Endüstriyel Motorlar için Akıllı Mikroişlemci Tabanlı Koruma Rölelerinin kapsamlı Entegre Çözümü

1. Proje Arka Planı ve Temel Zorluklar​

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

• ​Normal Dışı İşletim Koşulları: Başlangıç veya işletme sırasında takılı kalmak, faz kaybı ve üç faz akım dengesizliği gibi sorunlar, zamanında ele alınmazsa 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 motör yanmasının en önemli sebebidir.
• ​Koruma Eksiklikleri: Geleneksel koruma cihazları (örneğin, termik röleler) düşük tetikleme doğruluğu (±15% hata), sınırlı işlevsellik ve erken uyarı yeteneksizliği gibi içsel eksikliklerden muzdariptir, bu da onları akıllı bakım ve yüksek güvenceli üretim için yetersiz kılar.

Bu zorlukları aşmak için, gelişmiş algılama teknolojisi, çok parametreli füzyon algoritmaları ve IoT platformlarını entegre eden yeni nesil mikroişlemci tabanlı koruma röleleri tanıtıyoruz.

​II. Çözümün Temel Bileşenleri​

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

1. ​Çok Parametreli Füzyon Koruma Teknolojisi​
   Geleneksel aşırı akım korumasını aşarak, bu teknoloji çok boyutlu veri analizi kullanarak hassas tetikleme ve alarmları gerçekleştirir.
• ​Yüksek Hassasiyetli Ters-Zaman Aşırı Akım Koruma: Mikroişlemci algoritmalarını kullanarak motor termal özelliklerini hassas bir şekilde simüle ederek, geleneksel termik rölelerin tutarsız tetikleme değerlerini aşar. Bu, doğru koruma eğrilerini sağlar ve yanlış tetiklemeyi veya çalışmayı engeller.
• ​Negatif Sekans Akım Dengesizliği Koruma: Üç faz akım dengesizliğini gerçek zamanlı olarak izler. Dengesizlik belirlenen eşik değerini (örneğin, %15) aştığında, sistem otomatik olarak faz kaybını veya ciddi dengesizliği tespit eder ve rotor aşırı ısınmasını ve tork salınımlarını önlemek için alarm veya koruma eylemleri tetikler.
• ​Titresim Spektrum Analizi (Opsiyonel)​: Entegre titreşim sensörleri, motor yatakları ve iletim mekanizmalarının spektral özelliklerini analiz ederek, yatak aşınması, gevşek çiviler ve hizalama hatası gibi erken dönem mekanik arızaları etkili bir şekilde belirler. Bu, elektriksel ve mekanik korumanın birleştirilmesine olanak tanır.

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

1. ​Akıllı Sıcaklık Yükselişi Tahmini ve Erken Uyarı Sistemi​
   Gelişmiş algoritma modelleri kullanarak aşırı ısınma risklerini proaktif olarak 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: Tahmin edilen bobin sıcaklık eğilimi yalıtım derecesi sınırına yaklaşıyorsa, sistem operatörlerin müdahale etmesi, düzenli kapanış planlaması yapması veya yükleri ayarlaması için 10 dakika öncesinde erken uyarı sinyali gönderir.

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

1. ​Sıfır Kablo IoT İzleme ve Bulut Platformu Tanı​
   Uzaktan bakım ve dijital yönetim imkanı sunarak, işletme etkinliğini önemli ölçüde artırır.
• ​Sıfır Kablo Veri Aktarımı: Koruma cihazı, düşük güç geniş alan ağ (LPWAN) iletişim modüllerini (örneğin, LoRa) entegre ederek, motorun kapsamlı işletme verilerini (akım, gerilim, sıcaklık, alarm, durum) karmaşık kablolamadan bağımsız olarak bulut platformuna kablosuz olarak aktarır.
• ​Uzaktan Tanı ve Bakım: Mühendisler ve yöneticiler PC veya mobil uygulamalar aracılığıyla bulut platformuna erişebilir, tüm motorların sağlığı üzerinde gerçek zamanlı izleme yapabilir, uyarı ve hata bilgilerini alabilir ve uzaktan tanı ve analiz gerçekleştirebilir.
• ​Veri Değer Madenciliği: Platformda toplanan geçmiş veriler, ekipman performans azalma eğilimlerinin analiz edilmesi, bakım döngülerinin optimize edilmesi ve öngörülü bakıma geçiş için veri destekli kararlar alınmasına yardımcı olur.

​Uygulama Sonuçları: Bir çimento fabrikasında, IoT izleme sistemi dağıtıldıktan sonra hata tepki süresi 2 saatten 15 dakikadan altına indi. Operatörler hata bilgilerine ve potansiyel nedenlere anında erişebilir, bu da sorun giderme süresini büyük ölçüde azaltarak planlanmayan kapalı kalma süresini %58 oranında düşürdü.

​III. Çözüm Avantajlarının Özeti​

• ​Daha Doğru: Mikroişlemci algoritmaları mekanik yapıları değiştirerek, yanlış tetiklemeler veya çalışma başarısızlıklarına neden olmayan hassas koruma sağlar.
• ​Daha kapsamlı: Elektriksel, termal ve mekanik korumayı entegre ederek, geniş bir yelpaze içindeki arızaları kapsar.
• ​Daha Proaktif: Model tabanlı öngörülü uyarılar, olayların gerçekleşmesinden önce onları önler, olayın ardından reaksiyon vermektense.
• ​Daha Akıllı: IoT mimarisi, cihazların birbirine bağlanmasını, uzaktan izlemeyi ve büyük veri analizini destekler ve akıllı üretim ve dijital fabrikalar için temel oluşturur.