Neues System kann Fehler in elektromechanischen Geräten erkennen, bevor sie auftreten

• Ingenieure entwickeln ein nicht-intrusives Lastüberwachungssystem, das mehrere nachgeschaltete Lasten scannt.
• Es nutzt die grafische Plattform und Maschinenintelligenz für die elektromechanische Systemdiagnose in Echtzeit.
• Es eignet sich gut für relativ kleine elektrische Systeme, die hauptsächlich in mittelgroßen Fabriken und Schiffen verwendet werden.

Die Verbesserung der Energieeffizienz von Industriestandorten, Gebäuden und militärischen Einrichtungen beginnt mit Informationen und Einblicken in die beteiligten Prozesse. Das Verhalten einzelner Lasten und Daten der Betriebsmuster decken oft verschwenderische Praktiken auf und ermöglichen ein effektives bedarfsseitiges Energiemanagement.

Fehlerhafte geschäftskritische Instrumente arbeiten über längere Zeiträume, bis sie schließlich ausfallen. Dies ist in den meisten Fällen der Fall, auch wenn bereits Wochen zuvor Fehler im Bordnetz auftreten. Daher ermöglicht die Überwachung elektrischer Systeme für einzelne Verbraucher auch eine zustandsbasierte Prognose und Diagnose.

Kürzlich haben Ingenieure am MIT ein neues System entwickelt, das Muster aller Arten von elektrischen Geräten scannen und feststellen kann, welche Symptome eines bevorstehenden Ausfalls aufweisen. Es kann die Auswirkungen von Gerätefehlfunktionen und Ausfällen im Stromversorgungssystem minimieren.

Kleine Schwankungen erkennen

Dieses System umfasst einen neuen Sensor und ein grafisches Display namens Non-Intrusive Load Monitoring (NILM) Dashboard. Der Sensor wird an einer bestimmten Stelle an der Außenseite eines herkömmlichen Stromkabels angeschlossen.

Von dieser Stelle aus kann es den Stromfluss in einem benachbarten Kabel erkennen und ungewöhnliche Anzeichen jeder Pumpe, jedes Motors oder jedes elektrischen Instruments im Stromkreis erkennen, indem es beim Ein- und Ausschalten des Geräts kleine Strom- und Spannungsschwankungen untersucht.

Referenz:IEEE Xplore | doi:10.1109/TII.2018.2843770 | MIT

Es kann auch den Energieverbrauch aufzeichnen und anzeigen, wo und wann Geräte verwendet werden oder im Leerlauf sitzen. Die Technologie könnte Ingenieuren helfen, Anlagen energieeffizienter zu machen. Es eignet sich gut für relativ kleine elektrische Systeme, die hauptsächlich in mittelgroßen Fabriken und Schiffen verwendet werden.

Dieses 3-Bein-Hocker-System lässt sich mit wenig Training problemlos bedienen. NILM zeigt Zifferblätter für jedes überwachte Instrument an. Unter normalen Bedingungen bleibt die Nadel der Rippscheibe im grünen Bereich, aber sobald das Problem erkannt wird, schwenkt die Nadel in den roten oder gelben Bereich (je nach Art des Problems).

Testen und Anwendungen

Ingenieure haben ihr System bereits auf einem Kutter der Küstenwache getestet. Sie verwendeten 2 Sensoren, um 20 verschiedene Motoren und Geräte des USCGC Spencer zu überwachen. Die Sensoren konnten einen defekten Motor mit durchgebrannter Verkabelung lokalisieren, der zu einem schweren Brand an Bord hätte führen können.

Spule zum Erhitzen des Wassers von Dieselmotoren (links) | Untersuchung ergab korrodierte Spulen (rechts) | Mit freundlicher Genehmigung der Forscher 

Um ihr System genau zu testen, installierte das Team sowohl fest verdrahtete als auch berührungslose Versionen von Sensoren in verschiedenen Abschnitten des Kutters der Küstenwache. Obwohl das Problem, das sie entdeckten, vom festverdrahteten Sensor herrührte, sind sich die Ingenieure ziemlich sicher, dass sie das gleiche Ergebnis gesehen hätten, wenn die berührungslose Version auf defekten Teilen installiert worden wäre.

Insgesamt kann das System zur Aktivitätsüberwachung, zur zustandsbasierten Verfolgung und zur Energiebewertung verwendet werden. Zusammen mit der Marine und der Küstenwache könnte es für Chemikalienhersteller nützlich sein, deren Anforderung die Echtzeitüberwachung gefährlicher und brennbarer Materialien umfasst.

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Da alle Analysen und Berechnungen lokal durchgeführt werden können (keine Internetverbindung erforderlich), kann das System elektronisch und physisch isoliert werden. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit von Außentemperierung und Datendiebstahl erheblich, was das System für industrielle und militärische Anwendungen attraktiver macht.