Método para determinar qué condición en un procesador (101) de combustible ha iniciado una parada del procesador (101) de combustible,

método caracterizado porque comprende:

generar una serie de señales iniciadoras (402) de parada, cada una de las cuales corresponde a una de una serie de condiciones de parada, e indicar si tal condición está presente;

leer las señales iniciadoras (402) de parada dentro de una ventana de tiempo predeterminada;

dentro de la ventana de tiempo predeterminada, detectar que al menos una primera de las señales iniciadoras (402) de parada leídas indican que se ha producido una correspondiente primera condición de parada; e

identificar la correspondiente primera condición de parada como la primera causa

Determinación de la primera causa de parada para un sistema de control de un procesador de combustible.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere al funcionamiento de un procesador de combustible y, más en concreto, a la identificación de una primera condición de parada en un procesador de combustible.

La tecnología de pilas de combustible es una fuente energética alternativa frente a las fuentes de energía más convencionales que utilizan la combustión de combustibles fósiles. Una pila de combustible produce típicamente electricidad, agua y calor a partir de combustible y oxígeno. Más en concreto, las pilas de combustible proporcionan electricidad a través de reacciones químicas de oxidación-reducción y poseen ventajas significativas sobre otras formas de generación de potencia en términos de limpieza y eficiencia. Típicamente, las pilas de combustible utilizan hidrógeno como combustible y oxígeno como agente oxidante. La generación de potencia es proporcional a la tasa de consumo de los reactivos.

Una desventaja significativa que inhibe un mayor uso de las pilas de combustible es la ausencia de una infraestructura extendida de hidrógeno. El hidrógeno tiene una densidad de energía volumétrica relativamente baja y es más difícil de almacenar y de transportar que los combustibles de hidrocarburos utilizados actualmente en la mayoría de los sistemas de generación de potencia. Una forma de superar esta dificultad es el uso de "procesadores de combustible" o "reformadores" para convertir los hidrocarburos en una corriente de gas rica en hidrógeno, que puede ser utilizada como alimentación para pilas de combustible. Los combustibles basados en hidrocarburos, tales como gas natural, LPG, gasolina y diesel, requieren procesos de conversión para ser utilizados como fuentes de combustible para la mayoría de las pilas de combustible. La técnica actual utiliza procesos de múltiples etapas que combinan un proceso de conversión inicial con varios procesos de limpieza. El proceso inicial consiste la mayoría de las veces en reformado con vapor (SR, steam reforming), reformado autotérmico (ATR, autothermal reforming), oxidación parcial catalítica (CPOX, catalytic partial oxidation) u oxidación parcial no catalítica (POX, non-catalytic partial oxidation). Los procesos de limpieza comprenden usualmente de una combinación de desulfuración, separación de gas de agua a alta temperatura, separación de gas de agua a baja temperatura, oxidación selectiva de CO o metanación selectiva de CO. Procesos alternativos incluyen filtros y reactores de membrana selectiva de hidrógeno.

Así, pueden utilizarse muchos tipos de combustibles, algunos de estos híbridos con combustibles fósiles, pero el combustible ideal es el hidrógeno. Si el combustible es, por ejemplo, hidrógeno, entonces la combustión es muy limpia y, como una cuestión práctica, solo queda el agua tras la disipación y/o el consumo del calor y el consumo de electricidad. La mayor parte de los combustibles disponibles fácilmente (por ejemplo gas natural, propano y gasolina) e incluso los menos comunes (por ejemplo, metanol y etanol) incluyen hidrógeno en su estructura molecular. Algunas implementaciones de pilas de combustible utilizan por lo tanto un "procesador de combustible" que procesa un combustible concreto para producir un flujo de hidrógeno relativamente puro utilizado para cargar la pila de combustible.

Típicamente están muy involucrados los diseños de procesadores de combustible. Típicamente, un número sustancial de subsistemas interactúa de forma complicada para producir el hidrógeno para la pila de combustible. Por ejemplo, un procesador de combustible puede mezclar agua, aire y un combustible, y reformar la mezcla. Así, el procesador de combustible puede tener subsistemas separados dirigidos a distribuir el agua, el aire y el combustible a un subsistema de mezclado para producir el gas de alimentación del proceso. Las cantidades, presiones y temperaturas del agua, el aire, el combustible y el gas de alimentación del proceso son controladas durante el proceso de mezclado para conseguir una composición deseada para el gas de alimentación del proceso y prepararlo para el reformado. El subsistema de mezclado distribuye entonces el gas de alimentación del proceso a un subsistema de reformado, de manera controlada. El propio proceso de reformado constituye varios procesos menores, cada uno de los cuales puede ocurrir a temperatura y presión diferentes.

Cualquiera de estas cantidades, presiones, temperaturas, etc., puede generar una condición de error en la operación del procesador de combustible debido a multitud de razones. Algunas de estas condiciones de error pueden justificar la parada del procesador de combustible hasta que puedan ser corregidas, es decir, una "parada". Un procesador de combustible incluye típicamente un sistema de control que monitoriza estos tipos de parámetros en busca de condiciones de error y detiene el procesador de combustible. Tras la parada, un operador o un técnico de mantenimiento determina la causa de la parada, corrige el problema, y a continuación el procesador de combustible se pone de nuevo en funcionamiento.

El diseño del procesador de combustible involucrado genera frecuentemente un problema difícil en este contexto. Usualmente una parada es iniciada por una sola condición de error de parada. Esta condición es aludida como la "primera causa". Sin embargo, los efectos de la primera causa típicamente se propagan muy rápidamente a través del procesador de combustible, disparando otras condiciones de error de parada. Por consiguiente, en el momento en el que el procesador de combustible se para, puede haber presentes muchas condiciones de error de parada. El operador o el técnico de mantenimiento debe entonces explorar a través de todos estos errores para determinar cual fue la primera causa, con el fin de corregir el problema. El proceso de determinar cual de las condiciones de error de parada fue la primera causa, puede ser largo y costoso.

El documento US 6 759 156 revela un ciclo de funcionamiento para un procesador de combustible que puede realizar el reformado de un combustible.

El documento US 6 682 838 revela un método para convertir combustible de hidrocarburos en gas rico en hidrógeno.

Los documentos US 824 577 y US 6 887 285 revelan ambos un aparato para llevar a cabo un proceso de múltiples etapas de conversión de un combustible de hidrocarburos en una alimentación de gas de hidrógeno sustancialmente puro.

El documento US 6 792 341 revela un sistema de control de distribución de potencia para un vehículo híbrido con pilas de combustible.

El documento US 6 534 950 revela un sistema de control para su utilización en un aparato híbrido de suministro de potencia.

El documento EP 1 067 614 revela un método de control del funcionamiento de un sistema de pilas de combustible en el que cada orden de parada para el sistema es sometida a una lógica de decisión que determina si la orden debe ser una orden de parada normal o una orden de parada rápida.

El documento US 5 383 201 revela un método y un aparato para localizar la fuente de error en ordenadores digitales de alta velocidad.

La presente invención está dirigida a solucionar o por lo menos reducir, al menos uno de los problemas mencionados anteriormente.

Resumen de la invención

Se da a conocer un método y un aparato para determinar qué condición en un procesador de combustible ha iniciado una parada del procesador de combustible. En general, el aparato genera una pluralidad de señales iniciadoras de parada, que corresponden cada una a una de una pluralidad de condiciones de parada e indican si tal condición está presente. Las señales iniciadoras de parada son leídas dentro de una ventana predeterminada. Por lo menos una de las señales iniciadoras de parada indica que se ha producido una correspondiente primera condición de parada e identifica la correspondiente primera condición de parada como la primera causa. El aparato incluye, en diversos aspectos, un controlador implementado en un aparato informático que está programado para llevar a cabo el método y un medio de almacenamiento de programas codificado con instrucciones que, cuando son ejecutadas, llevan a cabo el método.

Breve descripción de los dibujos

La invención puede entenderse con referencia a la siguiente descripción tomada junto con los dibujos anexos, en los...

1. Método para determinar qué condición en un procesador (101) de combustible ha iniciado una parada del procesador (101) de combustible, método caracterizado porque comprende:

2. El método de la reivindicación 1, en el que las señales iniciadoras (402) de parada incluyen señales que indican por lo menos una temperatura no deseada, una presión no deseada y una concentración no deseada.

3. El método de la reivindicación 1, en el que las señales iniciadoras (402) de parada incluyen señales que indican por lo menos una entre una baja presión de combustible, una alta presión de combustible, una alta temperatura del calentador del aparato de oxidación de gas residual del ánodo, una alta temperatura de la entrada del aparato de oxidación del gas residual del ánodo, una alta temperatura del lecho intermedio del aparato de oxidación del gas residual del ánodo, una alta temperatura del lecho superior del aparato de oxidación del gas residual del ánodo, una alta temperatura del revestimiento superior del aparato de oxidación del gas residual del ánodo, una alta temperatura en la entrada a un reformador autotérmico, una alta temperatura en una salida procedente del reformador autotérmico, una alta temperatura en la salida desde un aparato de oxidación preferente, una alta temperatura en una salida procedente de un lecho de óxido de zinc, una alta temperatura en una carcasa de reactor para el reformador autotérmico, una baja presión para la distribución de un gas de alimentación del proceso al reformador autotérmico, una baja temperatura para un aparato de oxidación de gas residual del ánodo, un temporizador agotado de la desconexión del aparato de oxidación de gas residual del ánodo, una alta temperatura para un proceso de separación, un conmutador de emergencia por control remoto activado, un conmutador de detención de emergencia ha sido accionado, un conmutador de detención de control ha sido accionado, la potencia al sistema ha sido desconectada, ha sido detectado un gas en el compartimento del ATR, y un conmutador de detención en el panel de control ha sido accionado.

4. El método de la reivindicación 1, en el que detectar que la primera de las señales iniciadoras (402) de parada leídas indica que se ha producido la correspondiente primera condición de parada, incluye determinar que la primera de las señales iniciadoras de parada está "ACTIVA".

5. El método la reivindicación 1, que comprende además inhabilitar la detección de otras señales iniciadoras (402) de parada en posteriores ventanas de tiempo predeterminadas que indiquen que se han producido tales condiciones de parada adicionales.

6. El método de la reivindicación 5, que comprende además detectar dentro de la ventana predeterminada que una segunda de las señales iniciadoras (402) de parada indica que se ha producido una segunda condición de parada correspondiente.

7. El método de la reivindicación 6, que comprende además almacenar la información de que se ha producido la segunda condición de parada.

8. El método de la reivindicación 1, que comprende además por lo menos uno entre almacenar la información de que se ha producido la primera condición de parada y visualizar que se ha producido la primera condición de parada.

9. Un medio de almacenamiento de programas codificado con instrucciones que, cuando es ejecutado por un ordenador, lleva a cabo un método para determinar qué condición en un procesador (101) de combustible ha iniciado una parada del procesador de combustible, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Un ordenador programado para llevar acabo un método para determinar qué condición en un procesador de combustible ha iniciado una parada del procesador de combustible, según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

11. Un aparato para determinar qué condición en un procesador (101) de combustible ha iniciado una parada del procesador (101) de combustible, caracterizado porque el aparato comprende

12. El método de la reivindicación 11, en el que el medio (105) para detectar que la primera de las señales iniciadoras (402) de parada leídas indica que se ha producido la correspondiente primera condición de parada incluye determinar que la primera de las señales iniciadoras de parada está "ACTIVA".

13. El método la reivindicación 11, que comprende además medios (502) para inhabilitar la detección de otras señales iniciadoras (402) de parada en posteriores ventanas de tiempo predeterminadas que indiquen que se han producido tales condiciones de parada adicionales.

14. El método de la reivindicación 11, que comprende además medios (105) para detectar dentro de la ventana predeterminada que una segunda de las señales iniciadoras (402) de parada indica que se ha producido una segunda condición de parada correspondiente.

15. El aparato de la reivindicación 14, que comprende además medios (310) para almacenar la información de que se ha producido la segunda condición de parada.

16. El aparato de la reivindicación 11, que comprende además por lo menos uno de los medios (310) para almacenar la información de que se ha producido la primera condición de parada y de los medios (300) para visualizar que se ha producido la primera condición de parada.

17. Un aparato (100), que comprende:

18. El aparato de la reivindicación 17, en el que el procesador de combustible comprende:

19. El método de la reivindicación 11 o la reivindicación 17, en el que las señales iniciadoras (402) de parada incluyen señales que indican por lo menos una temperatura no deseada, una presión no deseada y una concentración no deseada.

20. El aparato de la reivindicación 11 o la reivindicación 17, en el que las señales iniciadoras (402) de parada incluyen señales que indican por lo menos una entre una baja presión de combustible, una alta presión de combustible, una alta temperatura del calentador del aparato de oxidación de gas residual del ánodo, una alta temperatura de la entrada del aparato de oxidación del gas residual del ánodo, una alta temperatura del lecho intermedio del aparato de oxidación del gas residual del ánodo, una alta temperatura del lecho superior del aparato de oxidación del gas residual del ánodo, una alta temperatura del revestimiento superior del aparato de oxidación del gas residual del ánodo, una alta temperatura en la entrada a un reformador autotérmico, una alta temperatura en una salida procedente del reformador autotérmico, una alta temperatura en la salida desde un aparato de oxidación preferente, una alta temperatura en una salida procedente de un lecho de óxido de zinc, una alta temperatura en una carcasa de reactor para el reformador autotérmico, una baja presión para la distribución de un gas de alimentación del proceso al reformador autotérmico, una baja temperatura para un aparato de oxidación de gas residual del ánodo, un temporizador agotado de la desconexión del aparato de oxidación de gas residual del ánodo, una alta temperatura para un proceso de separación, un conmutador de emergencia por control remoto activado, un conmutador de detención de emergencia ha sido accionado, un conmutador de detención de control ha sido accionado, la potencia al sistema ha sido desconectada, ha sido detectado un gas en el compartimento del ATR, y un conmutador de detención en el panel de control ha sido accionado.

21. El aparato de la reivindicación 17, en el que detectar que la primera de las señales iniciadoras (402) de parada leídas indica que se ha producido la correspondiente primera condición de parada, incluye determinar que la primera de las señales iniciadoras de parada está "ACTIVA".

22. E aparato de la reivindicación 17, en el que el sistema (101/105) de control puede además inhabilitar la detección de otras señales iniciadoras de parada en posteriores ventanas de tiempo predeterminadas que indiquen que se han producido otras condiciones de parada.

23. El aparato de la reivindicación 22, en el que el sistema (101/105) de control es capaz además de detectar dentro de la ventana predeterminada que una segunda de las señales iniciadoras de parada indica que se ha producido una segunda condición de parada correspondiente.

24. El aparato de la reivindicación 23, en el que el sistema (101/105) de control es capaz además de almacenar la información de que la segunda condición de parada se ha producido.

25. El aparato de la reivindicación 17, en el que el sistema de control (101/105) es capaz además de por lo menos uno entre almacenar la información de que la primera condición de parada se ha producido, y visualizar que la primera condición de parada se ha producido.

26. El aparato de la reivindicación 17, en el que el sistema (101/105) de control comprende un dispositivo informático programado para detectar la señal iniciadora (402) de parada leída que indica que se ha producido una primera condición de parada correspondiente, e identificar la primera condición de parada correspondiente como la primera causa.

27. El aparato de la reivindicación 17, en el que el sistema (101/105) de control comprende:

28. El aparato de la reivindicación 27, en el que por lo menos uno entre el medio (105) de detección y el medio (105) de identificación está implementado en equipamiento físico.

29. El aparato de la reivindicación 17, en el que el sistema de control comprende:

30. El aparato de la reivindicación 29, en el que el bloque (400) de funcionalidad de primera causa comprende:

31. El aparato de la reivindicación 29, en el que por lo menos uno entre el bloque (400) de funcionalidad y el reseteado es implementado en equipamiento físico.

32. El aparato de la reivindicación 29, en el que por lo menos uno entre el bloque (400) de funcionalidad y el reseteado es implementado en soporte lógico.