Comprehensieve geïntegreerde oplossing van intelligente microprocessor-gebaseerde beschermingsrelais voor industriële motoren

1. Project Background and Core Challenges​

In de moderne industriële productie vormen motoren het kernmachinerie, waarvan de betrouwbaarheid van de werking direct invloed heeft op de continuïteit, veiligheid en economische efficiëntie van de productielijn. Tijdens de operatie staan motoren echter voor meerdere ernstige uitdagingen:

• ​Afwijkende Werkomstandigheden: Problemen zoals stilstaan tijdens het opstarten of werken, faseverlies en onbalans in de driefase-stroom kunnen snel leiden tot apparatuurschade als ze niet onmiddellijk worden aangepakt.
• ​Risico's van Oververhitting: Overbelasting, slechte koeling of hoge omgevingstemperaturen kunnen leiden tot oververhitting van de windingen, wat de belangrijkste oorzaak is van isolatie-ouderdomsverschijnselen en motorbrand.
• ​Beveiligings tekortkomingen: Traditionele beveiligingsapparaten (bijv. thermische relais) hebben inherente gebreken zoals lage uitschakel nauwkeurigheid (±15% fout), beperkte functionaliteit en gebrek aan vroegwaarschuwing mogelijkheden, waardoor ze ontoereikend zijn voor slimme onderhoudsbeheer en hoogbetrouwbare productie.

Om deze uitdagingen te tackelen, introduceren we een nieuwe generatie microprocessor-gebaseerde beschermingsrelais die geavanceerde sensortechnologieën, multi-parameter fusie-algoritmen en IoT-platforms integreert.

​II. Kerncomponenten van de Oplossing​

Deze oplossing richt zich op high-performance microprocessor-gebaseerde beschermingsrelais, die door diepgaande hardware- en software-integratie uitgebreide en voorspellende bescherming biedt.

1. ​Multi-Parameter Fusie Beschermingstechnologie​
   Gaand boven traditionele overstroming bescherming, maakt deze technologie gebruik van multidimensionale data-analyse om precieze uitschakeling en alarmen te bereiken.
• ​Hoogprecisie Inverse-Tijd Overstroming Bescherming: Gebruikt microprocessor algoritmen om de warmte-eigenschappen van de motor nauwkeurig te simuleren, waarmee de onstabiele uitschakelwaarden van traditionele thermische relais worden overwonnen. Dit zorgt voor nauwkeurige beschermingscurves en voorkomt valse uitschakelingen of falen van de werking.
• ​Negative-Sequentie Stroom Onbalans Bescherming: Monitort in real-time de balans van de driefase stroom. Wanneer de onbalans de ingestelde drempel (bijv., 15%) overschrijdt, detecteert het systeem automatisch faseverlies of ernstige onbalans en activeert alarmen of beschermingsacties om rotoroververhitting en koppel fluctuaties te voorkomen.
• ​Trilling Spectrum Analyse (Optioneel)​: Geïntegreerde trillingsensoren analyseren de spectraal kenmerken van de motorlagers en transmissiemechanismen, waardoor vroegtijdig mechanische fouten zoals slijtage van lagers, losse bouten en misalignment effectief worden geïdentificeerd. Dit stelt gecombineerde elektrische en mechanische bescherming in staat.

​Toepassingsresultaten: Bij een groot petrochemisch bedrijf in China, verminderde deze oplossing de motoruitval veroorzaakt door elektrische en mechanische problemen met 67% en de gerelateerde onderhoudskosten met 42%.

1. ​Intelligente Temperatuurstijging Voorspelling en Vroegwaarschuwing Systeem​
   Maakt gebruik van geavanceerde algoritme modellen om proactief overheatingrisico's te voorkomen, waardoor er wordt verschoven van "reactieve herstel" naar "proactieve preventie."
• ​Werkprincipe: Het ingebouwde equivalente warmtemodel van de motor berekent dynamisch de werkelijke winding temperatuurstijging en warmtecapaciteit gebruik door belastingsstroom, historische werkingdata en omgevingstemperatuur invoer van sensoren te integreren.
• ​Vroegwaarschuwing: Als de voorspelde winding temperatuurtrend de grens van de isolatierating nadert, geeft het systeem 10 minuten van tevoren een vroegwaarschuwingssignaal, waardoor er voldoende tijd is voor operators om te interveniëren, geplande afsluitingen te plannen of belastingen aan te passen.

​Toepassingsresultaten: Bij een groot staalbedrijf, voorkwam deze functie meerdere motorbranden veroorzaakt door defecten in het koelsysteem en plotselinge overbelasting. De nauwkeurigheid van de temperatuurvoorspelling bereikte in de praktijk 91%.

1. ​Wireless IoT Monitoring en Cloud Platform Diagnostiek​
   Stelt remote onderhoud en digitaal management in staat, waardoor de operationele efficiëntie aanzienlijk verbetert.
• ​Wireless Data Overdracht: Het beschermingsapparaat integreert low-power wide-area netwerk (LPWAN) communicatiemodules (bijv., LoRa) om de volledige motoroperatiegegevens (stroom, spanning, temperatuur, alarmen, status) draadloos naar het cloud platform te verzenden zonder complexe bedrading.
• ​Remote Diagnostiek en Onderhoud: Ingenieurs en managers kunnen via PC of mobiele apps toegang krijgen tot het cloud platform om de gezondheidsstatus van alle motoren in real-time te monitoren, waarschuwingen en foutinformatie te ontvangen en remote diagnostiek en analyse uit te voeren.
• ​Data Waarde Winning: Historische gegevens die op het platform worden opgeslagen, kunnen worden gebruikt om trends in de prestatievermindering van apparatuur te analyseren, onderhoudscyclus te optimaliseren en predictief onderhoud te implementeren, waardoor data-gedreven ondersteuning voor productiebeslissingen wordt geboden.

​Toepassingsresultaten: Bij een cementfabriek werd de gemiddelde reactietijd op storingen na de implementatie van het IoT-monitoring systeem van 2 uur teruggebracht tot minder dan 15 minuten. Operators konden onmiddellijk toegang krijgen tot foutinformatie en mogelijke oorzaken, waardoor de oplos tijd aanzienlijk werd verkleind en de ongeplande downtime met 58% werd verminderd.

​III. Samenvatting van de Voordelen van de Oplossing​

• ​Nauwkeuriger: Microprocessor algoritmen vervangen mechanische structuren, waardoor er nauwkeurige bescherming is zonder valse uitschakelingen of falen van de werking.
• ​Completer: Integreert elektrische, thermische en mechanische bescherming om een breed scala aan fouttypes te bestrijden.
• ​Proactiever: Model-gebaseerde voorspellende waarschuwingen voorkomen ongelukken voordat ze optreden, in plaats van pas na de feiten te reageren.
• ​Slimmer: De IoT-architectuur stelt apparaatinterconnectiviteit in, ondersteunt remote monitoring en big data-analyse, en vormt de basis voor slimme productie en digitale fabrieken.