ES2277076T3 - Procedimiento y dispositivo de seguimiento del rendimiento de un equipo industrial. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de seguimiento automático del rendimiento de un equipo industrial que comprende un compresor refrigerado (3) en el transcurso del funcionamiento del equipo industrial, en el que: - se miden, con ayuda de medios (7, 8, 9, 10) de medición, unos parámetros de funcionamiento del equipo industrial, que comprenden al menos: el caudal (Q) de gas en el compresor (3), la presión (Pin) de gas entrante del compresor (3), la presión (Pout) de gas saliente del compresor (3), la temperatura (Trefr) del refrigerante del compresor (3), - se calcula, con ayuda de medios (18) de cálculo, a partir de los parámetros medidos y de una regla de cálculo almacenada en unos medios (13) de almacenamiento, un factor de rendimiento que representa el funcionamiento del equipo industrial, - se indica a un usuario, con ayuda de medios (21) de indicación, una información de seguimiento del rendimiento en función del factor de rendimiento calculado.
Description
Procedimiento y dispositivo de seguimiento del
rendimiento de un equipo industrial.
La invención se refiere a un procedimiento de
seguimiento automático del rendimiento de un equipo industrial, así
como un dispositivo para la puesta en práctica de dicho
procedimiento.
Un ámbito de aplicación de la invención son las
unidades de producción de oxígeno por separación de los componentes
del aire, que utilizan uno o varios compresores de aire, de oxígeno
o de nitrógeno.
El seguimiento de los rendimientos del equipo
industrial sirve para planificar el mantenimiento del mismo y para
vigilar su productividad. Así, se constata por lo general que los
beneficios de un proyecto de optimización de un equipo industrial a
menudo se reducen a la nada después de varios años si no se dispone
de un seguimiento que permita detectar y corregir la menor
desviación del funcionamiento de dicho equipo industrial.
Asimismo, el explotador del equipo industrial
desea disponer de un indicador de rendimiento del equipo industrial
que refleje de forma fiable cualquier degradación del mismo. Así, es
necesario poder distinguir entre una degradación del equipo
industrial y una simple variación de sus condiciones de
funcionamiento.
El documento US2001/0034582 describe un sistema
de gestión de energía para un sistema frigorífico.
El documento
EP-B-516534 describe un
procedimiento de vigilancia de un aparato que funciona en
condiciones variables, que proporciona un parámetro de rendimiento
normalizado que es, en el caso de un compresor de una turbina de
gas que acciona un alternador que alimenta a una red de distribución
de energía eléctrica, un caudal de aire o un rendimiento
politrópico. Este procedimiento utiliza un modelo cuantificado del
comportamiento del aparato objeto de vigilancia, establecido
experimentalmente a partir de medidas realizadas en el aparato
cuando está en un estado interno conocido, por ejemplo cuando es
nuevo. Las medidas se efectúan sobre unos parámetros de influencia
que representan condiciones variables de origen externo en las que
el aparato se pone en funcionamiento, como la presión atmosférica,
la temperatura ambiente, la humedad ambiente, el caudal de un
carburante que alimenta a la turbina, la composición del carburante,
la temperatura del carburante, el estado de estabilización térmica
de la turbina con su compresor y la frecuencia de la red de
distribución de energía eléctrica. No obstante, ese modelo no es
conveniente para el seguimiento del rendimiento de las unidades de
producción de gas citadas. En particular, ese procedimiento no
permite seguir de manera precisa un factor de rendimiento como un
consumo energético o un rendimiento isotérmico de un compresor, poco
correlacionado con los parámetros de influencia citados.
La invención pretende obtener un procedimiento y
un dispositivo de seguimiento automático del rendimiento de un
equipo industrial, que palía los inconvenientes del estado de la
técnica.
A tal efecto, un primer objeto de la invención
es un procedimiento de seguimiento automático del rendimiento de un
equipo industrial de producción de fluido que comprende un compresor
enfriado en el transcurso del funcionamiento del equipo industrial
de producción de fluido, en el que:
- se miden, con ayuda de medios de medición,
unos parámetros de funcionamiento del equipo industrial, que
comprenden al menos el caudal de gas en el interior del compresor,
la presión de gas que entra en el compresor, la presión de gas que
sale del compresor, la temperatura del refrigerante del
compresor,
- se calcula, con ayuda de medios de cálculo, a
partir de los parámetros medidos y de una regla de cálculo
almacenada en unos medios de almacenamiento, un factor de
rendimiento que representa el funcionamiento del equipo
industrial,
- se indica a un usuario, con ayuda de medios de
indicación, una información de seguimiento del rendimiento en
función del factor de rendimiento calculado.
Gracias a la invención, se indica
automáticamente a un usuario unos datos sobre las condiciones reales
existentes en el equipo industrial, en las que el procedimiento de
seguimiento se ha puesto en funcionamiento. Así, el procedimiento
pueden ponerlo en funcionamiento fácilmente personas no
especialistas. La precisión obtenida en la detección de la
degradación del estado del equipo industrial también es buena e
incluso superior a la obtenida por los sistemas conocidos.
Según otras características de la invención:
- en el transcurso de una etapa de calibración,
se miden automáticamente, con ayuda de dichos medios de medición,
al menos una vez en el tiempo transcurrido, dichos parámetros de
funcionamiento del equipo industrial, se memorizan los valores
medidos de los parámetros de funcionamiento en una memoria y se
calibra la regla de cálculo en función de al menos un subconjunto
del conjunto de los valores medidos de los parámetros de
funcionamiento presentes en la memoria, pudiendo un usuario
arrancar de nuevo la etapa de calibración con vistas a una nueva
calibración de dicha regla de cálculo;
- la regla de cálculo del factor de rendimiento
comprende el cálculo de un rendimiento \eta_{est} estimado del
compresor según la ecuación siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
\eta_{est} =
AQ + B \frac{P_{out}}{P_{in}} + CT_{refr} + D_{2}T_{g} +
E
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que:
Q es el caudal de gas en el interior del
compresor,
P_{in} es la presión de gas que entra en el
compresor,
P_{out} es la presión de gas que sale del
compresor,
T_{refr} es la temperatura del refrigerante
del compresor,
A, B, C, D2 y E son parámetros de reglaje
predeterminados, midiéndose la temperatura T_{g} del gas que entra
en el compresor, con ayuda de los medios de medición, para el
parámetro D2 de reglaje escogido no nulo;
- el factor de rendimiento corresponde a un
consumo energético P_{est} estimado del compresor según la
ecuación siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
P_{est} =
\lfloor QRT_{refr} ln(P_{out}/P_{in})\rfloor /
\eta_{est}
\vskip1.000000\baselineskip
- los parámetros de reglaje A, B, C, D2, E se
calculan por regresión lineal a partir del al menos un subconjunto
de valores medidos de los parámetros de funcionamiento presentes en
la memoria;
- la regla de cálculo se determina a partir de
una red neuronal cuyo autoaprendizaje se realiza a partir del al
menos un subconjunto de valores medidos de los parámetros de
funcionamiento presentes en la memoria, desapareciendo los
parámetros A, B, C, D, E de reglaje cuando se utiliza una red
neuronal;
- se efectúa la etapa de calibración bajo el
control del operador, por ejemplo después de una operación de
mantenimiento del compresor;
- se utiliza el factor de rendimiento calculado
para arrancar una alarma, cuando el factor de rendimiento calculado
no verifica unas condiciones prescritas.
Un segundo objeto de la invención es un
dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento de
seguimiento automático del rendimiento del equipo industrial de
producción de fluido, caracterizado porque comporta unos medios de
medición de dichos parámetros de funcionamiento, unos medios de
cálculo de dicho factor de rendimiento a partir de la regla de
cálculo presente en los medios de almacenamiento y a partir de las
medidas proporcionadas por los medios de medición, y unos medios de
indicación de una información de seguimiento de rendimiento a un
usuario a partir de un factor de rendimiento calculado.
Según una característica, el dispositivo
comporta un medio de control de calibración de la regla de
cálculo.
La invención se comprenderá mejor a la luz de la
descripción siguiente, dada únicamente a modo de ejemplo no
limitativo, en referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 representa un organigrama del
principio de funcionamiento del procedimiento y del dispositivo de
seguimiento según la invención en una fase de calibración,
la figura 2 representa un organigrama del
principio de funcionamiento del procedimiento y del dispositivo de
seguimiento según la invención en una fase de predicción, y
la figura 3 representa esquemáticamente el
dispositivo de seguimiento de rendimiento según la invención.
En las figuras se determina en primer lugar, en
el transcurso de la etapa E1 previa, si se debe inicializar una
nueva calibración o no. Esta interrogación se efectúa con ayuda de
un botón 1 de control material o de un programa informático del
dispositivo, por ejemplo en forma de tecla de control en una
pantalla de ordenador. El accionamiento del botón 1 provoca una
nueva inicialización de la calibración mediante el paso a las etapas
E2, E3 que se describirán a continuación.
El dispositivo 2 de seguimiento está destinado a
montarse sobre uno o varios compresores 3 que intervienen en un
equipo industrial. El compresor 3 comprende una entrada 4 de gas y
una salida 5 de gas comprimido con ayuda de un medio de compresión
contenido en el compresor 3. El compresor 3 es enfriado por un
circuito 6 de enfriamiento, en el que circula un fluido de
refrigeración, como por ejemplo agua. Un captador 7 de presión,
denominado captador de presión entrante, está montado sobre la
entrada 4 para medir la presión de gas que entra en el compresor 3.
Un captador 8 de caudal está montado sobre la entrada 4 para medir
el caudal de gas que entra en el compresor 3. Bien entendido, el
captador 8 también puede montarse sobre la salida 5 para medir el
caudal de gas que sale, en lugar de montarse sobre la entrada 4. Un
captador 9, denominado captador de presión saliente, está montado
sobre la salida 5 para medir la presión de gas que sale del
compresor 3. Un captador 10 de temperatura está montado sobre el
circuito 6 de enfriamiento para medir la temperatura del
refrigerante. También está previsto un captador 10a de consumo
energético del compresor, por ejemplo un captador 10a de potencia
eléctrica consumida. Llegado el caso, se puede prever un captador
suplementario 10b sobre la entrada 4 del compresor 3, que permita
medir la temperatura T_{g} del gas entrante. También está previsto
sobre el compresor 3 un captador 10c de la posición Z_{v} abierta
o cerrada de una válvula de aire de expulsión.
Los captadores 7, 8, 9, 10, 10a, 10c y, llegado
el caso, 10b, están unidos a una unidad 10d de recepción de
medidas, en la que pueden introducirse unos patrones G por cada una
de las magnitudes medidas, por ejemplo un umbral máximo U_{max} y
un umbral mínimo U_{min} para unas placas de valores. En la unidad
10d de recepción de medidas, los valores de los parámetros citados
de presión P_{in} de gas entrante, de caudal Q de gas, de presión
P_{out} de gas saliente, de temperatura T_{refr} de
refrigerante, de consumo P_{cons} de energía, de la posición
Z_{v} de la válvula de expulsión y, llegado el caso, de
temperatura T_{g} del gas entrante, recibidos de los captadores
7, 8, 9, 10a, 10c, 10b, se seleccionan con ayuda de los patrones G.
La selección se efectúa por ejemplo mediante la filtración con
respecto a los patrones G de valor prescrito para cada parámetro y
mediante la eliminación de los valores que no se encuentran dentro
de dichos patrones. Dichos patrones son por ejemplo unas placas de
valores numéricos predeterminados U_{min} a U_{max},
dependientes de los captadores 7, 8, 9, 10, 10a, 10b y del
compresor 3. La unidad 10d de recepción de medidas comporta uno o
varios indicadores I1 de calidad de las medidas, por ejemplo del
número o del porcentaje de medidas que no entran en los patrones
G.
Cuando se ha presionado el botón 1 de control,
se procede, en el transcurso de la etapa E2 siguiente, a la
adquisición de medidas de la presión P_{in} de gas entrante, del
caudal Q de gas entrante o saliente, de la presión P_{out} de gas
saliente, de la temperatura T_{refr} de refrigerante, del consumo
P_{cons} de energía, de la posición Z_{v} de la válvula de
expulsión y, llegado el caso, de la temperatura T_{g} del gas
entrante, proporcionadas por la unidad 10d de recepción de las
medidas de los captadores 7, 8, 9, 10, 10a, 10c, 10b
correspondientes, en una memoria 11 de una unidad 11a de calibración
automática. Así, la unidad 10d de recepción de medidas proporciona
un subconjunto de medidas de parámetros del conjunto de las medidas
recibidas de los captadores.
La memoria 11 está preparada para acumular, por
cada parámetro P_{in}, Q, P_{out}, T_{refr}, P_{cons},
Z_{v} y, llegado el caso, T_{g}, varios valores medidos
sucesivamente facilitados por la unidad 10d de recepción, por
ejemplo cada hora u otro intervalo. Se graban en la memoria 11 las
medidas efectuadas al menos una vez en el transcurso del tiempo y,
por ejemplo de forma regular en el transcurso de un periodo
determinado, por ejemplo de 3 meses. La cantidad de datos que
sirven para la calibración, grabada en la memoria 11, está limitada
a las medidas efectuadas durante un periodo determinado, por ejemplo
un año.
Cuando se ha adquirido un número suficiente de
medidas en la memoria 11, o cuando ha transcurrido un periodo de
tiempo prescrito desde la última vez que se apretó el botón 1 de
control, se calculan, en el transcurso de la etapa E3 siguiente, en
un primer módulo 12 de cálculo de la unidad 11a de calibración, unos
parámetros de reglaje de una regla o modelo de cálculo
predeterminado de un factor de rendimiento del compresor 3, a
partir del parámetro o de los parámetros medidos presentes en la
memoria 11. Como variante, dichos parámetros de reglaje de la regla
de cálculo predeterminada del factor de rendimiento del compresor 3
se calculan sobre la base de las últimas medidas de parámetros
efectuadas, grabadas en la memoria 11, y de los parámetros de
reglaje, calculados anteriormente por un método recurrente, siendo
en ese momento la calibración que en ese momento es adap-
table.
table.
El factor de rendimiento representa el
funcionamiento del equipo industrial y, por ejemplo, el consumo de
energía del compresor. El factor de rendimiento se calcula, por
ejemplo, a partir de una combinación de parámetros de
funcionamiento P_{in}, Q, P_{out}, T_{refr}, y, llegado el
caso, T_{g}, principalmente a partir de una combinación lineal de
uno o varios de los parámetros de funcionamiento.
El factor de rendimiento se calcula por ejemplo
linealmente en función de la relación entre la presión de gas
saliente y la presión de gas entrante P_{in}/P_{out}.
En un primer modo de realización, la regla de
cálculo del factor de rendimiento comprende el cálculo de un
rendimiento \eta_{est} estimado del compresor según la ecuación
(1) siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
(1)\eta_{est}
= AQ + B \frac{P_{out}}{P_{in}} + CT_{refr} +
D_{1}
En otro modo de realización, el cálculo del
factor de rendimiento comprende el cálculo de un rendimiento
\eta_{est} estimado del compresor según la ecuación (2)
siguiente:
(2)\eta_{est}
= AQ + B \frac{P_{out}}{P_{in}} + CT_{refr} + D_{2}T_{g} +
E
El factor de rendimiento corresponde por ejemplo
a un consumo energético P_{est} estimado del compresor según la
ecuación (3) siguiente:
(3)P_{est} =
\lfloor QRT_{refr} ln(P_{out}/P_{in})\rfloor /
\eta_{est}
en la que ln designa al logaritmo
neperiano.
En las ecuaciones (1), (2), (3), A, B, C, D1, D2
y E son los parámetros de reglaje. Dichos parámetros de reglaje se
calculan en el transcurso de la etapa E3 en el primer módulo 12 de
cálculo, por ejemplo por regresión lineal, a partir del subconjunto
seleccionado de valores presentes en la memoria 11, o del conjunto
de éstos. En este caso, este modelo sólo se utiliza cuando la
unidad 10d de recepción de medidas ha determinado que la posición
Z_{v} de la válvula de expulsión está cerrada para no dejar pasar
el fluido.
En otro modo de realización, la regla de cálculo
del factor de rendimiento se determina a partir de una red neuronal
presente en el primer módulo 12 de cálculo. El autoaprendizaje de la
red neuronal se realiza a partir del subconjunto de valores
seleccionados en la memoria 11 o del conjunto de estos. Se estima,
con ayuda de la red neuronal, bien el factor de rendimiento
P_{est} en función de los parámetros explicativos Q, P_{out},
T_{refr}, P_{in}, Z_{v} y, llegado el caso, T_{g}, o bien el
factor P_{est} de rendimiento según la ecuación (3) estimando el
rendimiento \eta_{est} en función de los parámetros explicativos
Q, P_{out}, T_{refr}, P_{in}, Z_{v}.
En un modo de realización, dicha red neuronal
sirve para dividir el espacio de los parámetros explicativos, es
decir, de los parámetros de funcionamiento citados, lo que permite
aplicar una regresión local a cada región del espacio dividido de
esa forma. Cuando los modelos locales se han determinado mediante
aprendizaje en el módulo 12 de cálculo, el factor de rendimiento se
calcula seguidamente en referencia a dichos modelos locales.
En otro modo de realización, la red de neuronas
comprende dos capas, la primera de las cuales es no lineal y
contiene un número de neuronas próximo al número de entradas (por
ejemplo entre tres y diez neuronas), y la segunda de las cuales
contiene la neurona de salida unida a la primera capa.
Cuando los parámetros de reglaje de la regla de
cálculo del factor de rendimiento o la propia regla de cálculo del
factor de rendimiento se han determinado en el primer módulo 12 de
cálculo, estos se memorizan en unos medios 13 de almacenamiento de
la unidad 11a de calibración, en el transcurso de la etapa E4.
Los medios de almacenamiento 13 son
interrogables para proporcionar los parámetros de reglaje A, B, C,
D1 o A, B, C, D2 y E contenidos en los mismos. Así, las sucesivas
etapas E2 de adquisición, E3 de reglaje y E4 de memorización
constituyen una fase de calibración de la regla de cálculo del
factor de rendimiento.
Cuando la regla o modelo de cálculo del factor
de rendimiento se ha calibrado, se puede calcular automáticamente
el factor de rendimiento en función de los parámetros de
funcionamiento en una unidad 14 de predicción. Se determina, en el
transcurso de la etapa E5 en la figura 2, si se provoca la
transferencia de los parámetros de reglaje presentes en los medios
13 a una memoria 14 de salvaguarda de parámetros de reglaje de una
unidad 15 de predicción. El módulo 12 de cálculo comporta uno o
varios indicadores I2 de calidad de calibración, para permitir que
un usuario decida si puede controlar, en el transcurso de la etapa
E5, la transferencia del modelo calibrado en la unidad 11a a la
unidad 15 de predicción, o si debe reinicializar la calibración en
el transcurso de la etapa E1. Por ejemplo, el indicador I2 indica el
error relativo medio de modelización y/o el número de puntos de
medida que hayan servido para la calibración. Ese indicador I2
también puede ofrecer una estimación del valor del umbral de
detección asociado al modelo
calibrado.
calibrado.
La memoria 14 de salvaguarda está preparada para
salvaguardar los parámetros de reglaje que acaban de calcularse en
la unidad 11a de calibración y una o varias versiones anteriores de
dichos parámetros de reglaje. La transferencia de una nueva versión
de los parámetros de reglaje de los medios 13 de almacenamiento en
la memoria 14 de salvaguarda es provocada, en el transcurso de la
etapa E6, por el accionamiento de otro botón 16 de control material
o del equipo lógico del dispositivo, por ejemplo en forma de tecla
de control en una pantalla de ordenador. En ausencia de
transferencia de los parámetros de reglajes presentes en los medios
13 a la memoria 14 de salvaguarda, se pasa directamente a la etapa
E7 que sigue a la etapa E6.
En el transcurso de la etapa E7, se puede
seleccionar la versión de los parámetros de reglaje, entre las
versiones de los parámetros de reglaje presentes en la memoria 14
de salvaguarda, que es recibida por un módulo 18 de cálculo para
calcular el factor de rendimiento. Por ejemplo, se memoriza en la
memoria 14 de salvaguarda la última versión y la penúltima versión
que acaban de calcularse de los parámetros de reglaje en la unidad
de calibración 11a, en unas partes 14a y 14b de éstas. Se puede
optar por utilizar bien la tercera versión de los parámetros de
reglaje A, B, C, D1 o A, B, C, D1, D2, E en el transcurso de la
etapa E8 que sigue a la etapa E7 o bien la versión antigua de los
parámetros de reglaje A, B, C, D1 o A, B, C, D2, E en el transcurso
de la etapa E9 que sigue a la etapa E7. La memorización, en el
transcurso de la etapa E8, de una nueva versión calculada de los
parámetros de reglaje en la parte 14a provoca la memorización de la
versión antigua calculada de los parámetros de reglaje en la parte
14b. La selección de la versión de los parámetros de reglaje se
efectúa por ejemplo bajo el control de un tercer botón 19 de
control material o del software del dispositivo, por ejemplo en
forma de tecla de control en una pantalla de ordenador.
Los botones primero, segundo y tercero 11a, 16,
19 de control y la entrada de patrones G de la unidad 10d de
recepción de medidas están presentes en una interfaz 20 de control
del dispositivo, por ejemplo una o varias páginas de pantalla de
ordenador o de otra forma.
La unidad de predicción recibe, en el transcurso
de la etapa E10 que sigue a las etapas E8 o E9, la medida actual de
los parámetros de funcionamiento citados T_{in}, Q, P_{out},
T_{refr} y eventualmente T_{g}. Los mismos captadores 7, 8, 9,
10, 10b se utilizan para tomar la medida de los parámetros de
funcionamiento en el transcurso de la etapa E2 de adquisición para
introducir unas medidas en la memoria 11 de la unidad 11a de
calibración y en el transcurso de la etapa E10 de medición para la
unidad de predicción 15. Los captadores de medida 7, 8, 9, 10, 10b
están preparados para proporcionar unas medidas reproducibles, es
decir, unos valores de medida iguales para unas condiciones de
funcionamiento iguales que imperan en el compresor 3. Así, los
errores de medida o los sesgos y las separaciones inherentes a uno o
a varios de los captadores 7, 8, 9, 10, 10b se tienen en cuenta a
partir de la calibración de forma que no se influya en gran medida
en el cálculo del factor de rendimiento en el transcurso de la
etapa de cálculo en la unidad de predicción 15. La unidad 10d de
recepción de los captadores 7, 8, 9, 10, 10b está unida en común a
la memoria 11 y a la unidad 14 de predicción para proporcionar los
valores medidos de los parámetros de funcionamiento P_{in}, Q,
P_{out}, T_{refr} y, llegado el caso, T_{g}.
La unidad 14 de predicción comporta una interfaz
17 de recepción de las medidas P_{in}, Q, P_{out}, T_{refr}
y, llegado el caso, T_{g}, proporcionadas por la unidad 10d de
recepción de los captadores 7, 8, 9, 10, 10b.
Los medios 13 de almacenamiento y la interfaz 17
de recepción están unidos al módulo 18 de cálculo automático del
factor de rendimiento, en función de los parámetros de
funcionamiento recibidos por la interfaz 17 y de la regla de
cálculo presente en la memoria 14 de salvaguarda, en el transcurso
de la etapa E11 que sigue a la etapa E10.
El factor de rendimiento calculado por el módulo
18 de cálculo se facilita por unos medios 21 de indicación a un
usuario, por ejemplo del tipo de pantalla de ordenador, señales
numéricas u otros, para indicárselo a un usuario en forma de
información de seguimiento del rendimiento, por ejemplo de valor
numérico del factor de rendimiento, en el transcurso de la etapa
E12 que sigue a la etapa E11.
Como variante o de forma suplementaria, el
factor de rendimiento se envía a un módulo 22 de disparo de alarma
que comporta una alarma 23, por ejemplo de tipo sonoro o de mensaje,
que se dispara cuando el factor de rendimiento calculado por la
unidad 15 de predicción no verifica unas condiciones prescritas
durante un periodo determinado. En el ejemplo anterior
correspondiente a un consumo energético P_{est} en tanto que
factor de rendimiento calculado, esas condiciones prescritas de
disparo corresponden por ejemplo al hecho de que la diferencia o la
relación entre el consumo energético real P_{cons} del compresor y
el consumo energético estimado P_{est} superen un umbral
prescrito P_{umbral} de consumo energético, comportando el módulo
22 de disparo de alarma a tal efecto un comparador 24 que recibe en
el transcurso de la etapa E13 que sigue a la etapa E11 el factor de
rendimiento calculado P_{est} provinente de la unidad 15 de
predicción, el valor P_{cons} medido de consumo energético real
provinente de la unidad 11a de recepción de medidas y el umbral de
consumo energético P_{umbral} que puede ser prescrito por una
entrada correspondiente. El comparador 24 controla, en el transcurso
de la etapa E14 que sigue a la etapa E13, el disparo de la alarma
23 en caso de que se sobrepase el umbral P_{umbral}.
El módulo 18 de cálculo comporta uno o varios
indicadores I3 de calidad del módulo utilizado por la unidad 15 de
predicción, por ejemplo de la edad del modelo, del error relativo
medio de predicción sobre las magnitudes que intervienen en el
módulo 22 de disparo de alarma. El indicador o los indicadores I3
ayudan al usuario a decidir si debe, en el transcurso de la etapa
E7, escoger la versión antigua o la nueva del modelo calculado.
Los indicadores I1, I2, I3 de calidad están
conectados a la interfaz 20 de control del dispositivo para poder
ser presentados al usuario.
La unidad 11a de calibración, la memoria 11, el
primer módulo 12 de cálculo, los medios 13 de almacenamiento, la
unidad 15 de predicción, la memoria 14 de salvaguarda, la interfaz
17 de recepción, el módulo 18 de cálculo y los medios de indicación
21 pueden ponerse en práctica por cualquier medio técnico, por
ejemplo electrónico o informático, como un ordenador
programado.
Las fases de calibración y de cálculo del factor
de rendimiento pueden efectuarse localmente en el lugar de
emplazamiento del compresor o a distancia, previéndose la unidad 11a
de calibración, la unidad 15 de predicción, los medios 21 de
indicación, el módulo 22 de disparo de alarma y la interfaz 20 de
control en este último caso a distancia del compresor y estando
estos unidos a los demás elementos por una red de telecomunicación.
Así, la unidad 11a de calibración, la unidad 15 de predicción, los
medios 21 de indicación, el módulo 22 de disparo de alarma y la
interfaz 20 de control pueden preverse en un sistema que centralice
varios emplazamientos para la recepción de los datos en una base de
datos. El resultado del cálculo de rendimiento es accesible a la
vez localmente y a distancia.
Gracias a la invención, es posible seguir los
rendimientos de un compresor con una instrumentación reducida al
mínimo necesario para el cálculo del indicador o factor de
rendimiento. En particular, no es indispensable conocer los
parámetros de dimensiones del compresor, como las curvas
características del mismo. El procedimiento y el dispositivo de
seguimiento según la invención permiten detectar con precisión las
degradaciones que aparezcan en el compresor sin requerir una
instrumentación precisa. El procedimiento y el dispositivo según la
invención permiten optimizar las operaciones de mantenimiento del
compresor y determinar en el momento oportuno el momento en el que
hay que ponerlas en práctica o si hay que poner en práctica alguna
operación de mantenimiento, gracias a la vigilancia del factor de
rendimiento calculado. Los costes de mantenimiento disminuyen de
este modo, mientras que la productividad del equipo industrial
puede aumentarse detectando con suficiente antelación las
degradaciones del mismo, lo que permite disparar las operaciones de
mantenimiento antes de que se produzca un mayor agravamiento de las
degradaciones. Las etapas E2, E3, E4, E5 de calibración en la unidad
de calibración se ponen en práctica por ejemplo después de una
operación de mantenimiento. El procedimiento y el dispositivo de
seguimiento según la invención se liberan al mismo tiempo de
parámetros no significativos para el rendimiento del compresor.
Claims (10)
1. Procedimiento de seguimiento automático del
rendimiento de un equipo industrial que comprende un compresor
refrigerado (3) en el transcurso del funcionamiento del equipo
industrial, en el que:
- se miden, con ayuda de medios (7, 8, 9, 10) de
medición, unos parámetros de funcionamiento del equipo industrial,
que comprenden al menos:
- el caudal (Q) de gas en el compresor (3),
- la presión (P_{in}) de gas entrante del compresor (3),
- la presión (P_{out}) de gas saliente del compresor (3),
- la temperatura (T_{refr}) del refrigerante del compresor (3),
- se calcula, con ayuda de medios (18) de
cálculo, a partir de los parámetros medidos y de una regla de
cálculo almacenada en unos medios (13) de almacenamiento, un factor
de rendimiento que representa el funcionamiento del equipo
industrial,
- se indica a un usuario, con ayuda de medios
(21) de indicación, una información de seguimiento del rendimiento
en función del factor de rendimiento calculado.
2. Procedimiento de seguimiento según la
reivindicación 1, caracterizado porque, en el transcurso de
una etapa (E2, E3, E4) de calibración, se miden automáticamente,
con ayuda de dichos medios de medición, al menos una vez en el
transcurso del tiempo, dichos parámetros de seguimiento (Q,
P_{in}, P_{out}, T_{refr}, T_{g}) del equipo industrial, se
memorizan los valores medidos de los parámetros de funcionamiento
(Q, P_{in}, P_{out}, T_{refr}, T_{g}) en una memoria (11) y
se calibra la regla de cálculo en función de al menos un
subconjunto del conjunto de los valores medidos de los parámetros de
funcionamiento (Q, P_{in}, P_{out}, T_{refr}, T_{g})
presentes en la memoria (11), pudiendo el usuario arrancar de nuevo
la etapa de calibración con vistas a una nueva calibración de dicha
regla de cálculo.
3. Procedimiento de seguimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la regla de cálculo del factor de rendimiento comprende el
cálculo del factor de rendimiento \eta_{est} estimado del
compresor según la ecuación (2) siguiente:
\eta_{est} =
AQ + B \frac{P_{out}}{P_{in}} + CT_{refr} + D_{2}T_{g} +
E
en la
que:
Q es el caudal de gas en el compresor,
P_{in} es la presión de gas entrante en el
compresor,
P_{out} es la presión de gas saliente del
compresor,
T_{refr} es la temperatura del refrigerante
del compresor,
A, B, C, D2 y E son unos parámetros de reglaje
predeterminados, midiéndose la temperatura T_{g} del gas entrante
en el compresor, con ayuda de los medios (7, 8, 9, 10, 10b) de
medición, para el parámetro D2 de reglaje escogido no nulo.
4. Procedimiento de seguimiento según la
reivindicación 3, caracterizado porque el factor de
rendimiento corresponde a un consumo energético estimado P_{est}
del compresor según la ecuación (3) siguiente:
(3)P_{est} =
\lfloor QRT_{refr} ln(P_{out}/P_{in})\rfloor /
\eta_{est}
5. Procedimiento de seguimiento según la
reivindicación 2 y la reivindicación 3 ó 4, caracterizado
porque los parámetros de reglaje (A, B, C, D2, E) se calculan por
regresión lineal al menos a partir del subconjunto de valores
medidos de los parámetros de funcionamiento (Q, P_{in}, P_{out},
T_{refr}, T_{g}) presentes en la memoria (11).
6. Procedimiento de seguimiento según la
reivindicación 2, o una de las reivindicaciones 3 y 4, cuando
depende de la reivindicación 2, caracterizado porque la
regla de cálculo se determina a partir de una red neuronal cuyo
autoaprendizaje se realiza a partir del al menos un subconjunto de
valores medidos de los parámetros de funcionamiento (Q, P_{in},
P_{out}, T_{refr}, T_{g}) presentes en la memoria (11).
7. Procedimiento de seguimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones 2, 5, 6 o una cualquiera de las
reivindicaciones 3 y 4, cuando depende de la reivindicación 2,
caracterizado porque se efectúa la etapa de calibración bajo
control del operador.
8. Procedimiento de seguimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque se utiliza el factor de rendimiento calculado para disparar
una alarma (19), cuando el factor de rendimiento calculado no
verifica unas condiciones prescritas.
9. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque comporta unos medios (7, 8,
9, 10) de medición de dichos parámetros de funcionamiento, unos
medios (13) de almacenamiento de dicha regla de cálculo, unos medios
(18) de cálculo de dicho factor de rendimiento a partir de la regla
de cálculo presente en los medios (13) de almacenamiento y a partir
de las medidas facilitadas por los medios (7, 8, 9, 10) de
medición, y unos medios (21) de indicación de una información de
seguimiento del rendimiento a un usuario a partir del factor de
rendimiento calculado.
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
adaptado a la puesta en práctica de al menos el procedimiento de la
reivindicación 2, caracterizado porque comporta un medio (1)
de control de la calibración de la regla de cálculo.
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