S cjelovitom integriranim rješenjem inteligentnih mikroprocesorskih zaštitnih releja za industrijske motore

1. Pozadina projekta i ključni izazovi​

U modernoj industrijskoj proizvodnji, motori su ključno oprema za snagu, čija operativna pouzdanost direktno utječe na kontinuitet proizvodne linije, sigurnost i ekonomičnu učinkovitost. Međutim, tokom rada motori suočavaju se s mnogo težakih izazova:

• ​Nepoduvjetne uvjete rada: Problemi poput zastajanja tijekom pokretanja ili rada, gubitka faze i neizravnata ravnoteža trofaznog struja mogu brzo dovesti do oštećenja opreme ako se ne reagira pravo vrijeme.
• ​Rizičnost prehljeđivanja: Preopterećenje, loše hlađenje ili visoka okružna temperatura mogu uzrokovati prehljeđivanje vinuta, što je glavni uzrok starenja izolacije i spaljivanja motora.
• ​Nedostaci u zaštiti: Tradicionalni uređaji za zaštitu (npr. termorele) imaju inherentne nedostatke poput niske točnosti ispaljenja (±15% greška), ograničene funkcionalnosti i nedostatka mogućnosti ranog upozorenja, što ih čini nedovoljnim za pametnu održavaju i proizvodnju s visokom pouzdanosti.

Kako bi se ti izazovi riješili, predstavlja se nova generacija mikroprocesorskih zaštitnih reléa koji integriraju napredne tehnologije osjetila, algoritme višestruke parametre i IoT platforme.

​II. Ključni sastojci rješenja​

Ovo rješenje temelji se na visokoperformantnim mikroprocesorskim zaštitnim reléima, dostavljajući kompleksnu i prediktivnu zaštitu kroz duboku integraciju hardvera i softvera.

1. ​Tehnologija zaštite višestrukih parametara​
   Idući dalje od tradicionalne zaštite nadstruje, ova tehnologija koristi analizu višedimenzionalnih podataka kako bi postigla precizno ispaljenje i alarme.
• ​Vrhunsko precizna obrnuto-vremenska zaštita nadstruje: Koristi algoritme mikroprocesora kako bi točno simulirala termalne karakteristike motora, prevazilazeći nekonzistentne vrijednosti ispaljenja tradicionalnih termoreleja. Ovo osigurava točne krivulje zaštite i sprečava lažna ispaljenja ili neuspjeh u radu.
• ​Zaštita od neizravnate ravnoteže negativne sekvence struje: Stalno nadgleda ravnotežu trofazne struje. Kada neizravnata prelazi postavljenu granicu (npr. 15%), sustav automatski otkriva gubitak faze ili težak neravnotežu i aktivira alarme ili zaštitne akcije kako bi se spriječilo prehljeđivanje rotora i fluktuacije momenta.
• ​Analiza spektra vibracija (opcionalno)​: Integrirani senzori vibracija analiziraju spektralne karakteristike ležaja motora i prijenosnih mehanizama, učinkovito identificirajući rane mehaničke greške poput nosnog ležaja, luka boltova i neskladnosti. To omogućuje kombiniranu električnu i mehaničku zaštitu.

​Rezultati primjene: U velikoj petrokemijskoj tvornici u Kini, ovo rješenje smanjilo je propade motora uzrokovane električnim i mehaničkim problemima za 67% i povezane troškove održavanja za 42%.

1. ​Pametni sustav predviđanja porasta temperature i rana upozorenja​
   Koristi napredne algoritamske modele kako bi proaktivno spriječio rizik od prehljeđivanja, prelazeći s "reaktivne remediacije" na "proaktivnu prevenciju."
• ​Načelo rada: Ugrađeni ekvivalentni termalni model motora dinamički računa realno vrijeme porasta temperature vinuta i iskorištene termalne kapaciteta integriranjem ulazne struje opterećenja, povijesnih podataka o radu i ulaza okružne temperature senzora.
• ​Rano upozorenje: Ako se predviđena trend porasta temperature vinuta približi granici ocjene izolacije, sustav emitira rano upozorenje 10 minuta unaprijed, omogućujući dovoljno vremena operatorima da interveniraju, planiraju redovite zaustavljanja ili prilagode opterećenje.

​Rezultati primjene: U velikoj tvornici čelika, ova funkcija uspješno spriječila je više propada motora uzrokovanih propadom sustava hlađenja i naglim preopterećenjima. Točnost predviđanja temperature dosegnula je 91% u praksi.

1. ​Besprovodni IoT nadzor i dijagnostika putem cloud platforme​
   Omogućuje udaljeno održavanje i digitalno upravljanje, značajno poboljšavajući operativnu učinkovitost.
• ​Besprovodni prijenos podataka: Zaštitni uređaj integriše komunikacijske module niskopotrosne širokopojasne mreže (LPWAN) (npr. LoRa) kako bi besprovodno prenosio kompleksne podatke o radu motora (struja, napon, temperatura, alarmi, stanje) na cloud platformu bez složenih žica.
• ​Udaljena dijagnostika i održavanje: Inženjeri i menadžeri mogu pristupiti cloud platformi putem PC-a ili mobilnih aplikacija kako bi stalno pratili zdravstveno stanje svih motora, primali upozorenja i informacije o greškama, te obavljali udaljenu dijagnostiku i analizu.
• ​Iscrpljivanje vrijednosti podataka: Povijesni podaci akumulirani na platformi mogu se koristiti za analizu trenda degradacije performansi opreme, optimizaciju ciklusa održavanja i implementaciju prediktivnog održavanja, pružajući podatkovnu podršku za odluke o proizvodnji.

​Rezultati primjene: U cementnoj tvornici, prosječno vrijeme reakcije na greške smanjilo se sa 2 sata na manje od 15 minuta nakon implementacije sustava IoT nadzora. Operatori mogli su odmah pristupiti informacijama o greškama i potencijalnim uzrocima, značajno smanjujući vrijeme otklanjanja grešaka i smanjujući neplanirano zaustavljanje za 58%.

​III. Sažetak prednosti rješenja​

• ​Točniji: Algoritmi mikroprocesora zamjenjuju mehaničke strukture, osiguravajući preciznu zaštitu bez lažnih ispaljenja ili neuspjeha u radu.
• ​Kompleksniji: Integriše električnu, termalnu i mehaničku zaštitu kako bi pokrivala širok spektar vrsta grešaka.
• ​Proaktivniji: Model bazirani prediktivni upozori spriječavaju incidente prije nego što se dogode, a ne reagiraju nakon toga.
• ​Pametniji: Arhitektura IoT omogućuje povezanost uređaja, podršku za udaljeni nadzor i analizu velikih podataka, te služi kao temelj za pametnu proizvodnju i digitalne tvornice.