Komprehensiv integrerad lösning av intelligenta mikroprocessordrivna skyddssäkringar för industriella motorer

1. Projektbakgrund och kärnutmaningar​

I modern industriproduktion utgör motorer kärnenergiekvipment, vars driftsäkerhet direkt påverkar produktionslinjens kontinuitet, säkerhet och ekonomisk effektivitet. Under drift står dock motorerna inför flera allvarliga utmaningar:

• ​Avvikande drifttillstånd: Problem som fastläggning under uppstart eller drift, fasförlust och obalans i trefasström kan snabbt leda till utrustningskada om de inte åtgärdas snabbt.
• ​Risk för överhettning: Överbelastning, dålig avsvalning eller höga omgivningstemperaturer kan orsaka spoleöverhettning, vilket är den primära orsaken till isoleringsåldring och motorkortslut.
• ​Skyddssvagheter: Traditionella skyddsanordningar (t.ex. termorelay) lider av inbyggda brister som låg trippningsnoggrannhet (±15% felmarginal), begränsad funktionalitet och brist på tidigvarning, vilket gör dem otillräckliga för smart underhåll och högdriftsproduktion.

För att möta dessa utmaningar introducerar vi en ny generation mikroprocessorbaserade skyddsrabler som integrerar avancerad sensor-teknik, multiparameters fusionsalgoritmer och IoT-plattformar.

​II. Kärnkompоненты решения​

Denna lösning bygger på högpresterande mikroprocessorbaserade skyddsrabler, som genom djup integration av hårdvara och mjukvara erbjuder omfattande och prediktivt skydd.

1. ​Multiparameterfusions-skyddsteknik​
   Genom att gå bortom traditionellt överströmskydd använder denna teknik multidimensionell dataanalys för att uppnå exakt trippning och alarm.
• ​Högprecision invers-tidsöverströmskydd: Använder mikroprocessor-algoritmer för att exakt simulera motorns termiska egenskaper, vilket övervinner det oförenliga trippningsvärdet hos traditionella termorelay. Detta garanterar exakta skyddskurvor och undviker falska trippningar eller misslyckade operationer.
• ​Negativ sekvensströmsochbalansskydd: Övervakar trefasströmbalans i realtid. När obalansen överskrider inställda tröskelvärden (t.ex. 15%) upptäcker systemet automatiskt fasförlust eller allvarlig obalans och utlöser alarm eller skyddsåtgärder för att förhindra rotoröverhettning och momentfluktuationer.
• ​Vibrationspektrumanalys (Valfritt)​: Integrerade vibrationsensorer analyserar spektralegenskaperna hos motorbärg och transmissionsmekanismer, vilket effektivt identifierar tidiga mekaniska fel såsom bärgslitage, lösa mutter och feljustering. Detta möjliggör kombinerat elektriskt och mekaniskt skydd.

​Tillämpningsresultat: På en stor petrokemisk anläggning i Kina minskade denna lösning motorkravaller orsakade av elektriska och mekaniska problem med 67% och relaterade underhållskostnader med 42%.

1. ​Intelligent temperaturhöjningsprognos och tidig varningssystem​
   Använder avancerade algoritmiska modeller för att proaktivt förhindra överhettning, vilket skiftar från "reaktiv reparation" till "proaktiv förebyggande."
• ​Arbetsprincip: Den inbyggda motorekvivalenta termiska modellen beräknar dynamiskt riktig spoletemperaturhöjning och termisk kapacitetsanvändning genom att integrera belastningsström, historiska driftdata och omgivningstemperaturinmatningar från sensorer.
• ​Tidig varning: Om den prognostiserade spoletemperaturtrenden närmar sig isoleringsklassgränsen, ger systemet ett tidigt varningstecken 10 minuter i förväg, vilket ger operatörer tillräckligt med tid för att ingripa, planera ordnade stängningar eller justera belastningen.

​Tillämpningsresultat: På en stor stålverksanläggning lyckades denna funktion förhindra flera motorkortslut orsakade av kylsystemsfel och plötsliga överbelastningar. Temperaturprognosens noggrannhet nådde 91% i praktiken.

1. ​Trådlöst IoT-övervakning och molnplattformsdiagnostik​
   Tillåter fjärrunderhåll och digital hantering, vilket betydligt förbättrar driftseffektiviteten.
• ​Trådlös datatransmission: Skyddsanordningen integrerar lågeffektvidareområdesnät (LPWAN)-kommunikationsmoduler (t.ex. LoRa) för att trådlöst sända omfattande motoroperationsdata (ström, spänning, temperatur, alarm, status) till molnplattformen utan komplex dräkt.
• ​Fjärrdiagnostik och underhåll: Ingenjörer och chefer kan via PC eller mobilappar få tillgång till molnplattformen för att övervaka hälstillståndet för alla motorer i realtid, ta emot varningar och felinformation, samt utföra fjärrdiagnostik och analys.
• ​Datautvinning: Historiska data som samlats på plattformen kan användas för att analysera trenden för utrustningsprestandaförsvagning, optimera underhållscykler och implementera prediktivt underhåll, vilket ger data-drivna stöd för produktionsbeslut.

​Tillämpningsresultat: På en cementfabrik minskade genomsnittliga respons-tiden vid fel från 2 timmar till under 15 minuter efter distribution av IoT-övervakningssystemet. Operatörer kunde omedelbart få tillgång till feilinformation och potentiella orsaker, vilket drastiskt minskade felsökningstiden och skar ned tidsplanerade driftstopp med 58%.

​III. Sammanfattning av lösningens fördelar​

• ​Mer exakt: Mikroprocessor-algoritmer ersätter mekaniska strukturer, vilket garanterar exakt skydd utan falska trippningar eller misslyckade operationer.
• ​Mer omfattande: Integrerar elektriskt, termiskt och mekaniskt skydd för att täcka ett brett spektrum av feletyper.
• ​Mer proaktiv: Modellbaserade prediktiva varningar förhindrar olyckor innan de inträffar, snarare än att reagera efteråt.
• ​Mer intelligent: IoT-arkitekturen möjliggör enhetsinterconnectivitet, stödjer fjärrövervakning och big data-analys, och utgör grunden för smart produktion och digitala fabriker.