Széleskörű Integrált Megoldás Inteligens Mikroprocesszor-alapú Védőrelékért Industriális Mótorokhoz

1. Projekt háttér és fő kihívások​

A modern ipari termelésben a motorok alapvető erőfelszerelések, működési megbízhatóságuk közvetlenül befolyásolja a gyártóvonalak folytonosságát, biztonságát és gazdaságosságát. Azonban a motorok működése során több súlyos kihívással is szembesülnek:

• ​Rendellenes működési állapotok: Indítási vagy működési időszakban bekövetkező zavarok, fázisvesztés, illetve háromfázisú áramegyensúlyhiány rövidesen eszközsebzést okozhat, ha nem kezelik időben.
• ​Túlmelegedési kockázatok: Túltölt, rossz hűtés, vagy magas környezeti hőmérséklet a csomagolás melegedését okozza, ami az izoláció öregedésének és a motor égésének fő oka.
• ​Védelem hiánya: A hagyományos védelmi eszközök (pl. hőrelé) sajátos hibával rendelkeznek, mint például az alacsony utasítási pontosság (±15% hiba), korlátozott funkciók, és korai figyelmeztetési képesség hiánya, ami nem elegendő a intelligens karbantartáshoz és a magas megbízhatóságú termeléshez.

Ezen kihívások kezelésére bevezetünk egy új generációs mikroprocesszor-alapú védelmi relék technológiát, amely integrálja az előrehaladott érzékelési technológiát, a többparaméteres fúziós algoritmusokat, és az IoT platformokat.

​II. A megoldás fő komponensei​

Ez a megoldás nagy teljesítményű mikroprocesszor-alapú védelmi relék köré épül, amelyek mély hardver és szoftver integrációval nyújtanak átfogó és előrejelző védelmet.

1. ​Többparaméteres fúziós védelmi technológia​
   A hagyományos túlmenő áramvédelem felett, ez a technológia többdimenziós adatelemzést alkalmaz, hogy pontos utasítást és riasztást érjen el.
• ​Nagy pontosságú inverz-idős túlmenő áramvédelem: Mikroprocesszor algoritmusok segítségével pontosan modellezi a motor hőtani jellemzőit, legyőzve a hagyományos hőrelék inkonzisztens utasítási értékeit. Ez biztosítja a pontos védelmi görbéket, és elkerüli a hamis utasításokat vagy a nemutásokat.
• ​Negatív sorrendű áramegyensúlyhiány-védelem: Valós időben monitorozza a háromfázisú áramegyensúlyt. Ha az egyensúlytól való eltérés meghaladja a beállított küszöbértéket (pl. 15%), a rendszer automatikusan felismeri a fázisvesztést vagy súlyos egyensúlyhiányt, és riasztást vagy védelmi intézkedést indít, hogy elkerülje a rotor túlmelegedését és a nyomaték-ingadozást.
• ​Régev-spektrum elemzés (opcionális)​: Integrált rezgésszenzorok elemzik a motor csillapító és továbbító mechanizmusainak spektrális jellemzőit, hatékonyan felismerve a korai mechanikai hibákat, mint például a csillapító szenvedés, lökő szavak, és helyzeteltolódás. Ez lehetővé teszi a villamos és mechanikai védelem kombinált alkalmazását.

​Alkalmazási eredmények: Egy nagy kínai petrokémiai üzemben ez a megoldás 67%-kal csökkentette a villamos és mechanikai problémák miatt bekövetkező motorkárokat, és 42%-kal csökkentette a kapcsolódó karbantartási költségeket.

1. ​Intelligens hőemelkedés-előrejelzési és korai figyelmeztető rendszer​
   Előrehaladott algoritmus modelljeivel proaktívan megelőzi a túlmelegedési kockázatokat, áttérve a "reaktív javításról" a "proaktív megelőzésre."
• ​Működési elv: A beépített motor ekvivalens hőmodell dinamikusan kiszámítja a valós idejű csomagolás hőemelkedését és hőkapacitás használatát, integrálva a terhelési áramot, a történeti működési adatokat, és a környezeti hőmérsékletet a szenzorokból származó bemenetek alapján.
• ​Korai figyelmeztetés: Ha a prediktált csomagolás hőmérsékleti trendje közeledik az izolációs osztály korlátjához, a rendszer 10 perc előre ad ki korai figyelmeztetési jelet, amely elegendő időt biztosít a műveleti beavatkozáshoz, rendezett leállásokhoz, vagy terhelés-módosításokhoz.

​Alkalmazási eredmények: Egy nagy acélüzemben ez a funkció sikeresen megelőzte a hűtőrendszer meghibásodása és váratlan túltölt miatti több motoregés esetét. A hőmérséklet-előrejelzési pontossága gyakorlatban 91% volt.

1. ​Wireless IoT monitorozás és felhőplatform diagnosztika​
   Lehetővé teszi a távoli karbantartást és digitális kezelést, jelentősen növelve a működési hatékonyságot.
• ​Wireless adatküldés: A védelmi eszköz integrálja a kis energiafogyasztású széles területű hálózati (LPWAN) kommunikációs modulokat (pl. LoRa), hogy a motor teljes működési adatait (áram, feszültség, hőmérséklet, riasztások, állapot) a felhőplatformra küldje, anélkül, hogy összetett vezetékes infrastruktúrára lenne szükség.
• ​Távoli diagnosztika és karbantartás: Mérnökök és menedzserek a PC-n vagy mobilalkalmazásokon keresztül hozzáférhetnek a felhőplatformhoz, hogy valós időben monitorozzák az összes motor egészségi állapotát, riasztásokat és hibainformációkat kapjanak, és távoli diagnosztikai és elemzési feladatokat végezzenek.
• ​Adatértékesítés: A platformon kumulált történeti adatokat felhasználhatnak a berendezések teljesítmény romlásának trendjeinek elemzésére, a karbantartási ciklusok optimalizálására, és a prediktív karbantartás végzésére, adatvezérelt támogatást nyújtva a gyártási döntésekhez.

​Alkalmazási eredmények: Egy cementüzemben a hibákra adott átlagos válaszidőt a IoT monitorozási rendszer bevezetése után 2 órától 15 percre csökkentették. A műveleti személyzet azonnal hozzáférhetett a hibainformációkhoz és a potenciális okokhoz, jelentősen csökkentve a hibaelhárítási időt, és 58%-kal csökkentve a tervezetlen állásidőt.

​III. A megoldás előnyeinek összefoglalása​

• ​Pontosabb: A mikroprocesszor algoritmusok a mechanikai szerkezetek helyett, garantálják a pontos védelmet, anélkül, hogy hamis utasításokat vagy nemutásokat okozna.
• ​Kiterjedtebb: Villamos, hőtani és mechanikai védelem integrálása, amely széles skálán foglalkozik a hibatípusokkal.
• ​Proaktívabb: Modell alapú előrejelző figyelmeztetések, amelyek előznek meg a baleseteket, ahelyett, hogy reagálnának azokra.
• ​Okosabb: Az IoT architektúra lehetővé teszi az eszközök interakcióját, támogatja a távoli monitorozást és a nagy adat elemzést, és alapja a smart gyártás és digitális gyárak számára.