Komprehensiv integrert løsning av intelligente mikroprosessorbaserte beskyttelsessikringer for industrielle motorer

1. Prosjektbakgrunn og kjerneproblemer

I moderne industriell produksjon fungerer motorer som kjerne-energianlegg, der driftsrelatert pålitelighet direkte påvirker kontinuitet, sikkerhet og økonomisk effektivitet i produksjonslinjen. Imidlertid står motorer overfor flere alvorlige utfordringer under drift:

• Avvik fra normal drift: Problemer som stopp under oppstart eller drift, faseforsvinn og ubalansert tre-fase strøm kan raskt føre til utstyrsskader hvis de ikke håndteres umiddelbart.
• Risiko for overoppvarming: Overbelastning, dårlig avkjøling eller høy omgivelses temperatur kan føre til vindings overoppvarming, som er den primære årsaken til isolasjons aldring og motorens brenning.
• Mangel på beskyttelse: Tradisjonelle beskyttelsesenheter (f.eks., termiske reléer) har innherente mangler som lav trippe nøyaktighet (±15% feil), begrenset funksjonalitet og mangel på tidlig varsling, noe som gjør dem utilstrekkelige for smart vedlikehold og høy pålitelighet i produksjonen.

For å møte disse utfordringene introduserer vi en ny generasjon av mikroprosessorbaserte beskyttelsesreléer som integrerer avansert sensor teknologi, flerparametriske fusjonsalgoritmer og IoT-plattformer.

II. Kjernekomponenter i løsningen

Denne løsningen fokuserer på høyytelses mikroprosessorbaserte beskyttelsesreléer, som gir fullstendig og prediktiv beskyttelse gjennom dyp integrasjon av hard- og programvare.

1. Flerparametriske fusjonsbeskyttelsesteknologi
   Gående ut over tradisjonell overstrømingsbeskyttelse, bruker denne teknologien multidimensjonell dataanalyse for å oppnå nøyaktig tripping og alarmer.
• Høy nøyaktighet invers-tids overstrømingsbeskyttelse: Bruker mikroprosessoralgoritmer for å nøyaktig simulere motorens termiske egenskaper, overvinner usammenhengende trippverdier av tradisjonelle termiske reléer. Dette sikrer nøyaktige beskyttelseskurver og unngår falske tripp eller mislykkede operasjoner.
• Negativ sekvens strømubalansbeskyttelse: Overvåker tre-fase strømbalans i sanntid. Når ubalansen overstiger satt terskel (f.eks., 15%), detekterer systemet automatisk faseforsvinn eller alvorlig ubalans og utløser alarmer eller beskyttelsesaksjoner for å forebygge rotoroveroppvarming og dreie momentfluktuerasjoner.
• Vibrasjons spektrumanalyse (valgfritt): Integrerte vibrasjonssensorer analyserer spektrale egenskaper av motorbearing og overføring mekanismer, identifiserer effektivt tidlig mekanisk feil som bearing slitasje, lave bolter og misjustering. Dette muliggjør kombinert elektrisk og mekanisk beskyttelse.

Anvendelsesresultater: På et viktig petrokjemisk anlegg i Kina, reduserte denne løsningen motortilfeller forårsaket av elektriske og mekaniske problemer med 67% og relaterte vedlikeholds kostnader med 42%.

1. Intelligent temperaturstigning prediksjon og tidlig varslingssystem
   Bruker avanserte algoritmiske modeller for å proaktivt forebygge risiko for overoppvarming, skifter fra "reaktiv retting" til "proaktiv forebygging."
• Arbeidsprinsipp: Den innebygde motorekvivalent termisk modell beregner dynamisk sanntid vindings temperaturstigning og varmekapasitets bruksandel ved å integrere belastningsstrøm, historisk driftsdata og miljøtemperatur inndata fra sensorer.
• Tidlig varsling: Hvis den forutsagte vindings temperatur trend nærmer seg isolasjons grad grensen, sender systemet et tidlig varslingssignal 10 minutter i forhånd, som gir nok tid for operatører til å intervenere, planlegge ordentlig nedlasting eller justere belastninger.

Anvendelsesresultater: På et stort stålverk, fungerte denne funksjonen for å forhindre flere motorbrenninger forårsaket av kjølesystemmislykket og plutselige overlastinger. Temperaturprediksjonsnøyaktigheten nådde 91% i praksis.

1. Trådløs IoT-overvåking og skyplattform diagnostikk
   Muliggjør fjernvedlikehold og digital forvaltning, forbedrer betydelig driftseffektivitet.
• Trådløs datatransmisjon: Beskyttelsesenheten integrerer lav effekt bredbånds nettverks kommunikasjonsmoduler (f.eks., LoRa) for å sende trådløst omfattende motor driftsdata (strøm, spenning, temperatur, alarmer, status) til skyplattformen uten komplekse kablingsbehov.
• Fjerndiagnostikk og -vedlikehold: Ingeniører og ledere kan få tilgang til skyplattformen via PC eller mobilapper for å overvåke helsen til alle motorer i sanntid, motta alarmer og feilinformasjon, og utføre fjern-diagnostikk og -analyse.
• Data verdiutvinning: Historiske data akkumulert på plattformen kan brukes til å analysere utstyrs ytelsesnedgangstrekk, optimalisere vedlikeholds sykluser og implementere prediktivt vedlikehold, gir data-drevet støtte for produksjonsbeslutninger.

Anvendelsesresultater: På et sementanlegg, ble gjennomsnittlig responstid til feil redusert fra 2 timer til under 15 minutter etter implementering av IoT-overvåkingssystemet. Operatører kunne umiddelbart få tilgang til feilinformasjon og potensielle årsaker, reduserte betydelig feilsøkingstid og kutte uplanlagt nedetid med 58%.

III. Oppsummering av løsningsfordeler

• Mer nøyaktig: Mikroprosessoralgoritmer erstatter mekaniske strukturer, sikrer nøyaktig beskyttelse uten falske tripp eller mislykkede operasjoner.
• Mer omfattende: Integrasjon av elektrisk, termisk og mekanisk beskyttelse for å dekke et bredt spekter av feiltyper.
• Mer proaktiv: Modellbasert prediktiv varsling forhindrer uhell før de oppstår, snarere enn å reagere etterpå.
• Mer intelligent: IoT-arkitekturen muliggjør enhetsinterkonnektivitet, støtter fjernovervåking og big data-analyse, og danner grunnlag for smart produksjon og digitale fabrikker.