GE IS220PTURH1B Turbinespecifik Primær Trip I/O-pakke

IS220PTURH1B er en turbinespecifik Primary Trip I/O-pakke, der bruges i GE's Mark VIe og Mark VIeS kontrolsystemer. Det er en model inden for PTUR-serien, der indeholder et funktionelt kompatibelt BPPC-processorkort, der kræver ControlST-softwarepakke V04.07 eller nyere. Dette modul fungerer som det elektriske interface mellem turbinestyringsterminalkort (f.eks. TTURH1C, TRPAH1A, STURHxA) og et eller to I/O Ethernet-netværk, der fungerer som en kernekomponent til implementering af kritiske turbinebeskyttelses- og kontrolfunktioner.

IS220PTURH1B er specielt designet til at håndtere signaler, der er afgørende for sikker og stabil drift af damp- og gasturbiner, inklusive hastighedsovervågning, automatisk synkronisering (synkronisering), overvågning af akselspænding/strøm og (når det bruges sammen med TRPG-klemkortet) flammedetektering. Dens ultimative mål er pålideligt at drive hovedafbryderen og den primære udløsningssolenoider, hvilket sikrer hurtig nedlukning af enheden under farlige forhold, såsom overhastighed. Modulet understøtter både Simplex og Triple Modular Redundant (TMR) systemkonfigurationer, hvilket giver et yderst pålideligt primært beskyttelseslag til forskellige turbineapplikationer.

Kernefunktionsbeskrivelse

IS220PTURH1B integrerer flere signalbehandlingsfunktioner i en omfattende turbine primær beskyttelsesplatform.

1. Fire hastighedssensorindgange

• Hastighed : Til normale enkeltaksede turbiner.

• Speed_High : Giver et udvidet hastighedsområde over standardtypen.

• Speed_HSNG : Bruges til at kompensere for inkonsekvent tandafstand på hastighedshjulet ved at bruge en tandkortlægningsalgoritme til at fjerne periodiske fejl fra hastighedsmålinger.

• Speed_LM : Designet til gasturbiner i LM-serien.

• Flow : Til flowdeler brændstofflowmålinger.

• Interface Type: Giver 4 kanaler til tilslutning af passive magnetiske hastighed pickupper.

• Frekvensområde: Understøtter et bredt pulshastighedsinputområde fra 2 Hz til 20.000 Hz, hvilket muliggør nøjagtig måling fra 2 RPM-drejegearhastighed (for at bestemme, om rotoren er stoppet) til overhastighedssignaler langt over den nominelle hastighed.

• Signalkonvertering: Interne kredsløb konverterer pulsfrekvenssignaler til digitale hastighedsværdier.

• Konfiguration af pulsfrekvenstype: Applikationstypen kan konfigureres fleksibelt via parameteren PRType :

2. Generator- og busspændingsindgange (automatisk synkronisering)

• Indgangssignaler: Modtager generatorspændings- og busspændingssignaler fra eksterne Potential Transformers (PT'er), nominel 115 V RMS.

• Kernefunktion: Disse indgange bruges til den automatiske synkroniseringsfunktion, hvilket gør det muligt for generatoren at matche spændingen, frekvensen og fasen af ​​systembussen præcist, før afbryderen lukkes.

• Målenøjagtighed: Frekvensmålenøjagtighed er 0,05 % over 45-66 Hz-området; faseforskellens målenøjagtighed er bedre end ±1°.

3. Akselspænding og akselstrømovervågning

• AC-test: Påfører en 2 kHz testspænding for at verificere integriteten af ​​målekredsløbet.

• DC-test: Anvender en 5 V DC-kilde til at teste kontinuiteten af ​​det eksterne kredsløb (inklusive børster, aksel og forbindelsesledninger). Modstandsaflæsninger over BrushLimit -indstillingen indikerer en potentiel fejl.

• Aksel-til-jord spænding: Overvåger pulsfrekvens (0-2000 Hz).

• Akselstrøm: Måler strøm (AC ampere) via en shunt.

• Formål: At overvåge lejepotentielle skader forårsaget af elektrisk strøm, som kan stamme fra statisk elektricitet (f.eks. vanddråber fra sidste trins spande i dampturbiner), AC-rippel på generatorfeltet eller dissymmetri i generatorens magnetiske kredsløb.

• Overvågning af indhold:

• Test funktioner:

4. Flammedetektorindgange (med TRPG)

• Når den bruges sammen med TRPG's primære tripklemmekort, kan PTURH1B overvåge signaler fra otte flammedetektorer.

• Driftsprincip: Uden flamme oplades detektoren til forsyningsspændingen. Tilstedeværelsen af ​​flamme får detektoren til at oplade til et niveau og derefter udlades gennem TRPG. Højere flammeintensitet øger udladningsfrekvensen (0-1000 pulser/sek.). PTUR'en konverterer disse udladningsenergier til spændingsimpulser og tæller dem.

5. Output funktioner

• Primær udløsningsmagnetgrænseflade: Driver udløsningssolenoider, der er forbundet til udløsningsklemmer i TRPx-serien (op til 3), hvilket i sidste ende udløser turbinens nødudløsningssystem.

• Automatisk synkroniseringskontrol: Udsender præcise lukkekommandoer til hovedafbryderens (52G) lukkespole ved at styre K25 (Auto Sync)-relæet på TTURH1C-klemkortet.

• Synchronizing Permissive: Giver sekvenstilladelse til generatorsynkronisering ved at styre K25P-relæet.

6. Diagnostik og statusovervågning

• Modulet giver omfattende selvdiagnostik, herunder strømforsyningsovervågning, hardwaretjek, kommunikationsstatus og feedbackovervågning af kritiske relæer og sensorer.

Hardwarearkitektur og driftsprincipper

(A) Hardwaresammensætning

IS220PTURH1B modulet består af:

• BPPC Processor Board: Den fælles processorkerne til distribuerede I/O-pakker, håndtering af kommunikation, logisk behandling og databehandling.

• Applikationsspecifik kort: Indeholder dedikeret kredsløb til behandling af turbinespecifikke signaler (f.eks. hastighed, spænding).

• Analog Acquisition Daughterboard: Ansvarlig for højpræcisionsopsamling af analoge signaler som spændinger og akselovervågningssignaler.

• Forbindelser:

• Bund DC-62-pin-stik: Sætter direkte i det tilsvarende klemkort (TTUR, STUR, TRPA) og sender alle I/O-signaler.

• RJ-45 Ethernet-porte (ENET1, ENET2): Til kommunikation med Mark VIe-controlleren, der understøtter enkelt- eller dobbeltnetværksredundans.

• 3-bens strømindgang: Ekstern 28V DC strømforsyning.

(B) Principper for automatisk synkronisering

Dette er en af ​​de mest komplekse og kernefunktioner i IS220PTURH1B, der sigter mod at lukke generatorafbryderen på det optimale tidspunkt (nær nul faseforskel) for en jævn forbindelse til nettet.

1. Signalopsamling og beregning:

• IS220PTURH1B overvåger kontinuerligt generatorspænding ( V_Gen ) og busspænding ( V_Bus ).

• Den beregner præcist faseforskellen ( GenPhaseDiff ), slip ( GenFreqDiff , frekvensforskel) og accelerationen mellem dem ved hjælp af en nulspændingskrydsningsteknik.

• Slip: Positiv, når generatorens frekvens er højere end busfrekvensen. Fase: Positiv, når generatoren fører bussen.

2. Luk beslutning og forudsigelse:

• Den automatiske synkroniseringsalgoritme udsender ikke lukkekommandoen præcist på nul faseforskeløjeblikket, men skal forudsige afbryderens driftstid.

• Baseret på den aktuelle fase, strømslip, strømacceleration og den konfigurerede Breaker Close Time ( CBxCloseTime ) beregner algoritmen en forventet lukketid.

• Lukkommandoen udsendes, hvis generatoren aktuelt halter (negativ faseforskel) og har haltet i mindst de sidste 10 på hinanden følgende cyklusser, OG algoritmen forudser, at den vil være førende i det aktuelle øjeblik for afbryderens lukning. Denne strategi sikrer minimal faseforskel i det øjeblik, hvor den lukkes.

3. Relækoordinering:
   Lukning af generatorafbryderen kræver, at tre betingelser er opfyldt samtidigt, styret af tre relæer:

• K25P (Sync Permissive Relay): Drevet direkte af controllerens applikationskode. Kontrollerer, om turbinen er i den korrekte sekvenstilstand for synkronisering.

• K25 (Auto Sync Relay): Drevet af autosynkroniseringsalgoritmen inde i PTURH1B. Aktiveres, når spændings-, frekvens- og fasebetingelser er opfyldt, og lukning forudsiges nøjagtigt.

• K25A (Sync Check Relay): Placeret på TTUR, men drevet af sync check-algoritmen i PPRO eller YPRO I/O-modulet (baseret på 2-ud-af-3 logik). Fungerer som et uafhængigt backuptjek, der sikrer, at fasen eller slip er inden for et tilladt vindue.

• Afbryderens lukkekreds afsluttes kun, hvis K25A opfanger først (for at forhindre dens interferens med optimeringen), efterfulgt af K25 og K25P.

4. Adaptiv kontrol:

• Algoritmen har selvadaptiv kontrol over afbryderens lukketid. Den måler den faktiske afbryderlukketid ved hjælp af feedback fra 52G/a-hjælpekontakten efter hver lukning og sammenligner den med sætpunktet.

• Den justerer derefter automatisk CBxCloseTime- parameteren i trin på én cyklus (16,6/20 ms) pr. Denne justering er begrænset af den konfigurerbare CBxAdaptLimit -parameter.

5. Driftstilstande:

• Fra: Synkronisering er deaktiveret.

• Manuel: Operatøren starter lukkekommandoen, men den er stadig underlagt K25A-kontakterne.

• Auto: Systemet matcher automatisk spænding og hastighed, og lukker derefter afbryderen på det rigtige tidspunkt.

• Monitor: Identisk med Auto-tilstand, men blokerer det faktiske output fra K25-relæet, der bruges til at teste og verificere systemets ydeevne uden faktisk at lukke afbryderen.

(C) Principper for beskyttelse mod hurtig overhastighed

Til applikationer, der kræver ekstremt hurtig respons, kan IS220PTURH1B aktivere indbyggede tripalgoritmer for hurtig overhastighed. Triplogikken udføres direkte inde i PTUR'en og omgår controlleren, hvilket resulterer i en triptid på 30 ms eller mindre.

1. PR_Single Algoritme:

• Anvendelse: Anvendes primært til LM gasturbiner, hvilket giver redundans.

• Princip: To redundante hastighedssensorsignaler opdeles til to redundante PTUR'er. Hver PTUR behandler uafhængigt sine egne hastighedssignaler ( PulseRate1 til PulseRate4 ).

• Beskyttelsestyper: Hver hastighedskanal kan have et uafhængigt overhastighedssætpunkt ( PRxSetpunkt ). Giver også beskyttelse mod accelerationsudløsning ( AccATrip , AccBTrip ) for at beskytte mod hurtig rotoracceleration.

2. PR_Max Algoritme:

• Anvendelse: En enkelt PTUR er forbundet til to redundante hastighedssensorer.

• Princip: Algoritmen bruger den maksimale værdi af to hastighedssignaler ( MAX(PR1, PR2) og MAX(PR3, PR4) ) til beslutningstagning.

• Beskyttelsestyper: Udover beskyttelse mod overhastighed og acceleration, giver den også beskyttelse mod decelerationstur ( DecelTrip ) (mod akselfejl) og hastighedsforskelstur ( FastDiffTrip ). Hvis en sensor svigter, kan den anden stadig yde beskyttelse og undgå generende ture.

(D) Principper for overvågning af akselspænding/strøm

• Normal overvågning: Bruger instrumentering med høj impedans til at måle spændingen mellem akslen og jorden og strømmen gennem shunten, alarmerende ved for høje niveauer.

• Testtilstande:

• AC-test: Påfører en 2 kHz testspænding til indgangen på målekredsløbet for at verificere integriteten af ​​hele kanalen.

• DC-test: Anvender 5V DC til at måle modstanden af ​​det eksterne kredsløb (børster, aksel, ledninger). En målt modstand over BrushLimit- indstillingen indikerer en potentiel fejl som dårlig børstekontakt.

Installation, konfiguration og diagnostik

1. Installation:

• Sæt IS220PTURH1B-modulet direkte i stikkene på det monterede klemkort (TTUR, STUR, TRPA).

• Fastgør I/O-pakken mekanisk ved hjælp af gevindtappene ved siden af ​​Ethernet-portene og et specifikt monteringsbeslag, og sørg for, at der ikke påføres nogen retvinklet kraft på DC-62-stiftstikket.

• Tilslut et eller to Ethernet-kabler og 28V DC-strømforsyningen.

2. Konfiguration (ved hjælp af ToolboxST-software):

• Pulsfrekvensparametre: Indstil PRType , PRScale (pulser pr. omdrejning), TeethPerRev (tænder på hastighedshjul) osv.

• Auto Sync-parametre: Konfigurer CBxCloseTime (afbryderens lukketid), CBxAdaptLimit (adaptiv grænse) osv.

• Fast Trip-parametre: Vælg TripType (PR_Single eller PR_Max) og indstil tilsvarende overhastighed, acceleration, deceleration sætpunkter.

• Systemgrænser: Indstil alarm- og tripgrænser for forskellige signaler.

3. Diagnostik og LED-indikatorer:

• K25: Indikerer en kommando til at aktivere autosynkroniseringsrelæet.

• K25P: Indikerer en kommando til at aktivere det tilladelige synkroniseringsrelæ.

• DCT: Indikerer DC-test er aktiveret.

• K1, K2, K3: Indikerer en kommando til at aktivere det tilsvarende triprelæ.

• PTURH1B udfører selvtest ved opstart og kontinuerlig hardwareovervågning.

• LED'er på modulets frontplade giver nøglestatusindikationer:

• Detaljerede diagnostiske alarmer, såsom synkroniseringsrelæfejl, overskredet grænser for adaptive afbryderjusteringer og hardware-uoverensstemmelser, kan ses i ToolboxST, som vejleder i fejlfindingstrin.