MX2015005729A - Un metodo para operar un compresor en caso de falla de una o mas señales de medicion. - Google Patents
Un metodo para operar un compresor en caso de falla de una o mas señales de medicion.Info
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Abstract
Un método (100) para operar un compresor (1) que comprende los pasos de: - adquirir (105) una pluralidad de datos medidos (Ps, Pd, Ts, Td, hs; hd); - verificar (120) la congruencia de los datos medidos (Ps, Pd, Ts, Td, hS; hd) a través del cálculo del peso molecular (Mw) de un gas comprimido con base en el análisis adimensional del compresor; - en caso de falla de una primera medición de dichos datos medidos (Ps, Pd, Ts, Td, hS; hd), sustituir (130) dicha primera medición con un valor estimado con base en el último valor disponible de dicho peso molecular (Mw) y en las mediciones disponibles de dichos datos medidos (Ps, Pd, Ts, Td, hs; hd) y en análisis adimensional del compresor; - determinar un punto operativo estimado (302, 402) en un mapa de contrapresión (300, 400) con base en dicho valor estimado y en las mediciones disponibles de dichos datos medidos (Ps, Pd, Ts, Td, hS; hd).
Description
UN MÉTODO PARA OPERAR UN COMPRESOR EN CASO DE FALLA DE UNA O MÁS SEÑALES
DE MEDICIÓN
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona con un método para operar un compresor en caso de falla de una o más señales de medición, para no causar que intervenga el controlador de contrapresión abriendo la válvula de contrapresión sino, en cambio, continuar operando el compresor, al mismo tiempo que se proporciona un nivel de protección adecuado a través de una pluralidad de estrategias de respaldo.
ANTECEDENTESDELAINVENCIÓN
El controlador de contrapresión requiere una pluralidad de mediciones de campo, adquiridas por el controlador a través de una pluralidad de sensores y transmisores, para identificar la posición del punto operativo del compresor en el mapa de compresor invariante. En caso de falla, por ejemplo, pérdida de comunicación entre el transmisor y el controlador, de una medición requerida, no se evalúa la posición del punto operativo. Cuando esto ocurre, comúnmente se usa un enfoque de peor caso para operar el compresor de manera segura. Con este enfoque, la medición fallida se remplaza con un valor que permite desplazar el punto operativo hacia la línea de bombeo de manera tan segura como es posible. Por ejemplo, en instalaciones de compresor que incluyen un elemento de flujo en la succión:
-en caso de la pérdida del valor de la presión de descarga, este último se sustituye con el máximo valor posible del mismo,
-en caso de pérdida del valor de la presión diferencial en el elemento de flujo (h), se escoge el mínimo valor posible (es decir, valor cero) de tal presión diferencial.
En cualquier caso, este enfoque de peor caso tiende a abrir la válvula de contrapresión, perdiéndose normalmente disponibilidad aún cuando esto no sea requerido por las condiciones operativas.
Por lo tanto sería deseable proporcionar un método mejorado que permite operar de manera segura un compresor y, al mismo tiempo, evitar las inconveniencias antes mencionadas de las téenicas anteriores conocidas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
De conformidad con una primera modalidad, la presente invención logra un objetivo así proporcionando un método para operar un compresor que comprende los pasos de:
- adquirir una pluralidad de datos medidos obtenidos desde una pluralidad de mediciones respectivas en respectivas secciones de succión o descarga del compresor;
- verificar la congruencia de los datos medidos a través del cálculo del peso molecular de un gas comprimido por el compresor;
- en caso de falla de una primera medición de dichos datos medidos, sustituir dicha primera medición con un valor estimado con base en el último valor disponible de dicho peso molecular y en las mediciones disponibles de dichos datos medidos;
- determinar un punto operativo estimado en un mapa de contrapresión con base en dicho valor estimado y en las mediciones disponibles de dichos datos medidos.
De conformidad con otro aspecto de la presente invención, dicho paso de sustituir dicha primera medición con un valor estimado se lleva a cabo durante un intervalo de tiempo de seguridad predeterminado.
De conformidad con un aspecto adicional de la presente invención, el método comprende, en caso de falla de una segunda medición de dichos datos medidos o al final del intervalo de tiempo de seguridad:
- un paso adicional de sustituir dichas primera y segunda mediciones con respectivos valores de peor caso con base en valores máximos y/o mínimos de dichas primera y segunda mediciones;
- determinar un punto de peor caso en el mapa de contrapresión con base en dichos valores de peor caso y en las mediciones disponibles de dichos datos medidos.
Con un método así, considerando el modelo de comportamiento del compresor dado por análisis adimensional, una medición fallida se calcula usando la pluralidad de datos medidos saludables restantes. La substitución, en el mapa, del punto operativo medido con un punto operativo estimado evita la discontinuidad en el posicionamiento del punto, evitando así la intervención de control de contrapresión y perturbación del proceso innecesarios.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Otras características y ventajas objetivo de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de las modalidades de la invención tomadas en conjunto con los siguientes dibujos; en donde:
- la Figura 1 es un diagrama de bloques general de un método para operar un compresor, de conformidad con la presente invención;
- la Figura 2 es un diagrama en bloque parcial del método de la Figura 1;
- la Figura 3A es un primer ejemplo esquemático de un compresor que puede ser operado por el método de la presente invención;
- la Figura 3B es un diagrama de un mapa de contrapresión del compresor de la
Figura 3A;
- las Figuras 4 a 6 son tres diagramas del mapa de contrapresión de la Figura 3B, que corresponden respectivamente a tres diferentes condiciones de falla que pueden manejarse a través del método de la Figura 1, para el compresor de la Figura 3A,
- la Figura 7A es un segundo ejemplo esquemático de un compresor que puede ser operado por el método de la presente invención;
- la Figura 7B es un diagrama de un mapa de contrapresión del compresor de la
Figura 7A;
- las Figuras 8 a 12 son cinco diagramas del mapa de contrapresión de la Figura 7B, que corresponden respectivamente a cinco diferentes condiciones de falla que pueden manejarse a través del método de la Figura 1, para el compresor de la Figura 7A.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Con referencia al diagrama de la Figura 1 y a los ejemplos esquemáticos de las Figuras 3A y 7A, un método para operar un compresor centrífugo 1 de conformidad con la presente invención, se indica en su totalidad como 100. El método 100 opera el compresor 1 validando mediciones que se usan en determinar el punto operativo en un mapa de contrapresión. Se proporcionan estrategias de respaldo en caso de que falten una o más mediciones. Al final del método 100, una pluralidad de valores, ya sea medidos o calculados, se ponen a disposición para calcular el punto operativo en un mapa de contrapresión.
El método se ejecuta de manera repetitiva por la unidad de control, por ejemplo un sistema PLC asociado con el compresor 1. El intervalo de tiempo entre dos ejecuciones consecutivas del método 100 típicamente corresponde al tiempo de exploración de la unidad de control (PLC).
El método 100 comprende un paso preliminar 105 de adquirir una pluralidad de datos medidos desde una respectiva pluralidad de instrumentos que están conectados en la succión y descarga de un compresor centrífugo 1. Los datos medidos incluyen:
presión de succión Ps,
presión de descarga Pd,
temperatura de succión Ts,
temperatura de descarga Td(
presión diferencial hs=dPs o hd=dPd en un elemento de flujo FE en la succión o descarga, respectivamente.
Los datos anteriores son aquellos que se usan normalmente para determinar el punto operativo del compresor 1 en un mapa de contrapresión.
El mapa de contrapresión usado para el método 100 es un mapa de contrapresión adimensional. Pueden usarse varios tipos de mapas de contrapresión. Si el elemento de flujo FE se posiciona en el lado de succión del compresor 1 se usa un mapa hs/Ps (abscisa) versus Pd/Ps (ordenada) 300 (Figuras 3B, 4 a 6). Cuando se usa el mapa adimensional 300, se requieren las tres mediciones de hs, Ps y Pd para identificar la posición del punto operacional en el mapa. El análisis adimensional completo, como se explica a detalle a continuación, también requiere las mediciones de temperatura de gas de succión y de descarga Ts, Td. Si el elemento de flujo FE se posiciona en el lado de descarga del compresor 1 se usa un mapa hs/Ps versus Pd/Ps 400 (Figuras 7B, 8 a 10). Sin embargo, en el último caso, no está disponible hs=dPs y tiene que calcularse con la siguiente fórmula conocida en la téenica:
h5=hd (Pd/P5) (T/Td) ' (Zs/Zd) (A)
La aplicación de la fórmula A para identificar la posición del punto operacional en el mapa 400 requiere un conjunto de cinco mediciones de h , Ps, P Ts, Td.
De manera alternativa, en ambos casos, es decir, cuando el elemento de flujo FE se posiciona ya sea en la succión o en la descarga, se puede mapear el cabezal reducido hr, en vez de la relación de compresión Pd/Ps, en el eje de las ordenadas junto con hs/Ps en el eje de las abscisas. Cuando se usa este último mapa, se requieren las cinco mediciones de hs, P5, Pd, Ts, Td para identificar la posición del punto operacional en el mapa a través del cálculo de h.
Después del paso preliminar 105, el método 100 comprende un primer paso operativo 110 de detectar una falla de instrumento entre la pluralidad de instrumentos que están conectados en la succión y en la descarga del compresor 1.
Si no se detecta una falla de instrumento durante el primer paso 110, el método 100 procede con un segundo paso operativo 120 de verificar la congruencia de la pluralidad de datos medidos. El segundo paso 120 comprende un primer sub-paso 121 de calcular el peso molecular Mw del gas comprimido por el compresor 1 con base en los datos medidos de presión Ps, P , de temperatura Ts, Td, de presión diferencial en el elemento de flujo hs o hd y en un procedimiento 200 descrito en la presénte a continuación (y representado en la Figura 2) para el cálculo de la relación Mw/Zs entre el peso molecular y la compresibilidad de gas Z en condiciones de succión.
El procedimiento 200 comprende una operación de inicialización 201 de establecer
un primer valor de la relación Mw/Zs usando el valor calculado en la ejecución previa del procedimiento 200. SI tal valor no está disponible porque el procedimiento 200 se está ejecutando por primera vez, se usan los valores de condición de diseño de peso molecular Mw y de la compresibilidad de gas Z en condiciones de succión. Después de la operación de la inicialización 201, el procedimiento iterativo 200 comprende un ciclo 210 durante el que se llevan a cabo las siguientes operaciones 211-220 de manera consecutiva.
Durante la primera operación 211 del ciclo de iteración 210 se calcula la densidad de succión YS de acuerdo a la siguiente fórmula conocida en la téenica:
en donde (Mw/Zs),i es el valor de Mw/Zs calculado en la iteración previa del ciclo de iteración 210 o en la operación de inicialización 201 si el ciclo de iteración 210 está siendo ejecutado por primera vez.
Durante la segunda operación 212 del ciclo de iteración 210 se calcula el flujo volumétrico Qvs de acuerdo a la siguiente fórmula conocida en la técnica:
Qvs= kFE sqrt (hs · 100 / g5) (C)
En donde kFE es la constante del elemento de flujo FE y "sqrt" es la función de raíz cuadrada. Si el elemento de flujo FE está posicionado en el lado de descarga del compresor 1 y, por consiguiente, se usa el mapa 400, hs no se mide directamente, sino se calcula usando la fórmula A.
Durante la tercera operación 213 del ciclo de iteración 210 se calcula la velocidad de punta de impulsor Ui de acuerdo a la siguiente fórmula conocida en la técnica:
Ui= N · D · n / 60 (D)
en donde N es la velocidad de rotación del impulsor y D es el diámetro del impulsor. Durante la cuarta operación 214 del ciclo de iteración 210 se calcula el coeficiente de flujo sin dimensiones cpi de acuerdo a la siguiente fórmula conocida en la técnica:
Fi= 4 Qus / (n D2 · Ui) (E)
Durante la quinta operación 215 del ciclo de iteración 210 se calcula la velocidad de sonido en la succión as de acuerdo a la siguiente fórmula conocida en la técnica:
as= sqrt (kv RTS / (Mw/Zs),i) (F)
en donde kv es el exponente isentrópico.
Durante la sexta operación 216 del ciclo de iteración 210, se calcula el número Mach Mi en la succión como la relación entre la velocidad de punta de impulsor Ui y la velocidad de sonido en la succión as.
Durante la séptima operación 217 del ciclo de iteración 210, el producto entre el coeficiente sin dimensiones del cabezal t y la eficiencia politrópica etap se derivan mediante interpolación desde un arreglo de datos adimensionales, siendo conocidos cpiy el número Mach Mi.
Durante la octava operación 218 del ciclo de Iteración 210 se calcula el cabezal politróplco Hpc de acuerdo a la siguiente fórmula conocida en la téenica:
Hpc = t etap Uj2 (G)
Durante la novena operación 219 del ciclo de iteración 210 se calcula el exponente politrópico x de acuerdo a la siguiente fórmula conocida en la técnica:
x = ln(Td/Ts) / ln(Pd/Ps) (H)
Durante la décima operación 219 final del ciclo de iteración 210 se actualiza el valor de la relación Mw/Zsde acuerdo a la siguiente fórmula conocida en la técnica:
(Mw/Zs)¡ = RTS ((Pd/Ps)x-1) / (Hpc-x) (I)
En un segundo sub-paso 122 del segundo paso 120, se compara el valor calculado de Mw/Zscon un intervalo de valores aceptables definidos entre un valor mínimo y uno máximo. Si el valor calculado de Mw/Zs es externo a un dicho intervalo, se genera una alarma en un sub-paso 123 subsiguiente del segundo paso 120. La verificación de comparación llevada a cabo durante el segundo sub-paso 122 permite validar la pluralidad de mediciones Ps, Pd, Ts, Td, hs o hd llevadas a cabo por la pluralidad de instrumentos en la succión y la descarga del compresor centrífugo 1. Esto puede usarse en particular para asistir al operador, durante la puesta en marcha, a identificar instrumentos no calibrados.
Si, durante el primer paso operativo 110, se detecta una falla de instrumento, el método 100 procede a un tercer paso 113 de detectar si más de un instrumento se encuentra en condiciones de falla. Si la verificación llevada a cabo durante el tercer paso 113 es negativa, es decir, si sólo se detecta una falla de instrumento, el método 100 continúa por un intervalo de tiempo de seguridad predeterminado con un paso de respaldo 130 de sustituir el dato faltante (uno de P3, Pd, Ts, Td, hs o hd) con un valor estimado con base en el último valor disponible del peso molecular y en los valores de los otros datos medidos disponibles.
Para identificar si el intervalo de tiempo de seguridad ti el método 100 comprende, antes de entrar en el paso 130, un cuarto paso 114 y un quinto paso 115 en donde, respectivamente, se verifica si el paso de respaldo 130 está en progreso y si el intervalo de tiempo de seguridad ti ha transcurrido. Si una de las verificaciones llevadas a cabo durante el cuarto y quinto pasos 114, 115 es negativa, es decir si el paso de respaldo 130 no está aún en progreso o si el intervalo de tiempo de seguridad ti no ha expirado aún, se lleva a cabo el paso de respaldo 130.
Si la verificación llevada a cabo durante el cuarto paso 114 es negativa, el método 100 continúa con un primer sub-paso 131 del paso de respaldo 130 en donde se inicia un temporizador para medir el intervalo de tiempo de seguridad ti. Si la verificación llevada a cabo durante el cuarto paso 114 es positiva, es decir, si el paso de respaldo 130 ya está en progreso, se lleva a cabo el quinto paso 115. Después de una verificación negativa llevada a cabo durante el
quinto paso 115 y después del primer sub-paso 131, es decir, si el paso de respaldo 130 está en progreso y el intervalo de tiempo de seguridad ti no ha expirado aún, el método 100 continúa con un segundo sub-paso 132 del paso de respaldo 130, en donde se determina el valor estimado del dato faltante. Después del segundo sub-paso 132, el paso de respaldo 130 comprende un tercer sub-paso 133 de generar una alarma para alertar, en particular a un operador del compresor 1 que uno de los instrumentos está en una condición de falla y que el paso de respaldo 130 relevante se está llevando a cabo.
Las operaciones que se llevan a cabo durante el segundo sub-paso 132 del paso de respaldo 130 dependen de cuál de los instrumentos está en condiciones de falla y por lo tanto de cuál dato medido falta. En todos los casos, durante el segundo sub-paso 132 del paso de respaldo 130, se usa el último buen valor disponible de Mw/Zs, es decir, el calculado en el primer sub-paso 121 del segundo paso 120 inmediatamente antes de que ocurriera la falla de instrumento.
En todos los casos, de manera opcional, para mejorar más la seguridad, durante el segundo sub-paso 132 del paso de respaldo 130, se incrementa el margen de contrapresión en el mapa de contrapresión 300, 400.
En una primera modalidad de la presente invención (Figuras 3A, 3B, 4 a 6), el compresor 1 incluye un elemento de flujo FE en el lado de succión y se usa un mapa sin dimensiones 300 en donde hs/Ps y Pd/Ps se mapean como las variables de la abscisa y de la ordenada, respectivamente. En condiciones normales, para determinar el punto operativo medido 301 en el mapa 300, son suficientes las mediciones de la presión diferencial hE del elemento de flujo FE y de Ps y Pd desde los sensores de presión en la succión y en la descarga. En condiciones de falla, la falta de una de las mediciones de hs, Ps o Pd, evita que se determine el punto operativo medido 301 y requiere que se lleve a cabo la estimación de respaldo. Durante el respaldo, se requieren valores estimados de temperatura en la succión y descarga Ts y Td, como se hará evidente a continuación.
Si, en la primera modalidad de la presente invención, el instrumento en condiciones de falla es el elemento de flujo FE, la presión diferencial hs se estima en el segundo sub-paso 132 del paso de respaldo 130 a través de las siguientes operaciones, llevadas a cabo en serie:
se calcula el exponente politrópico x usando la fórmula H;
se calcula el cabezal politrópico Hpc a partir de la fórmula I, usando el último buen valor disponible de Mw/Zs y conociendo Ts, Pd/Ps y x;
se calcula el producto entre el coeficiente sin dimensiones del cabezal politrópico t y la eficiencia politrópica etap a partir de la fórmula G, conociendo Hpc y Ui, calculados con la fórmula D;
se calcula la velocidad de sonido as usando la fórmula F y el último valor bueno disponible de Mw/Zs;
se calcula el número Mach M! como la relación entre Ui y as;
se deriva el coeficiente sin dimensiones de flujo fi mediante interpolación a partir del mismo arreglo de datos adimensional usado en la séptima operación 217 del ciclo 210, conociendo el producto retap;
se calcula el flujo volumétrico Qvs a partir de la fórmula E;
se calcula la densidad de succión ys de acuerdo a la fórmula B;
se calcula la presión diferencial hs a partir de la fórmula C, conociendo Qvs, k y Ys·
Con referencia a la Figura 4, con base en las mediciones de Ps y Pd y en la estimación de hs, el punto operativo medido 301 se sustituye en el mapa 300 por el punto operativo estimado 302. Considerando el margen de error en los cálculos y en la interpolación usados para determinar hs el punto operativo estimado 302 cae en un área circular que incluye el punto operativo medido 301. Normalmente tal área estará en la región de seguridad del lado derecho del SLL o al menos más cerca a la región de seguridad que puntos operativos calculados en un enfoque de escenario de peor caso. En el escenario de peor caso usado en métodos conocidos, se sustituye el punto operativo medido 301 en el mapa 300 por el punto de peor caso 303, en el eje de ordenadas del mapa 300, con base en la suposición hs=0. Por lo tanto, el punto de peor caso 303 siempre está a la izquierda del SLL, causando la abertura completa de la válvula de contrapresión.
Si, en la primera modalidad de la presente invención, el instrumento en condiciones de falla es el sensor de presión en la succión, la presión de succión Ps se estima en el segundo subpaso 132 del paso de respaldo 130 a través de las siguientes operaciones, llevadas a cabo de manera iterativa:
primero, se define Ps como el último buen valor medido por el sensor de presión de succión antes de que se alcanzaran las condiciones de falla;
la densidad de succión ys se calcula de acuerdo a la fórmula B, usando los últimos valores buenos disponibles de Ps y Mw/Zs y conociendo Ts;
se calcula el flujo volumétrico Qvs de acuerdo con la fórmula C;
se calcula el coeficiente sin dimensiones de flujo fi de acuerdo a la fórmula E;
se calcula la velocidad de sonido as usando la fórmula F;
se calcula el número Mach i como la relación entre Uiy as;
se deriva el producto entre el coeficiente sin dimensiones del cabezal t y la eficiencia politrópica etap mediante interpolación desde un arreglo de datos sin adimensional, usando el Número de Mach Mj y el valor calculado anteriormente de yi;
se calcula el cabezal politrópico Hpc de acuerdo a la fórmula I;
se calcula el exponente politrópico x usando la siguiente fórmula conocida en la téenica:
x = R (Td - Ts) / (Mw/Zs) / Hpc (L)
en donde se usan los últimos buenos valores disponibles de Mw/Zs;
finalmente, se calcula un nuevo valor de Ps a partir de la fórmula H, conociendo x, Pd, Ts y Td.
Con referencia a la Figura 5, con base en las mediciones de hs y Pd y en la estimación de Ps, el punto operativo medido 301 se sustituye en el mapa 300 por el punto operativo estimado 302. Considerando el margen de error en los cálculos y de la interpolación usados para determinar Ps el punto operativo estimado 302 cae en un área circular que incluye el punto operativo medido 301. Normalmente tal área estará en la región de seguridad del lado derecho del SLL o al menos más cerca a la región de seguridad que puntos operativos calculados en un enfoque de escenario de peor caso. En el escenario de peor caso usado en los métodos conocidos, el punto operativo medido 301 se sustituye en el mapa 300 por el punto de peor caso 303, con base en las suposiciones Pd/Ps= Pd/Ps,mín y hs/Ps= hs/Ps,máx, en donde Ps,mín y Ps,máx son respectivamente, el máximo y mínimo valores posible de presión en la succión. Típicamente, el punto de peor caso 303 también está a la izquierda del SLL en este caso, causando la abertura de la válvula de contrapresión.
Si, en la primera modalidad de la presente invención, el instrumento en condiciones de falla es el sensor de presión en la descarga, la presión de descarga Pd se estima en el segundo sub-paso 132 del paso de respaldo 130 a través de las siguientes operaciones:
se calcula la densidad de succión ysde acuerdo a la fórmula B;
se calcula el flujo volumétrico Qvs de acuerdo a la fórmula C;
se calcula el coeficiente sin dimensiones de flujo cpx de acuerdo a la fórmula
E;
se calcula la velocidad de sonido as de acuerdo a la fórmula F, usando el último valor bueno disponible de Mw/Zs;
se calcula el número Mach Mi como la relación entre Uiy as;
se deriva el producto entre el coeficiente sin dimensiones del cabezal t y la eficiencia politrópica etap mediante interpolación desde un arreglo de datos adimensional, usando el número de Mach MI y el valor calculado anteriormente de cpi;
se calcula el cabezal politrópico Hpc a partir de la fórmula G;
se calcula exponente politrópico x de acuerdo a la fórmula L, usando los últimos valores buenos disponibles de Mw/Zs;
se calcula Pd a partir de la fórmula H, conociendo x, Ps, Ts y Td.
Con referencia a la Figura 6, con base en las mediciones de hs y Ps y en la estimación de Pd, el punto operativo medido 301 se sustituye en el mapa 300 por el punto operativo estimado 302. Considerando el margen de error en los cálculos y en la interpolación usados para determinar Pd, que está presente como una variable sólo en el eje de ordenadas del mapa 300, el punto operativo estimado 302 cae en un área vertical alargada que incluye el punto operativo medido 301. Normalmente tal área estará en la región de seguridad del lado derecho del SLL o al menos más cerca a la región de seguridad que puntos operativos calculados en un enfoque de escenario de peor caso. En el escenario de peor caso usado en los métodos conocidos, se sustituye el punto operativo medido 301 en el mapa 300 por el punto de peor caso 303, con base en la suposición Pd/Ps = Pd,máx/PS en donde Pd,máx es el máximo valor posible de presión en la descarga. Típicamente, el punto de peor caso 303 está, también en este caso, a la izquierda del SLL, causando la abertura de la válvula de contrapresión.
En una segunda modalidad de la presente invención (Figuras 7A, 7B, 8 a 12), el compresor 1 incluye un elemento de flujo FE en el lado de descarga y se usa un mapa sin dimensiones 400 en donde hJPs y Ro/R5 se mapean como las variables de la abscisa y de la ordenada, respectivamente. No estando disponible a partir de mediciones la presión diferencial hs, el valor relevante se calcula de acuerdo a la fórmula A. Bajo condiciones normales, para determinar el punto operativo medido 401 en el mapa 400, se requieren las medidas del presión diferencial hd desde el elemento de flujo FE, de Ps y de Pd desde los sensores de presión en la succión y descarga y de Ts y Td desde los sensores de temperatura en la succión y en la descarga. En condiciones de falla, la falta de una de las mediciones de hd, Ps, Pd, Ts o Td, evita que se determine el punto operativo medido 401 y requiere que se lleve a cabo la estimación de respaldo. Las operaciones que se llevan a cabo durante el segundo sub-paso 132 del paso de respaldo 130 son similares a aquellas descritas anteriormente con referencia a la primera modalidad de la invención y por lo tanto no se reportan en detalle. Los resultados se muestran en las Figuras 8 a 12 adjuntas.
Con referencia a las Figuras 8 a 12, con base en la estimación del dato faltante y en los otros datos aún disponibles, el punto operativo medido 401 se sustituye en el mapa 400 por el punto operativo estimado 402. Considerando el margen de error en los cálculos y en la interpolación usados para estimar el dato faltante, el punto operativo estimado 402 cae en un área circular (cuando se estiman hd, Ps o Pd, Figuras 8 a 10) o en un área horizontal alargada (cuando se estiman Ts o Tdl Figuras 11 y 12) que incluyen el punto operativo medido 401. Normalmente tales áreas estarán en la región de seguridad del lado derecho del SLL o al menos más cerca a la región de seguridad que puntos operativos calculados en un enfoque de escenario de peor caso. En el escenario de peor caso usado en los métodos conocidos, se sustituye el punto operativo medido 401 en el mapa 400 por el punto de peor caso 403, determinado asumiendo que el dato faltante es igual
al valor posible máximo o mínimo relevante, cualquiera de los dos valores máximo y mínimo que determina, caso por caso, las peores condiciones. Típicamente, el punto de peor caso 403 está a la izquierda del SLL, causando la abertura de la válvula de contrapresión.
De acuerdo a diferentes modalidades (no mostradas) de la presente invención, pueden usarse otros mapas adimensionales, si el elemento de flujo FE está posicionado en el lado de succión del compresor 1, un mapa hr
Sin embargo, en todos los casos, el punto operativo medido se sustituye en el mapa adimensional por un punto operativo estimado, determinado a través de operaciones que son similares a aquellas descritas anteriormente con referencia a la primera modalidad de la invención. Los resultados son, en todos los casos, idénticos o similares a aquellos representados de manera gráfica en las Figuras 4 a 6 y 8 a 12 adjuntas, es decir, el punto operativo estimado en la región de seguridad del lado derecho del SLL, o al menos más cerca a la región de seguridad que puntos operativos calculados en un enfoque de escenario de peor caso, evitando la intervención innecesaria del sistema de control de contrapresión y, por consiguiente, la apertura innecesaria de la válvula de contrapresión.
Si la verificación llevada a cabo durante el tercer paso 113 es positiva, es decir, se detecta más de una falla de instrumento, o si la verificación llevada a cabo durante el quinto paso 115, es decir sólo se ha detectado una falla de instrumento, pero ha transcurrido el intervalo de tiempo de seguridad ti, el método 100 con un paso de peor caso 140 de sustituir adicionalmente, en el mapa adimensional 300, 400, el punto operativo medido 301, 401 o el punto operativo estimado 302, 402, con el punto de peor caso 303, 403 con base en los valores máximo y/o mínimo de las dos o más mediciones que faltan debido a las fallas de instrumentos. Por ejemplo, en la primera y segunda modalidades, el punto de peor caso 303, 403 son aquellos definidos anteriormente caso por caso y representados en las Figuras 4 a 6 y 8 a 12 adjuntas. Durante el paso de peor caso 140 se genera una alarma para alertar, en particular a un operador del compresor 1, que se está llevando a cabo el paso 140.
La ejecución del paso de peor caso 140 asegura, con respecto al paso de respaldo 130, un grado de seguridad mayor cuando no es más confiable un segundo instrumento, es decir, ya no son posibles estimaciones basadas en el modelo de comportamiento del compresor, o cuando la falla del primer instrumento persiste por más que el tiempo de seguridad ti, que se considera aceptable.
Claims (8)
1. Un método (100) para operar un compresor (1) que comprende los pasos de: - adquirir (105) una pluralidad de datos medidos (Ps, Pd, Ts, Td, hs; hd) obtenidos desde una pluralidad de mediciones respectivas en respectivas secciones de succión o de descarga del compresor; - verificar (120) la congruencia de los datos medidos (Ps, Pd, Ts, T , hs; hd) a través del cálculo del peso molecular (Mw) de un gas comprimido por el compresor (1); - en caso de falla de una primera medición de dichos datos medidos (Ps, Pd, Ts, Td, h5; hd), sustituir (130) dicha primera medición con un valor estimado con base en el último valor disponible de dicho peso molecular (Mw) y en las mediciones disponibles de dichos datos medidos (Ps, Pd, Ts, Td, hs; hd); - determinar un punto operativo estimado (302, 402) en un mapa de contrapresión (300, 400) con base en dicho valor estimado y en las mediciones disponibles de dichos datos medidos (Ps, Pd, Ts, Td, hs; hd).
2. El método (100) de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque dicho paso de sustituir (130) se lleva a cabo durante un intervalo de tiempo de seguridad (ti).
3. El método (100) de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende adicionalmente, en caso de falla de una segunda medición de dichos datos medidos (Ps, Pd, Ts, Tdí hs; hd) o al final del intervalo de tiempo de seguridad (ti): -un paso adicional de substituir (140) dichas primera y segunda mediciones con valores de peor caso respectivos con base en valores máximos y/o mínimos de dichas primera y segunda mediciones; -determinar un punto de peor caso (303, 403) en el mapa de contrapresión (300, 400) con base en dichos valores de peor caso y en las mediciones disponibles de dichos datos medidos (Ps, Pd, Ts, Td, hs; hd).
4. El método (100) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque en dicho paso de verificar (120) la congruencia de los datos medidos (Ps, Pd, Ts, Td, hs; hd), el peso molecular (Mw) calculado se compara con un intervalo de valores aceptables.
5. El método (100) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque dicho mapa de contrapresión (300, 400) es un mapa de contrapresión adimensional.
6. El método (100) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque dichas primera y segunda mediciones dependen del tipo de dicho mapa de contrapresión y de la posición de un elemento de flujo (FE) de dicho compresor.
7. El método (100) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque dicha primera o segunda medida es una de: - presión en la succión (Ps), - presión en la descarga (Pd), - caída de presión en el elemento de flujo de succión o de descarga (hs; hd), - temperatura de succión (Ts), - temperatura de descarga (Td).
8. Un programa de computadora que se puede cargar directamente en la memoria de una computadora digital, dicho programa comprende porciones de código de software adecuado para ejecutar los pasos del método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, cuando dicho programa se ejecuta en una o más computadoras digitales.
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