Fault Detection in a Heat Exchanger, Comparative Analysis between Dynamic Principal Component Analysis and Diagnostic Observers



Document title: Fault Detection in a Heat Exchanger, Comparative Analysis between Dynamic Principal Component Analysis and Diagnostic Observers
Journal: Computación y sistemas
Database: PERIÓDICA
System number: 000341042
ISSN: 1405-5546
Authors: 1
1
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Institutions: 1Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Monterrey, Nuevo León. México
Year:
Season: Ene-Mar
Volumen: 14
Number: 3
Pages: 269-282
Country: México
Language: Inglés
Document type: Artículo
Approach: Aplicado, descriptivo
Spanish abstract El artículo presenta una comparación entre dos métodos de detección de fallas, Análisis de Componentes Principales Dinámico (DPCA por sus siglas en inglés) y Observadores de Diagnóstico (DO por sus siglas en inglés), bajo los mismos datos experimentales extraídos de un intercambiador de calor industrial de tubo y coraza. El análisis comparativo muestra las propiedades de detección de ambos métodos cuando sensores y/o actuadores fallan en línea, incluyendo fallas múltiples. Para ambos métodos se definen métricas similares: robustez, tiempo de detección, capacidad de aislamiento y explicación de propagación de fallas, tasa de falsas alarmas y capacidad de identificar fallas múltiples. Los resultados experimentales muestran las ventajas y desventajas de ambos métodos. DO detecta más rápido las fallas de sensores y actuadores, presenta menor tasa de falsas alarmas y puede aislar fallas múltiples. DPCA requiere menor esfuerzo de entrenamiento; sin embargo, no puede identificar 2 o más fallas secuenciales
English abstract A comparison between the Dynamic Principal Component Analysis (DPCA) method and a set of Diagnostic Observers (DO) under the same experimental data from a shell and tube industrial heat exchanger is presented. The comparative analysis shows the detection properties of both methods when sensors and/or actuators fail online, including scenarios with multiple faults. Similar metrics are defined for both methods: robustness, quick detection, isolability capacity, explanation facility, false alarm rates and multiple faults identifiability. Experimental results show the principal advantages and disadvantages of both methods. DO showed quicker detection for sensor and actuator faults with lower false alarm rate. Also, DO can isolate multiple faults. DPCA required a minor training effort; however, it can not identify two or more sequential faults
Disciplines: Ciencias de la computación
Keyword: Ingeniería de control,
Intercambiadores de calor,
Diagnóstico de fallas,
Análisis de componentes principales
Keyword: Computer science,
Control engineering,
Heat exchangers,
Fault diagnosis,
Principal component analysis
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