Endüstriyel Motorlar için Akıllı Mikroişlemci Tabanlı Koruma Rölelerinin kapsamlı Tümleşik Çözümü

1. Proje Arka Planı ve Çekirdek Zorluklar​

Modern endüstriyel üretimde, motorlar merkezi güç ekipmanı olarak hizmet verir ve işletmelerinin güvenilirliği doğrudan üretim hattının sürekliliği, güvenliği ve ekonomik etkinliğine etki eder. Ancak, motorlar işletim sırasında birden fazla ciddi zora karşı karşıya kalır:

• ​Anormal İşletim Koşulları: Başlangıç veya işletme sırasında tıkanma, faz kaybı ve üç faz akım dengesizliği gibi sorunlar, zamanında ele alınmadığında hızlı bir şekilde ekipman hasarına neden olabilir.
• ​Aşırı Isınma Riskleri: Aşırı yük, yetersiz soğutma veya yüksek çevre sıcaklıkları, bobin aşırı ısınmasına neden olabilir, bu da yalıtım yaşlanmasının ve motorun yanmasının başlıca sebebidir.
• ​Koruma Eksiklikleri: Geleneksel koruma cihazları (örneğin, termik röleler) düşük tetikleme doğruluğu (±15% hata), sınırlı işlevsellik ve erken uyarı yeteneklerinin eksikliği gibi içsel kusurlara sahiptir, bu da onları akıllı bakım ve yüksek güvenilirlikli üretim için yeterli kılmaz.

Bu zorlukları gidermek için, gelişmiş algılama teknolojisi, çok-parametreli füzyon algoritmaları ve IoT platformlarını entegre eden yeni nesil mikroişlemci tabanlı koruma rölelerini sunuyoruz.

​II. Çözümün Çekirdek Bileşenleri​

Bu çözüm, yüksek performanslı mikroişlemci tabanlı koruma rölelerine odaklanarak, derin donanım ve yazılım entegrasyonu aracılığıyla kapsamlı ve tahmini koruma sağlar.

1. ​Çok-Parametreli Füzyon Koruma Teknolojisi​
   Geleneksel aşırı akım korumasını ötesine geçen, bu teknoloji çok boyutlu veri analizi kullanarak hassas tetikleme ve alarmları gerçekleştirir.
• ​Yüksek Hassasiyetli Ters-Zamanlı Aşırı Akım Koruma: Motor termal özelliklerini hassas bir şekilde simüle etmek için mikroişlemci algoritmalarını kullanır, böylece geleneksel termik rölelerin tutarsız tetikleme değerlerini aşar. Bu, doğru koruma eğrilerini sağlar ve yanlış tetiklemeleri veya işlemeyi önler.
• ​Negatif Dizisel Akım Dengesizliği Koruma: Üç faz akım dengesini gerçek zamanlı olarak izler. Dengesizlik belirlenen eşik değeri (örneğin, %15) aşarsa, sistem otomatik olarak faz kaybını veya ciddi dengesizliği tespit eder ve rotor aşırı ısınmasını ve tork dalgalanmalarını önlemek için alarm veya koruma eylemlerini tetikler.
• ​Titresim Spektrum Analizi (Opsiyonel)​: Entegre titreşim sensörleri, motor yataklarının ve iletim mekanizmalarının spektral özelliklerini analiz ederek, yatak aşınması, gevşek çiviler ve hizalama hatası gibi erken dönem mekanik hataları etkili bir şekilde tanımlar. Bu, elektriksel ve mekanik korumanın birleştirilmesini sağlar.

​Uygulama Sonuçları: Çin'deki büyük bir petrokimya tesinde, bu çözüm elektriksel ve mekanik sorunlardan kaynaklanan motor arızalarını %67 oranında azalttı ve ilgili bakım maliyetlerini %42 oranında düşürdü.

1. ​Akıllı Sıcaklık Yükselişi Tahmini ve Erken Uyarı Sistemi​
   Gelişmiş algoritmik modeller kullanarak aşırı ısınma risklerini önceden önler, "reaktif müdahale" yerine "proaktif önleme"ye geçiş yapar.
• ​Çalışma Prensibi: Dahili motor eşdeğer termal modeli, yük akımı, geçmiş işletme verileri ve sensörlerden gelen çevre sıcaklığı girişlerini entegre ederek, gerçek zamanlı bobin sıcaklık yükselişini ve termal kapasite kullanımını dinamik olarak hesaplar.
• ​Erken Uyarı: Tahmini bobin sıcaklık eğilimi yalıtım derecelendirme sınırına yaklaşsa, sistem operatörlerin müdahale etmesi, düzenli bir şekilde kapatma planlaması yapması veya yük ayarlaması için yeterli zaman tanıyarak 10 dakika öncesinde erken uyarı sinyali gönderir.

​Uygulama Sonuçları: Büyük bir çelik fabrikasında, bu fonksiyon soğutma sistemi arızalarından ve ani aşırı yüklerden kaynaklanan birden fazla motor yanmasını başarıyla önledi. Pratikte sıcaklık tahmin doğruluğu %91'e ulaştı.

1. ​Kablosuz IoT İzleme ve Bulut Platformu Tanı​
   Uzaktan bakımı ve dijital yönetimi mümkün kılar, işletim verimliliğini önemli ölçüde artırır.
• ​Kablosuz Veri Aktarımı: Koruma cihazı, LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) iletişim modüllerini (örneğin, LoRa) entegre ederek, kompleks kablolaşma olmadan motorun kapsamlı işletme verilerini (akım, voltaj, sıcaklık, uyarı, durum) bulut platformuna kablosuz olarak aktarır.
• ​Uzaktan Tanı ve Bakım: Mühendisler ve yöneticiler, PC veya mobil uygulamalar aracılığıyla bulut platformuna erişerek, tüm motorların gerçek zamanlı sağlık durumunu izleyebilir, uyarı ve hata bilgilerini alabilir ve uzaktan tanı ve analiz yapabilirler.
• ​Veri Değer Madenciliği: Platformda toplanan geçmiş veriler, ekipman performans azalma eğilimlerini analiz etmek, bakım döngülerini optimize etmek ve tahmini bakımı uygulamak için kullanılabilir, bu da üretim kararları için veri destekli bir temel sağlar.

​Uygulama Sonuçları: Bir çimento fabrikasında, IoT izleme sistemi dağıtıldıktan sonra arıza yanıtı ortalama süresi 2 saatten 15 dakikadan altına indi. Operatörler hemen hata bilgilerine ve potansiyel nedenlere erişebildi, bu da sorun giderme süresini büyük ölçüde azaltarak planlanmayan duruş süresini %58 oranında düşürdü.

​III. Çözüm Avantajlarının Özeti​

• ​Daha Doğru: Mikroişlemci algoritmaları, mekanik yapıları değiştirerek yanlış tetiklemeler veya işlemezlik olmaksızın hassas koruma sağlar.
• ​Daha Kapsamlı: Elektriksel, termal ve mekanik korumayı entegre ederek geniş bir yelpaze içindeki hata tiplerini kapsar.
• ​Daha Proaktif: Model tabanlı tahmini uyarılar, olayların gerçekleşmesinden önce onları önler, sonradan müdahale etmek yerine.
• ​Daha Akıllı: IoT mimarisi, cihazların birbirine bağlanmasını, uzaktan izlemeyi ve büyük veri analizini destekler ve akıllı üretim ve dijital fabrikalar için bir temel oluşturur.