนะนำด้านนโยบาย: "Made in China 2025" และแผนห้าปี-ที่ 14 กำลังขับเคลื่อนการอัปเกรดอุปกรณ์อัจฉริยะ ในขณะที่นโยบายด้านพลังงานและการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมต้องการ-ความยืดหยุ่นในการโกนสูงสุดและความสามารถในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

(3)ความต้องการของตลาด: อุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมกำลังมองหาการลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพ ในขณะที่ภาคส่วนเกิดใหม่กำลังดำเนินการตาม-กระบวนการที่มีความแม่นยำสูง การขาดแคลนแรงงานกำลังเร่งดำเนินการ O&M จากระยะไกล

อุปสรรคทางเทคนิค: อัตราการผลิตในประเทศสำหรับเซ็นเซอร์ระดับไฮเอนด์{0}} ชิปควบคุม และซอฟต์แวร์อุตสาหกรรมน้อยกว่า 30% ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อปัญหาคอขวด

(1) ขาดมาตรฐาน: อินเทอร์เฟซข้อมูลและโปรโตคอลการสื่อสารไม่ได้มาตรฐาน ส่งผลให้มีต้นทุนสูงสำหรับการทำงานร่วมกันของอุปกรณ์

(2)ช่องว่างความสามารถ: การขาดแคลนผู้เชี่ยวชาญแบบสหวิทยาการที่มีความเชี่ยวชาญทั้งด้านกระบวนการและเทคโนโลยีดิจิทัล

(3)ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย: การตรวจสอบระยะไกลเผชิญกับความเสี่ยงจากการโจมตีทางไซเบอร์และการรั่วไหลของข้อมูล

การบูรณาการ "AI + การควบคุม": AI เจนเนอเรชั่นจะสร้างตรรกะการควบคุมโดยอัตโนมัติ และโมเดลอุตสาหกรรมขนาดใหญ่จะส่งเสริมการเพิ่มประสิทธิภาพร่วมกันของอุปกรณ์หลายตัว

(1)แฝดดิจิทัลระดับโลก: สร้างแบบจำลองสาม-ระดับที่ครอบคลุม "อุปกรณ์–โรงปฏิบัติงาน–โรงงาน" เพื่อเปิดใช้งาน-การจำลองกระบวนการและการแก้ไขจุดบกพร่องอย่างเต็มรูปแบบ

(2) การแปลเป็นภาษาท้องถิ่นแบบเร่งรัด: อัตราการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นของซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์หลัก เช่น DCS และ PLC จะเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 50%

(3) การทำงานร่วมกันอย่างชาญฉลาดสีเขียว: AI เพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้และการดักจับคาร์บอนเพื่อให้บรรลุเป้าหมาย "ประสิทธิภาพสูง + คาร์บอนต่ำ"

ความชาญฉลาดของอุปกรณ์ที่วิกฤตยิ่งยวดเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการยกระดับอุตสาหกรรม ด้วยการปรับการควบคุมอัตโนมัติอย่างแม่นยำและการทำงานร่วมกันแบบคาดการณ์ได้ของการตรวจสอบระยะไกล ทำให้สามารถก้าวข้ามข้อจำกัดของการทำงานและการบำรุงรักษาแบบเดิมๆ ในอนาคต ด้วยการส่งเสริมเทคโนโลยี นโยบาย และตลาดอย่างต่อเนื่อง อุปกรณ์ที่วิกฤตยิ่งยวดจะกลายเป็นผู้ให้บริการหลักของ "การผลิตอัจฉริยะ + การพัฒนาสีเขียว" องค์กรต่างๆ จะต้องคว้าแนวโน้มของ "แพลตฟอร์ม ความคล่องตัว และความชาญฉลาด" และเร่งการอัปเกรดเทคโนโลยีและการพัฒนาผู้มีความสามารถ เพื่อคว้าความคิดริเริ่มในการเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมนี้