GE DS200TCTGG1A Turbine Trip Board

DS200TCTGG1A je Turbine Trip Board navržená společností General Electric (GE) pro její řídicí systém turbíny Mark V. Tato deska patřící do řady TCTG (Turbine Trip Board) je součástí skupiny G1 a představuje revizi A (TCTGG1A). Je instalován na čtvrté pozici aktivní zóny P1 a slouží jako kritická součást pro realizaci funkcí bezpečného odstavení v rámci řídicího systému turbíny.

Primární funkcí desky DS200TCTGG1A je ovládat palivové uzavírací ventily turbíny, čímž se rychle přeruší přívod paliva, když jsou detekovány abnormální podmínky, aby bylo chráněno vybavení turbíny. Tato deska integruje více mechanismů vypínací logiky a schémat redundantní ochrany, včetně primárních vypínacích relé (PTR) a nouzových vypínacích relé (ETR), které využívají dvou-ze tří (2/3) hlasovací logiku na hardwarové úrovni k zajištění spolehlivosti vypínacích povelů. Kromě toho deska obsahuje zapínací obvody vypínače generátoru, synchronizační relé a rozhraní hardwarových vypínacích tlačítek.

Deska DS200TCTGG1A hraje v řídicím systému Mark V zásadní bezpečnostní roli. Přijímá vypínací signály z programu Control Sequence Program (CSP), desek TCEA, desek TCQA a externích pevně zapojených vypínacích tlačítek. Po zpracování těchto signálů prostřednictvím víceúrovňové redundantní logiky vydává vypínací povely palivovým ventilům a vypínači generátoru. Konstrukce této desky odráží silný závazek společnosti GE k bezpečnosti a spolehlivosti v aplikacích řízení turbín, takže je vhodná pro kritická rotační zařízení, jako jsou plynové turbíny a parní turbíny.

Tento produkt je široce používán v elektrárnách, petrochemických zařízeních, přepravě zemního plynu a dalších průmyslových odvětvích, zejména v aplikacích řízení turbín s přísnými požadavky na bezpečnostní vypnutí.

II. Klíčové funkce

1. Ovládání primárního vypínacího relé (PTR).

Relé PTR jsou základní funkcí desky DS200TCTGG1A, která se používá k provádění vypínacích operací, když jsou zjištěny systémové chyby. Vypínací signály PTR jsou řízeny deskou TCQA na základě dat generovaných programem řídicí sekvence (CSP). Tyto signály jsou přenášeny přes COREBUS do I/O Engine v jádře R1. Deska STCA v jádře R1 pak zapisuje vypínací signály přes konektor 3PL na desku TCQA, která je nakonec zapisuje na desku TCTG přes konektor JD.

Relé PTR používají dvou-ze tří (2/3) hlasovací logiku na hardwarové úrovni. I když je přes jádro R1 zapsán stejný signál do všech tří relé, je provedeno sekundární hlasování na úrovni hardwaru, aby byla zajištěna spolehlivost vypínacího příkazu a odolnost vůči jednobodovým poruchám. Jakmile je aktivováno vypnutí PTR, CSP generuje signál křížového vypnutí, který současně spouští relé ETR.

2. Ovládání nouzového vypínacího relé (ETR).

Relé ETR jsou řízena deskami TCEA (kanály X, Y, Z) umístěnými v jádře P1 přes konektory JLX, JLY a JLZ. Relé ETR také využívají dvou ze tří (2/3) hlasovací logiku na hardwarové úrovni: pokud dvě ze tří relé vyžadují vypnutí, deska TCTG spustí vypnutí systému otevřením a sepnutím řady souvisejících kontaktů.

Následující signály spustí akci relé ETR:

• Překročení rychlosti vysokotlakého hřídele a rychlé zpomalení

• Nízkotlaké přetáčení hřídele a rychlé zpomalování

• Křížová cesta (pocházející z cesty PTR)

Vypínací signály ETR jsou pak zapsány na svorkovnici PTBA přes konektor JM, aby se provedly skutečné vypínací operace.

3. Uzavírací okruh jističe generátoru

Deska DS200TCTGG1A integruje funkci ovládání vypnutí vypínače generátoru. Blízké signály pocházejí z:

• Deska STCA (jádro R1): Provádí výpočet synchronizační kontroly (kontroly synchronizace) a generuje povolovací signál k sepnutí jističe.

• Desky TCEA (P1 Core): Použijte signály PT ze svorkovnice PTBA k provádění automatických synchronizačních výpočtů a generování permisivního signálu k sepnutí jističe.

Deska DS200TCTGG1A provádí dvě ze tří (2/3) hlasování o automatických synchronizačních signálech ze tří kanálů TCEA. Pokud jsou platné dva nebo tři automatické synchronizační signály a byl také vydán synchronizační kontrolní signál z jádra R1, deska TCTG vyšle povolovací signál k sepnutí jističe k desce PTBA přes konektory JN a JM přes relé K1, K2 a K3.

4. Manuální a externí vypínací obvod

Deska DS200TCTGG1A podporuje pevné připojení k externím spouštěcím zařízením. Normálně sepnuté kontaktní vstupy mohou být zapojeny přímo do svorkovnice PTBA, což způsobí vypnutí, když se kontakty rozepnou. Typickým příkladem takových zařízení jsou tlačítka nouzového zastavení.

Tyto externí vypínací signály jsou čteny deskou TCTG přes konektor JN a spouštěcí relé K22, K23, K24 a K25 (označované jako relé '4', odpovídající standardnímu číslu zařízení ANSI pro hlavní ochranu). Když jsou tato relé spuštěna, deaktivují ochrannou sběrnici 24 V DC používanou relé PTR a ETR, což způsobí, že iniciují vypnutí.

Desky TCEA typicky monitorují hardwarové vypínací signály 1 až 3, aby detekovaly události nouzového zastavení a zaznamenávaly tyto události zpět do řídicího modulu.

5. Tlačítka vypnutí hardwaru

Hardwarová vypínací tlačítka mohou přímo deaktivovat napájení 24 V stejnosměrného napájení pro relé PTR i ETR, čímž se dosáhne nezávislého vypínání na úrovni hardwaru, které se nespoléhá na softwarovou logiku, což dále zvyšuje bezpečnost a spolehlivost systému.

6. Synchronizace relé

Deska DS200TCTGG1A také integruje synchronizační relé pro synchronizaci generátoru s rozvodnou sítí, což zajišťuje přesné načasování zavírání a zabraňuje dopadu na generátor i rozvodnou síť.

7. Povolení nouzové svěrky serva při překročení rychlosti

Deska je vybavena jednou hardwarovou propojkou (J1), která se používá k připojení 24 V stejnosměrného napětí na servo výstupy. Pokud je tato propojka povolena, poskytuje nouzové ovládání servomechanismu překročení rychlosti pro servoventily jeden až čtyři. Vlastní relé pro tuto funkci je umístěno na desce TCQC.

III. Hardwarová architektura

1. Struktura představenstva

Deska DS200TCTGG1A využívá standardní strukturu desky s plošnými spoji a integruje:

• Vícenásobné konektory rozhraní: Pro připojení k jádru P1, jádru R1 a externím zařízením.

• Hardwarové propojky: Jedna konfigurovatelná propojka (J1).

• Reléové pole: Včetně PTR relé, ETR relé, synchronizačních relé a '4' relé.

• Žádná softwarová konfigurace: Deska TCTG neobsahuje žádnou softwarovou konfiguraci; všechny funkce jsou implementovány prostřednictvím hardwarové logiky.

2. Popis konektoru

3. Hardwarová propojka

4. Popis relé

IV. Podrobnosti obvodové logiky

1. Reléový obvod ETR

Reléový obvod ETR je základní logikou pro implementaci nouzového vypnutí na desce TCTG. Desky TCEA (kanály X, Y, Z) v jádře P1 vysílají vypínací signály do desky TCTG prostřednictvím konektorů JLX, JLY a JLZ. Relé ETR provádějí dvě ze tří (2/3) hlasování na hardwarové úrovni:

• Tři kanály TCEA řídí příslušná relé ETR.

• Pokud dvě nebo tři relé volají po vypnutí, systém spustí vypnutí otevřením a sepnutím řady souvisejících kontaktů.

• Tento mechanismus hlasování na úrovni hardwaru zajišťuje, že i když jeden kanál selže, systém může stále správně reagovat na podmínky vypnutí.

Podmínky, které spouštějí výlet ETR, zahrnují:

• Přetáčení vysokotlakého hřídele

• Přetáčení nízkotlakého hřídele

• Rychlé zpomalení

• Křížová cesta (pocházející z cesty PTR)

Vypínací signály ETR jsou nakonec zapsány na svorkovnici PTBA přes konektor JM, aby se provedly bezpečnostní akce, jako je přerušení dodávky paliva.

2. Reléový obvod PTR

Reléový obvod PTR zpracovává vypínací signály generované programem řídicí sekvence (CSP). Tok signálu je následující:

1. Místní CSP generuje vypínací signál.

2. Signál je zapsán do I/O Engine v jádře R1 přes COREBUS.

3. Deska STCA v jádře R1 zapisuje signál na desku TCQA přes konektor 3PL.

4. Deska TCQA zapisuje signál na desku TCTG přes konektor JD.

Ačkoli tři relé PTR přijímají stejný vypínací signál přes jádro R1, deska TCTG stále provádí na hardwarové úrovni dvě ze tří (2/3) hlasování, aby byla zajištěna spolehlivost vypínacího příkazu. Jakmile je aktivováno vypnutí PTR, CSP generuje signál křížového vypnutí, který současně spouští relé ETR.

3. Uzavírací okruh jističe generátoru

Sepnutí vypínače generátoru vyžaduje, aby byly současně splněny dvě podmínky:

• Povolení automatické synchronizace: Vypočítává se třemi kanály TCEA (X, Y, Z) na základě signálů PT ze svorkovnice PTBA. Deska TCTG provede 2/3 hlasování o těchto signálech.

• Povolení kontroly synchronizace: Vypočítáno deskou STCA v jádře R1.

Pouze když jsou splněny obě podmínky, deska TCTG vyšle na desku PTBA přes relé K1, K2 a K3 povolovací signál zapnutí vypínače.

4. Manuální a externí vypínací obvod

Externí vypínací signály (jako jsou tlačítka nouzového zastavení) jsou pevně připojeny ke svorkovnici PTBA. Když se normálně zavřený kontakt otevře:

1. JN konektor čte tento signál.

2. Deska TCTG spouští relé K22-K25 ('4' relé).

3. Relé '4' odpojí napájení ochranné sběrnice 24 V DC používané relé PTR a ETR.

4. Relé PTR a ETR ztrácejí napájení a spouští poruchu systému.

Tato konstrukce zajišťuje, že externí vypínací signály jsou nezávislé na softwarové logice, čímž je dosaženo nezávislé bezpečnostní ochrany na úrovni hardwaru.

V. Instalace a údržba

1. Místo montáže

Deska DS200TCTGG1A je instalována na čtvrté pozici jádra P1 a tvoří spolu s dalšími základními deskami základní komponent řídicího systému Mark V.

2. Kroky instalace

1. Ověřte, zda je napájení vypnuto: Ujistěte se, že systém byl odpojen od napájení a pomocí vysokonapěťového testovacího zařízení ověřte, že v žádném obvodu není napájení.

2. Vyhledejte slot desky: Ujistěte se, že je k dispozici čtvrtý slot jádra P1.

3. Nainstalujte desku: Vyrovnejte desku TCTG s vodítky slotu a hladce ji zatlačte, dokud konektory základní desky zcela nezapadnou.

4. Zajistěte přední panel: Zajistěte desku utažením šroubů v horní a spodní části předního panelu.

5. Připojení kabelů: Podle výkresů systému připojte konektory J7W, JDR, JDS, JDT, JLX, JLY, JLZ, JN, JM atd.

6. Konfigurace propojky: Nastavte propojku J1 (povolení nouzového upnutí serva při překročení rychlosti) podle požadavků aplikace.

7. Zapnutí a ověření: Po zapnutí ověřte normální provoz desky pomocí diagnostiky systému.

3. Kroky odstranění

1. Ověřte, že napájení je vypnuto: Ujistěte se, že systém byl odpojen od napájení a ověřte, že v žádném okruhu není napájení.

2. Označte kabely: Před odstraněním označte všechny kabely jejich polohami připojení.

3. Odpojte kabely: Opatrně odpojte všechny konektory.

4. Uvolněte přední panel: Uvolněte šrouby na předním panelu.

5. Vyjmutí desky: Opatrně vytáhněte desku TCTG.

4. Doporučení pro údržbu

• Pravidelná kontrola: Pravidelně kontrolujte stav desky a integritu kontaktu konektoru.

• Antistatická opatření: Při manipulaci s deskou vždy noste uzemněný řemínek na zápěstí. Pokud desku nepoužíváte, uložte ji do antistatického sáčku.

• Potvrzení propojky: Při výměně desky se ujistěte, že nastavení propojky J1 na nové desce odpovídá nastavení na staré desce.

• Správa náhradních dílů: Doporučuje se mít na místě alespoň jednu identickou desku TCTG jako náhradní, aby se minimalizovaly prostoje v případě poruchy.

VI. Aplikace

Turbine Trip Board DS200TCTGG1A je široce používán v následujících průmyslových scénářích:

• Řízení plynové turbíny: Jako součást bezpečnostní ochrany v systémech Mark V, která přeruší přívod paliva při detekci překročení rychlosti, rychlého zpomalení a dalších abnormalit.

• Řízení parní turbíny: Provádění vypínacích operací v systémech ochrany parních turbín, aby se zabránilo poškození zařízení.

• Ochrana generátoru: Práce s uzavřenými obvody vypínače generátoru pro dosažení synchronizace a ochrany pro připojení generátoru k síti.

• Elektrárny s kombinovaným cyklem: Slouží jako základní součást systémů ochrany turbín ve vícehřídelových nebo jednohřídelových konfiguracích.

• Průmyslové pohonné systémy: Poskytování bezpečnostních ochranných funkcí v řídicích systémech pro velké kompresory, čerpadla a další rotační zařízení.