प्रदुष्ट उद्योगीय मोटरों के लिए समग्र एकीकृत समाधान IEE-Business बेस्ड इंटेलिजेंट माइक्रोप्रोसेसर

1. प्रोजेक्ट का पृष्ठभूमि और मुख्य चुनौतियाँ​

आधुनिक औद्योगिक उत्पादन में, मोटरें मुख्य शक्ति सुविधाओं के रूप में काम करती हैं, जिनकी संचालन विश्वसनीयता सीधे उत्पादन लाइन की निरंतरता, सुरक्षा और आर्थिक दक्षता पर प्रभाव डालती है। हालांकि, मोटरों को संचालन के दौरान कई गंभीर चुनौतियों का सामना करना पड़ता है:

• ​असामान्य संचालन स्थितियाँ: शुरुआत या संचालन के दौरान स्टॉलिंग, फेज लॉस और तीन-फेज धारा असंतुलन जैसी समस्याएँ, यदि तुरंत संबोधित नहीं की जातीं, तो तेजी से उपकरण की क्षति का कारण बन सकती हैं।
• ​ओवरहीटिंग की संभावनाएँ: ओवरलोडिंग, खराब शीतलन या उच्च वातावरणीय तापमान वाइंडिंग ओवरहीटिंग का कारण बन सकता है, जो इन्सुलेशन की पुरानी होने और मोटर के जलने का प्राथमिक कारण है।
• ​संरक्षण की कमी: पारंपरिक संरक्षण उपकरण (जैसे, थर्मल रिले) निहित दोषों से ग्रस्त होते हैं, जैसे कि कम ट्रिपिंग दराता (±15% त्रुटि), सीमित कार्यक्षमता और पूर्व सूचना की कमी, जो उन्हें स्मार्ट रखरखाव और उच्च विश्वसनीयता वाले उत्पादन के लिए अयोग्य बनाती हैं।

इन चुनौतियों को संबोधित करने के लिए, हम एक नए पीढ़ी के माइक्रोप्रोसेसर-आधारित संरक्षण रिले का परिचय देते हैं, जो उन्नत सेंसिंग तकनीक, बहु-पैरामीटर फ्यूजन एल्गोरिदम और IoT प्लेटफॉर्म को एकीकृत करते हैं।

​II. समाधान के मुख्य घटक​

यह समाधान उच्च प्रदर्शन वाले माइक्रोप्रोसेसर-आधारित संरक्षण रिले पर केंद्रित है, जो गहरी हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर एकीकरण के माध्यम से व्यापक और पूर्वानुमानित संरक्षण प्रदान करता है।

1. ​बहु-पैरामीटर फ्यूजन संरक्षण तकनीक​
   पारंपरिक ओवरकरंट संरक्षण से परे, यह तकनीक बहु-आयामी डेटा विश्लेषण का उपयोग करके शुद्ध ट्रिपिंग और अलार्म लगाती है।
• ​उच्च-दराता इनवर्स-टाइम ओवरकरंट संरक्षण: माइक्रोप्रोसेसर एल्गोरिदम का उपयोग करके मोटर के थर्मल विशेषताओं का शुद्ध सिमुलेशन करता है, पारंपरिक थर्मल रिले के असंगत ट्रिपिंग मानों को दूर करता है। यह शुद्ध संरक्षण वक्रों को सुनिश्चित करता है और गलत ट्रिपिंग या ऑपरेशन न करने से बचाता है।
• ​नकारात्मक-अनुक्रम धारा असंतुलन संरक्षण: वास्तविक समय में तीन-फेज धारा संतुलन की निगरानी करता है। जब असंतुलन सेट थ्रेशहोल्ड (जैसे, 15%) से ऊपर जाता है, तो सिस्टम स्वचालित रूप से फेज लॉस या गंभीर असंतुलन का पता लगाता है और अलार्म या संरक्षण कार्रवाई ट्रिगर करता है, जिससे रोटर ओवरहीटिंग और टोक की झटके से बचा जा सकता है।
• ​विब्रेशन स्पेक्ट्रम विश्लेषण (वैकल्पिक)​: एकीकृत विब्रेशन सेंसर मोटर बेयरिंग और ट्रांसमिशन मेकेनिज्म के स्पेक्ट्रल विशेषताओं का विश्लेषण करते हैं, जो बेयरिंग की खराबी, ढीले बोल्ट और असंगति जैसी प्रारंभिक यांत्रिक दोषों की पहचान करने में प्रभावी होते हैं। यह इलेक्ट्रिकल और यांत्रिक संरक्षण को संयुक्त करने में मदद करता है।

​आवेदन के परिणाम: चीन में एक प्रमुख पेट्रोकेमिकल संयंत्र में, यह समाधान इलेक्ट्रिकल और यांत्रिक मुद्दों से निकलने वाली मोटर विफलताओं को 67% तक कम करने में सफल रहा और संबंधित रखरखाव की लागत 42% तक कम की गई।

1. ​स्मार्ट तापमान वृद्धि का पूर्वानुमान और पूर्व सूचना प्रणाली​
   उन्नत एल्गोरिदम मॉडलों का उपयोग करके ओवरहीटिंग की संभावनाओं से प्रोएक्टिव रूप से रोकता है, "प्रतिक्रियात्मक निपटान" से "प्रोएक्टिव प्रतिबंध" की ओर बदलता है।
• ​कार्य सिद्धांत: बिल्ट-इन मोटर इक्विवेलेंट थर्मल मॉडल लोड धारा, ऐतिहासिक संचालन डेटा और सेंसर से तापमान इनपुट को एकीकृत करके वास्तविक समय में वाइंडिंग तापमान वृद्धि और थर्मल क्षमता का उपयोग गणना करता है।
• ​पूर्व सूचना: यदि अनुमानित वाइंडिंग तापमान रेटिंग सीमा के पास पहुँचता है, तो सिस्टम 10 मिनट पहले एक पूर्व सूचना सिग्नल देता है, जिससे ऑपरेटरों को पर्याप्त समय मिलता है व्यवस्थित शटडाउन की योजना बनाने या लोड को समायोजित करने के लिए इंटरवेन्शन करने के लिए।

​आवेदन के परिणाम: एक बड़े स्टील प्लांट में, यह कार्य शीतलन सिस्टम की विफलता और अचानक ओवरलोड के कारण निकलने वाली कई मोटर जलनों को सफलतापूर्वक रोका। तापमान का पूर्वानुमान 91% तक वास्तविकता में पहुँचा।

1. ​वायरलेस IoT मॉनिटोरिंग और क्लाउड प्लेटफॉर्म डायग्नोसिस​
   दूरस्थ रखरखाव और डिजिटल प्रबंधन की संभावना प्रदान करता है, जो संचालन दक्षता को बहुत बढ़ाता है।
• ​वायरलेस डेटा प्रसारण: संरक्षण उपकरण लो-पावर वाइड-एरिया नेटवर्क (LPWAN) कम्युनिकेशन मॉड्यूल (जैसे, LoRa) को एकीकृत करता है, जो जटिल वायरिंग के बिना मोटर के व्यापक संचालन डेटा (धारा, वोल्टेज, तापमान, अलार्म, स्थिति) को क्लाउड प्लेटफॉर्म पर वायरलेस रूप से प्रसारित करता है।
• ​दूरस्थ डायग्नोसिस और रखरखाव: इंजीनियर और प्रबंधक PC या मोबाइल एप्लिकेशन के माध्यम से क्लाउड प्लेटफॉर्म पर एक्सेस कर सकते हैं, जहाँ वे वास्तविक समय में सभी मोटरों की स्वास्थ्य स्थिति की निगरानी कर सकते हैं, अलार्म और दोष जानकारी प्राप्त कर सकते हैं, और दूरस्थ डायग्नोसिस और विश्लेषण कर सकते हैं।
• ​डेटा मूल्य खोज: प्लेटफॉर्म पर अक्सर जमा हुआ ऐतिहासिक डेटा उपकरण के प्रदर्शन की गिरावट के रुझानों के विश्लेषण, रखरखाव चक्रों की विन्यास और पूर्वानुमानित रखरखाव के लिए उपयोग किया जा सकता है, जो उत्पादन निर्णयों के लिए डेटा-आधारित समर्थन प्रदान करता है।

​आवेदन के परिणाम: एक सीमेंट संयंत्र में, IoT मॉनिटोरिंग सिस्टम के डिप्लॉय के बाद दोषों का औसत प्रतिक्रिया समय 2 घंटे से 15 मिनट से कम हो गया। ऑपरेटर तुरंत दोष जानकारी और संभावित कारणों तक पहुँच पाते थे, जो ट्रबलशूटिंग समय को बहुत कम करता था और अप्रत्याशित डाउनटाइम 58% तक कम कर दिया गया था।

​III. समाधान के लाभों का सारांश​

• ​अधिक शुद्ध: माइक्रोप्रोसेसर एल्गोरिदम मैकेनिकल संरचनाओं को बदलते हैं, जिससे गलत ट्रिपिंग या ऑपरेशन न करने के बिना शुद्ध संरक्षण सुनिश्चित किया जाता है।
• ​अधिक व्यापक: इलेक्ट्रिकल, थर्मल और यांत्रिक संरक्षण को एकीकृत करके विस्तृत दोष प्रकारों को कवर किया जाता है।
• ​अधिक प्रोएक्टिव: मॉडल-आधारित पूर्वानुमानित चेतावनियाँ घटनाओं से पहले ही रोकती हैं, बजाय घटना के बाद उत्तर देने के।
• ​अधिक स्मार्ट: IoT आर्किटेक्चर उपकरणों के बीच कनेक्टिविटी, दूरस्थ निगरानी और बिग डेटा विश्लेषण का समर्थन करता है, और स्मार्ट निर्माण और डिजिटल फैक्टरियों के लिए एक आधार प्रदान करता है।