Diagnóstico de fallas en el generador de vapor - Instituto de ...

13 Boletín IIE, enero-marzo del 2007el quemador, como son: la insuficiente presión de vapor de atomización; la distribución inadecuada de lamezcla combustible/aire por daño en sus componentes; cantidad inadecuada de aire para la combustión;alargamiento de flama y concentraciones de azufre en los combustibles fósiles que, al incrustarse en la tubería,causarán corrosión. Durante variaciones de carga se presentan incrementos o decrementos de flujosde aire, combustible, gases y flujo de vapor en la caldera, lo cual somete a la tubería a diversos esfuerzos.Una reparación defectuosa, un tratamiento químico deficiente y arranques de unidad con condiciones inadecuadas,son otras causas que pudieran provocar daño a tubos de paredes del hogar (Ruz Hernández,J.A. et al., 2005).Figura 11. Modelo de falla rotura de tubos de paredde agua.Simulación de la fallaLa falla se simuló a los 15 minutos de operación y sus característicasson: súbita y permanente, además de que la falla es total, es decir, noexisten niveles de rotura. En las gráficas de las variables se observa elcomportamiento con falla y sin falla de las mismas, y a partir de estecomportamiento se establecen los umbrales para el diagnóstico.Las variables monitoreadas en esta falla son:1. Flujo de agua de repuesto a condensado (FARC)2. Flujo de agua de alimentación (FAAL)3. Flujo de aire (FA)4. Nivel del domo (NDO)Además se monitorearon los estados de la alarma de bajo nivel deldomo (ABND)Con base en la experiencia adquirida después de haber realizado múltiplespruebas, se determinaron los umbrales de detección indicadosen la tabla 2.En esta falla, el tiempo de detección fue de 3.5 minutos, ya que la últimacondición en cumplirse fue el flujo de agua de alimentación.Tabla 2. Tabla de comportamiento y umbrales para las variables en la fallarotura de tubos de pared de agua.VariableComportamiento Umbralante fallaFlujo de agua de repuesto a condensado Sube 30 m 3 /hFlujo de agua de alimentación Sube 25 m 3 /hFlujo de aire Baja 51.5 m 3 /hNivel del domo Baja 0 mConclusionesLos resultados obtenidos de este trabajo, muestran que el sistema de diagnóstico desarrollado permite una rápida deteccióne identificación de las fallas consideradas en el diseño. Asimismo, el carácter cualitativo del modelado por medio de redes dePetri, lo hace fácilmente extensible a un conjunto de fallas tan grande como se quiera abarcar o bien, fácilmente adaptable alos distintos rangos de operación de la planta, con el único requerimiento de reajustar los umbrales de detección. Esto, comparadocon un sistema de diagnóstico con base en redes neuronales, representa grandes ventajas al no requerir de la etapade entrenamiento, la cual es complicada y azarosa.Otra aplicación del modelado con redes de Petri que se desprende de este trabajo, es la determinación de alarmas, pues éstascorresponden a variables que han salido de su rango de operación nominal, sin que necesariamente corresponda a unafalla.Sin embargo, como trabajo futuro queda pendiente una comparación más minuciosa de estos resultados con los obtenidospreviamente, a fin de determinar las ventajas y desventajas de trabajar con las distintas técnicas de diagnóstico que se hanensayado en el área de Supervisión de Procesos del IIE.El desarrollo del sistema basado en redes de Petri, junto con los desarrollados anteriormente, hace posible la implementaciónde un esquema de diagnóstico de fallas que utilice redundancia algorítmica, el cual permitirá un mejor desempeño enlas tareas de diagnóstico de fallas para el generador de vapor, de una unidad termoeléctrica.