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

Actividades de investigación4Descripción del problemaEl generador de vapor de una unidad termoeléctrica es el sistema más importante deésta, debido a la complejidad y cantidad de los procesos que allí se realizan; por lo tantoes importante garantizar su disponibilidad en todo momento.El problema que se resuelve en este trabajo, consiste en el desarrollo del prototipo deun sistema de diagnóstico para el generador de vapor de una unidad termoeléctrica. Lafunción del prototipo es reconocer los estados de riesgo o mal funcionamiento de loscomponentes del generador de vapor, en cuanto se presenten en la operación.En trabajos de investigación previos, realizados en el área de Supervisión de Procesosdel IIE, se han explorado con éxito las técnicas de redes neuronales y la lógica difusapara el diagnóstico de fallas (Ruz Hernández, J. A. et al., 2005), (Aquino, H., 2005). Conestos trabajos se ha encontrado, que en algunos casos específicos es mejor una técnicaque otra, de donde se infiere que un resultado más robusto puede ser alcanzado, mediantela implementación de un esquema de diagnóstico basado en diferentes métodoscomplementarios, lo cual justifica la necesidad de explorar las propiedades de nuevastécnicas en el campo de diagnóstico de fallas.En este trabajo se presentan los resultados obtenidos tras la aplicación de redes de Petri para el diagnósticode fallas. Las redes de Petri son una herramienta gráfica y matemática de modelado, que puede serutilizada en cualquier tipo de sistemas dinámicos. Con esta técnica se describe y estudia la informaciónproveniente de sistemas concurrentes, asíncronos, distribuidos, paralelos, determinísticos y estocásticos.Esta herramienta gráfica se utiliza como ayuda visual de la estructura y conexiones del sistema, de formaanáloga a los diagramas de bloques, grafos de flujo o redes. Como herramienta matemática es posible describirecuaciones de estado, ecuaciones algebraicas y otros tipos de modelos matemáticos, usados pararepresentar la dinámica del sistema analizado.Para implementar el sistema de diagnóstico se sigue el método desarrollado por Lo, Ng y Trecat (Lo K. L.,et al., 1997), el cual consiste en obtener un modelo de causalidad del elemento a diagnosticar, utilizandouna red de Petri denominada red hacia adelante. Una vez obtenido este modelo, se invierte el sentido delos arcos de conexión, obteniéndose una red de Petri hacia atrás. Esto genera un modelo de falla. Conbase en la experiencia de los operadores se determinan los umbrales de detección y aplicando reglas dedisparo de las transiciones de la red, se producen señales que cambian el estado de la red de Petri y que seinterpretan como firmas de las fallas consideradas.Redes de PetriFundamentosLas redes de Petri aparecieron en la literatura con la tesis doctoral de Carl Adam Petri en 1962, como unaherramienta matemática que permitía modelar eventos discretos de una manera gráfica y fácil de visualizar.En la década de los setenta, su estudio y aplicación se extendieron debido a su versatilidad para elanálisis y modelado de sistemas dinámicos. Más tarde, en 1987, René David y Hassane Alla desarrollaronel concepto de redes de Petri continuas (David y Alla, 1987) las cuales permitieron modelar eventos continuos.En 1991 se desarrollaron las redes de Petri híbridas. Esta nueva extensión combina los dos tipos deredes de Petri mencionados anteriormente.Conceptos básicosLos conceptos listados a continuación se tomaron del libro Petri nets and grafcet de David y Alla (David yAlla, 1992).