Estudio avanzado: mejorando la calidad de la conductividad de las torres de agua de enfriamiento utilizando un modelo de control PID difuso
Autores: Chen, You-Shyang; Hung, Ying-Hsun; Lee, Mike Yau-Jung; Chang, Jieh-Ren; Lin, Chien-Ku; Wang, Tai-Wen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio avanzado: mejorando la calidad de la conductividad de las torres de agua de enfriamiento utilizando un modelo de control PID difuso
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Torres de enfriamiento de agua
Conductividad eléctrica
Aplicaciones industriales
Método de control PID
Método de control PID difuso
Procesos de fabricación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Las torres de enfriamiento de agua se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales y comerciales. Los sitios industriales a menudo tienen entornos hostiles, con ciertas características como mala calidad del aire, proximidad al océano, grandes cantidades de polvo o suministros de agua con un alto contenido mineral. En tales entornos, la calidad de la conductividad eléctrica en las torres de enfriamiento de agua puede verse significativamente afectada de manera negativa. Una vez que los minerales (por ejemplo, calcio y magnesio) se forman en el agua, la conductividad se vuelve demasiado alta, y las torres de enfriamiento de agua pueden obstruirse fácilmente en poco tiempo; esto conduce a una situación en la que el anfitrión del agua de enfriamiento no puede enfriarse, lo que provoca un fallo. Esta es una situación grave porque los procesos de fabricación se detienen por completo y, por lo tanto, se reduce severamente el rendimiento de producción. Para resolver estos problemas, en este estudio, desarrollamos una designación práctica para una empresa de la industria fotovoltaica llamada Company-L. Se proponen tres métodos de control: el método de control de motor, el método de control PID y el método de control PID difuso. Estos enfoques se proponen como soluciones para controlar con éxito el reabastecimiento forzado y el drenaje de las torres de enfriamiento de agua y controlar la apertura de las válvulas de control proporcional para la liberación de agua; esto diluirá aún más la conductividad eléctrica y la controlará, llevándola a 300 uS/cm. En los procesos experimentales, primero utilizamos datos prácticos de Company-L para nuestro estudio de caso. En segundo lugar, a partir de los resultados experimentales del modelo propuesto para el método de control de motor, podemos ver que si la conductividad eléctrica está fuera de control y el valor de conductividad supera los 1000 uS/cm, el software de comunicación LINE v8.5.0 (accesible a través de un teléfono inteligente) muestra una notificación que indica que la calidad del agua de las torres de enfriamiento requiere atención. En tercer lugar, aunque se muestra que el método de control PID tiene errores dentro de un rango aceptable, el controlador proporcional (P) debe ser controlado con precisión; este método de control aún no ha alcanzado este control preciso en el presente estudio. Finalmente, se encontró que el método de control PID difuso tiene el mayor efecto, con el nivel más bajo de errores y el control más preciso. En conclusión, el presente estudio propone soluciones para reducir el riesgo de fallos de las máquinas anfitrionas de agua helada; las soluciones utilizan lógica difusa y pueden ser utilizadas para garantizar el funcionamiento fluido de los procesos de fabricación en las industrias. Prácticamente, este estudio aporta una innovación técnica aplicable: el uso del modelo de control PID difuso para controlar las torres de enfriamiento de agua en aplicaciones industriales. Al mismo tiempo, presentamos un punto de control de monitoreo de tres niveles que contribuye al método de control PID.
Descripción
Las torres de enfriamiento de agua se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales y comerciales. Los sitios industriales a menudo tienen entornos hostiles, con ciertas características como mala calidad del aire, proximidad al océano, grandes cantidades de polvo o suministros de agua con un alto contenido mineral. En tales entornos, la calidad de la conductividad eléctrica en las torres de enfriamiento de agua puede verse significativamente afectada de manera negativa. Una vez que los minerales (por ejemplo, calcio y magnesio) se forman en el agua, la conductividad se vuelve demasiado alta, y las torres de enfriamiento de agua pueden obstruirse fácilmente en poco tiempo; esto conduce a una situación en la que el anfitrión del agua de enfriamiento no puede enfriarse, lo que provoca un fallo. Esta es una situación grave porque los procesos de fabricación se detienen por completo y, por lo tanto, se reduce severamente el rendimiento de producción. Para resolver estos problemas, en este estudio, desarrollamos una designación práctica para una empresa de la industria fotovoltaica llamada Company-L. Se proponen tres métodos de control: el método de control de motor, el método de control PID y el método de control PID difuso. Estos enfoques se proponen como soluciones para controlar con éxito el reabastecimiento forzado y el drenaje de las torres de enfriamiento de agua y controlar la apertura de las válvulas de control proporcional para la liberación de agua; esto diluirá aún más la conductividad eléctrica y la controlará, llevándola a 300 uS/cm. En los procesos experimentales, primero utilizamos datos prácticos de Company-L para nuestro estudio de caso. En segundo lugar, a partir de los resultados experimentales del modelo propuesto para el método de control de motor, podemos ver que si la conductividad eléctrica está fuera de control y el valor de conductividad supera los 1000 uS/cm, el software de comunicación LINE v8.5.0 (accesible a través de un teléfono inteligente) muestra una notificación que indica que la calidad del agua de las torres de enfriamiento requiere atención. En tercer lugar, aunque se muestra que el método de control PID tiene errores dentro de un rango aceptable, el controlador proporcional (P) debe ser controlado con precisión; este método de control aún no ha alcanzado este control preciso en el presente estudio. Finalmente, se encontró que el método de control PID difuso tiene el mayor efecto, con el nivel más bajo de errores y el control más preciso. En conclusión, el presente estudio propone soluciones para reducir el riesgo de fallos de las máquinas anfitrionas de agua helada; las soluciones utilizan lógica difusa y pueden ser utilizadas para garantizar el funcionamiento fluido de los procesos de fabricación en las industrias. Prácticamente, este estudio aporta una innovación técnica aplicable: el uso del modelo de control PID difuso para controlar las torres de enfriamiento de agua en aplicaciones industriales. Al mismo tiempo, presentamos un punto de control de monitoreo de tres niveles que contribuye al método de control PID.