Комплексно интегрирано решение с интелигентни микропроцесорни защитни реле за промишлени мотори

1. Основен контекст на проекта и ключови предизвикателства

В съвременното индустриално производство, моторите служат като основно оборудване за подаване на енергия, чиято оперативна надеждност директно влияе върху непрекъснатостта, безопасността и икономичната ефективност на производствената линия. Обачно, моторите срещат множество сериозни предизвикателства по време на работа:

• Абнормални условия на работа: Проблеми като блокиране при стартиране или работа, загуба на фаза и несъответствие на тока в трите фази могат бързо да доведат до повреди на оборудването, ако не се решат незабавно.
• Рискове от прекомерно затопляне: Прекомерно товарене, слабо охлаждане или високи температури на околната среда могат да причинят затопляне на обмотките, което е основната причина за остаряване на изолацията и изгаряне на мотора.
• Недостатъци в защитата: Традиционните защитни устройства (например, термореле) имат вродени недостатъци като ниска точност при спускане (±15% грешка), ограничена функционалност и липса на капацитет за ранно предупреждение, което ги прави недостатъчни за интелигентно поддръжка и високо-надеждно производство.

За справяне с тези предизвикателства, представяме ново поколение защитни реле на база микропроцесор, които интегрират напредналата сензорна технология, алгоритми за фузия на многократни параметри и IoT платформи.

II. Основни компоненти на решението

Това решение се центрира около високопроизводителни защитни реле на база микропроцесор, предлагайки комплексна и прогнозна защита чрез дълбока интеграция на хардуера и софтуера.

1. Технология за защита чрез фузия на многократни параметри
   Отиващи далеч над традиционната защита от прекомерен ток, тези технологии използват многомерен анализ на данни, за да постигнат прецизно спускане и сигнализации.
• Високоточна обратно-времева защита от прекомерен ток: Използва алгоритми на микропроцесора, за да моделира точно термичните характеристики на мотора, превъзмогат непоследователността на стойностите за спускане на традиционните термореле. Това гарантира точни защитни криви и избягва лъжливи спускания или неверни действия.
• Защита от несъответствие на отрицателния секвенциален ток: Мониторира реално време на баланса на тока в три фази. Когато несъответствието надхвърли зададената граница (например, 15%), системата автоматично детектира загуба на фаза или сериозно несъответствие и активира сигнали за тревога или защитни действия, за да предотврати прекомерно затопляне на ротора и колебания на момента.
• Спектрален анализ на вибрации (по желание): Интегрирани сензори за вибрация анализират спектралните характеристики на подшипниците на мотора и механизми за пренасяне, позволявайки ефективно идентифициране на механични дефекти в ранната фаза, като износ на подшипник, разслабени болтове и неточности. Това позволява комбинирана електрическа и механична защита.

Резултати от приложението: В един от големите петрохимически заводи в Китай, това решение намали повредите на моторите, причинени от електрически и механични проблеми, с 67% и свързаните разходи за поддръжка с 42%.

1. Интелектуална система за прогнозиране на температурно увеличение и ранно предупреждение
   Използва напреднали алгоритмични модели, за да предотврати активно рисковете от прекомерно затопляне, премествайки се от „реактивно възстановяване“ към „превантивна профилактика“.
• Принцип на действие: Вградената термична модель на мотора динамично изчислява реалното време на увеличението на температурата на обмотката и използването на термичната капацитет, интегрирайки входящите данни за тока на товара, историческите оперативни данни и температурата на околната среда от сензорите.
• Ранно предупреждение: Ако прогнозираната тенденция на температурата на обмотката се приближи до границата на изолацията, системата издава сигнал за ранно предупреждение 10 минути напред, давайки достатъчно време операторите да въздействат, да планират организирано спиране или да коригират товара.

Резултати от приложението: В един голям сталеплавилен завод, тази функция успешно предотврати множество изгаряния на мотори, причинени от повреди на системата за охлаждане и внезапни прекомерни товари. Точността на прогнозирането на температурата достигна 91% в практика.

1. Безжичен IoT мониторинг и диагностика на облачената платформа
   Позволява дистанционна поддръжка и цифрова управление, значително подобряващо оперативната ефективност.
• Безжична передача на данни: Защитното устройство интегрира модули за комуникация на широколинейна мрежа с ниска мощност (LPWAN) (например, LoRa), за да изпраща безжични подробни оперативни данни (ток, напрежение, температура, сигнали за тревога, състояние) към облачната платформа без сложни проводки.
• Дистанционна диагностика и поддръжка: Инженери и менажери могат да достъпят облачната платформа чрез PC или мобилни приложения, за да мониторират здравословното състояние на всички мотори в реално време, да получават сигнали за тревога и информация за дефекти, и да извършват дистанционна диагностика и анализ.
• Изкопаване на ценности от данни: Натрупаните исторически данни на платформата могат да се използват за анализ на тенденции на деградация на оборудването, оптимизиране на цикли за поддръжка и изпълнение на прогнозна поддръжка, предоставяйки подкрепа, основана на данни, за производствени решения.

Резултати от приложението: В един циментен завод, средното време за отговор на дефекти беше намалено от 2 часа до под 15 минути след развертането на системата за IoT мониторинг. Операторите можеха незабавно да достъпят информация за дефекти и потенциални причини, значително намалявайки времето за откриване на проблеми и намалявайки непланованото спиране с 58%.

III. Съобщение на предимствата на решението

• По-точно: Алгоритми на микропроцесора заменят механичните структури, осигурявайки прецизна защита без лъжливи спускания или неверни действия.
• По-комплексно: Интегрира електрическа, термична и механична защита, за да покрие широк диапазон от типове дефекти.
• По-превантивно: Предсказателни предупреждения, основани на модели, предотвратяват аварии, преди да са се случили, вместо да реагират след това.
• По-интелигентно: Архитектурата на IoT позволява свързване на устройства, поддържа дистанционен мониторинг и анализ на големи данни, и служи като основа за интелигентно производство и цифрови заводи.