Täpne ja Integreeritud lahendus tehisintellektiga varustatud mikrokontrolleripõhiste kaitserелеїдude jaoks tööstusmootoriteks

1. Projekti taust ja peamised väljakutsed​

Moodernis tööstuslikus tootmissüsteemis on mootorid oluline energiatööriist, mille töökindlus mõjutab otse tootmisketise jätkuvust, ohutust ja majanduslikku efektiivsust. Kuid mootorite töö käigus tekivad mitmed tõsised väljakutsed:

• ​Ebatavalised töötingimused: Probleemid nagu päästmine käivitamisel või töös, faasi kadumine ja kolmefaasilise voolu ebatasakaal saavad kiiresti seadmete kahjustamiseni viia, kui neid ei lahendata.
• ​Ülekuumenemise oht: Ülevaategiga, halva jahutuse või kõrge ümberkonna temperatuuriga võib tekida nihkekuumaenese, mis on päritolu isolatsiooni vananemise ja mootori läbipõletamise peamine põhjus.
• ​Kaitsepuudused: Traditsioonilised kaitsevahendid (nt termorelayd) kannatavad loomulikuks osaks tulnud puuduste all, nagu madal trippide täpsus (±15% viga), piiratud funktsionaalsus ja varajase hoiatamise puudumine, mis teevad need ebapiisavaks intelaktse hoolduse ja kõrge usaldusväärsusega tootmise jaoks.

Nende väljakutsete lahendamiseks esitame uue põlvkonna mikroprotsessoripõhiste kaitserelayde, mis integreerivad edasijõudnud andmesensorite, mitme parameetri segunemise algoritme ja IoT platvorme.

​II. Lahenduse peamised komponendid​

See lahendus keskendub kõrge jõudlusega mikroprotsessoripõhistele kaitserelaydele, andes laiaulatuslikku ja ennustava kaitset sügavas hard- ja software'i integreerimises.

1. ​Mitme parameetri segunemise kaitsetehnoloogia​
   Lähenedes traditsioonilise ülevoolukaitsest, kasutab see tehnoloogia mitmemõõtmelist andanalüüsi, et saavutada täpne tripping ja alarmid.
• ​Kõrge täpsusega vastupidi-aegne ülevoolukaitse: Kasutab mikroprotsessorialgoritme mootori soojendusomaduste täpseks simuleerimiseks, venitades traditsiooniliste termorelayde ebakindlate trippingväärtuste ületamist. See tagab täpseid kaitsekärvikuid ja vältib eksituslike trippingute või mitteoperatsioonide.
• ​Negatiivse järjekorra voolu ebatasakaalus kaitse: Jälgib reaalajas kolme faasi voolu tasakaalu. Kui ebatasakaal ületab määratud limiiti (nt 15%), tuvastab süsteem automaatselt faasi kadumise või tõsise ebatasakaalu ja aktiveerib alarmid või kaitsemeetmed, et vältida rotorile ülekuumenemist ja momentide lülitumist.
• ​Vibreerimisspektri analüüs (valikuline)​: Integreeritud vibratsioonisensord analüüsivad mootori liugikate ja edastamismeetodite spektraalset omadust, lubades tõhusalt tuvastada varajaseid mehaanilisi vigu, nagu liugikate sõrmestumine, löösdete laske ja asetuse häire. See võimaldab kombinatsioonilist elektrilist ja mehaanilist kaitset.

​Rakendustulemused: Hiina suures petrokemikalises tööstuses vähenesid seda lahendust rakendades elektrooniliste ja mehaaniliste probleemide tõttu tekkivad mootorite vead 67% ja seotud hoolduskulud 42%.

1. ​Intelligentne temperatuuri tõus ennetus ja varajane hoiatussüsteem​
   Kasutab edasijõudnud algoritmimudeleid, et proaktiivselt vältida ülekuumenemise ohte, muutes "reaktiivse korjaamise" "proaktiivseks ennetamiseks."
• ​Töötamise printsiip: Sisseehitatud mootori ekvivalentne soojendusmudel arvutab reaalajas nihkekuume tõusu ja soojusliku kapasiteedi kasutamise, integratsides koormusvoolu, ajaloolisi tööandmeid ja sensoritest saadud ümberkonna temperatuuri sisendite.
• ​Varajane hoiatus: Kui prognozeeritav nihkekuume tendents läheneb isolatsiooniarvepiirile, annab süsteem 10 minutit varem varajase hoiatussignaali, andes operaatoreile piisavalt aega selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et selleks, et......

​Rakendustulemused: Suures terasevaras edukalt ennetati mitme mootori läbipõletamist, mis põhjustati jahutussüsteemi tõrgete ja ootamatute ülevooludega. Temperatuuri prognoosimise täpsus praktikas oli 91%.

1. ​Wireless IoT jälgimine ja pilveplatvormi diagnostika​
   Lubab kaughooldust ja digitaalset haldust, oluliselt suurendades operatsioonide efektiivsust.
• ​Wireless andmeteadmine: Kaitsevahend integreerib madala energiatarbega laia-aluse võrgu (LPWAN) kommunikatsioonimooduleid (nt LoRa), et wireless saata kogu mootori tööandmeid (vool, ping, temperatuur, alarmid, staatus) pilveplatvormile ilma keerukate juhtmeteta.
• ​Kaugdiagnostika ja hooldus: Insenerid ja menedžerid saavad ligi pilveplatvormile arvutis või mobiilirakenduses, et jälgida kõigi mootorite tervislikku seisundit reaalajas, vastu saada alarme ja vigade teavet ning teha kaugdiagnostika ja analüüsi.
• ​Andmete väärtuse tuuliandmine: Platvormil kogutud ajaloolised andmed võivad kasutuda seadmete toimivuse halvenemise trendide analüüsimiseks, hooldusintervallide optimeerimiseks ja ennustava hoolduse rakendamiseks, pakkudes andmeanalüüsilist toetust tootmise otsuste tegemiseks.

​Rakendustulemused: Sementitehases vähenes keskmine vigadele reageerimisaeg 2 tunnist alla 15 minutini pärast IoT jälgimissüsteemi paigaldamist. Operaatordid saaksid kohe ligi vigainfole ja potentsiaalsetele põhjustele, oluliselt vähendades vigade lahendamise aega ja lõpetades ebaseaduslikud katkestused 58%.

​III. Lahenduse eeliste kokkuvõte​

• ​Täpsem: Mikroprotsessorialgoritmid asendavad mehaanilisi struktuure, tagades täpset kaitset ilma eksituslike trippinguteta või mitteoperatsioonideta.
• ​Laiem: Integreerib elektrilist, soojuslikku ja mehaanilist kaitset, et katta lai valik vigatüüpe.
• ​Proaktiivsem: Mudelite põhine ennustav varajane hoiatus vältib õnnetusi enne nende tekke, mitte reageerides hiljem.
• ​Intelligentsem: IoT arhitektuur lubab seadmete sidumist, toetab kaugjälgimist ja suurt andmeanalüüsi, moodustades aluse intelligentselle tootmise ja digitaalsete tehaste jaoks.