GE IS220PPROS1B TMR Backup Protection I/O-modul

IS220PPROS1B er et Triple Modular Redundant (TMR) Backup Protection I/O-modul i GE's Mark VIe kontrolsystem, designet til gasturbiner, dampturbiner og andre roterende maskiner. Det fungerer som et uafhængigt backup-beskyttelseslag adskilt fra det primære kontrolsystem, der giver funktioner såsom overhastighedsbeskyttelse, synkroniseringskontrol, hovedkontrolovervågning og nødudløsning. Dette sikrer en sikker nedlukning i tilfælde af et primært kontrolsystemsvigt, hvilket forhindrer beskadigelse af udstyr og katastrofale hændelser.

IS220PPROS1B er en sikkerhedscertificeret version, der er i overensstemmelse med IEC 61508-standarden, velegnet til industrielle applikationer, der kræver certificering i henhold til IEC 61511 for sikkerhedsinstrumenterede sløjfer. Dens design understreger hardware- og softwareuafhængighed, hvilket garanterer, at beskyttelsesfunktionerne forbliver operationelle uanset det primære kontrolsystems status.

Systemarkitektur og hardwaresammensætning

1 Hardwarestruktur

• Processorkort: Bruger et BPPC-processorkort, understøttet af ControlST-software V04.07 og nyere.

• Application Board (BPRO): Indeholder applikationsspecifikke hardwarekredsløb til funktioner som registrering af overhastighed, relækørsel og pulssignalbehandling.

• Klemmekort: Kan monteres direkte på SPRO, TPROS#C, TPROH#C eller TREA klemkort.

• Kommunikationsgrænseflade: Forbindes til IONet via Ethernet-porte for dataudveksling med hovedcontrolleren.

2 Systemkonfigurationsmuligheder

• TMR-konfiguration: Tre PPRO-moduler er forbundet til henholdsvis R-, S- og T-controllernetværkene, der implementerer en 2-ud-af-3 stemmelogik.

• Simplex Configuration: Velegnet til brug med TRES-klemkortet, hvor et PPRO-modul overvåger to controllere (R og S).

• Standalone-konfiguration: TREA-klemkortet gør det muligt at montere tre PPRO-moduler direkte, hvilket eliminerer behovet for ekstern kabling mellem kortene.

Kernefunktioner og operationelle principper

1 Overhastighedsbeskyttelse
IS220PPROS1B giver tre niveauer af overhastighedsbeskyttelse: kontrol, primær og nødsituation. Nødniveauet udføres uafhængigt af PPRO og inkluderer:

• Hardwareoverhastighedsbeskyttelse:

• Bruger hardwarelogik uafhængig af software til registrering af overhastighed.

• Trip-setpunktet ( OSHW_Setpoint ) indlæses kun under modulstart, hvilket sikrer, at det ikke påvirkes af runtime-softwarefejl.

• Kræver to på hinanden følgende akselomdrejninger for at overskride sætpunktet for at udløse en trip. Responstiden er typisk mindre end 60 ms ved normale driftshastigheder.

• Firmware-overhastighedsbeskyttelse:

• Udfører realtidsberegninger baseret på tre hastighedssignaler (HP, IP, LP).

• Understøtter Rate-Based Overspeed Protection (RBOS), som dynamisk justerer overhastighedsudkoblingssetpunktet baseret på den aktuelle akselacceleration.

• RBOS-funktion (kun PPROS1B):

• Giver brugere mulighed for at definere en responskurve ved hjælp af fem accelerations-/omdrejningsværdi-setpunkt-brudpunkter.

• Efterhånden som akselaccelerationen stiger, falder det RBOS-drevne overhastighedssætpunkt, hvilket giver mulighed for tidligere turstart under høje accelerationsforhold.

2 Synkroniseringskontrolfunktion

• Overvåger generator- og busspænding, frekvens og fasevinkel via to Potential Transformer (PT)-indgange.

• Aktiverer K25A-relæet for at tillade, at afbryderen lukker, når forholdene er inden for konfigurerbare grænser for spændingsforskel, frekvensforskel (slip) og fasevinkelforskel.

• Indeholder en bypass-funktion til lukning af dødbus.

3 Hovedkontrol-vagthund

• Overvåger den primære controllers helbred via et hjerteslagsignal ( DEVICE_HB ) modtaget over IONet.

• Udløser en tur, hvis hjerteslaget mangler i fem på hinanden følgende datarammer.

• Understøtter overvågning af to hovedcontrollere; at én controller er rask, er tilstrækkelig til at forhindre en tur.

4 Andre beskyttelsesfunktioner

• Detektion af hastighedsforskel: Udløses, hvis forskellen mellem den primære kontrols hastighedssignal og PPRO'ens beregnede hastighed overstiger en konfigureret tærskel for tre på hinanden følgende prøver.

• Forældet hastighedsdetektering: Udløses, hvis hastighedssignalet fra hovedcontrolleren holder op med at ændre sig (dithering) i en længere periode (100 billeder), hvilket indikerer potentielt signalintegritetstab.

• Detektion af låst LP-aksel: Udløses, hvis HP-akslen har hastighed, mens LP-akslen forbliver på nul hastighed.

• Diskrete kontaktindgange: Syv isolerede kontaktindgange understøtter enten direkte (hardware-baseret) eller betinget (firmware-logik-baseret) trip-initiering.

• Nødstop (nødstop): Overvåger eksterne nødstopsignaler og starter en krydsudkobling til den primære styring.

5 Relæudgange og feedback

• Nødudkoblingsrelæer (ETR1–ETR3): Styr udløsningsmagneterne.

• Økonomiske relæer (KE1–KE3): Indsæt seriemodstand i solenoidekredsløbet efter pickup for at reducere holdestrømmen.

• Servo-selvmordsrelæ (K4CL): Tvinger brændstof- eller dampventiler lukket (almindeligt i simplex-systemer).

• Synkronisering af kontrolrelæ (K25A): Styrer generatorens afbryderens lukkekommando.

Nøgleforskelle: IS220PPROS1B vs. IS220PPROH1A

Typiske applikationer

• Gasturbiner (enkelt aksel / to aksler)

• Dampturbiner (store, mellemstore, små)

• Kombinerede cyklusanlæg (STAG-konfiguration)

• Industrielle applikationer, der kræver overholdelse af SIL 2 / SIL 3 sikkerhedsintegritetsniveauer.