Das IS200TPROS1C ist eine Notfallschutz-Klemmenplatine, die von General Electric (GE) für seine Gas- und Dampfturbinen-Steuerungssysteme entwickelt wurde. Bei dieser Platine handelt es sich um eine Hardware-Revision innerhalb der TPRO-Serie, die in erster Linie dazu dient, kritische Signale an die VPRO-Prozessorplatine für einen unabhängigen Notfall-Überdrehzahlschutz und eine Synchronprüfung bereitzustellen, einschließlich Geschwindigkeitssignalen, Temperatursignalen, Generatorspannung und Busspannung.
Die IS200TPROS1C-Karte bildet in Verbindung mit dreifach redundanten VPRO-Karten ein vom Hauptturbinensteuerungssystem unabhängiges Schutzmodul. Dieses Schutzsystem steuert die Auslösemagnete über TREx-Klemmenplatinen (TREG, TREL oder TRES) und implementiert so einen Notabschaltschutz für die Turbine. TPRO stellt allen drei VPRO-Karten Eingangssignale zur Verfügung und stellt so sicher, dass die Schutzfunktionen auch bei Ausfall eines Kanals weiterhin normal ausgeführt werden können.
Zu den Hauptfunktionen der IS200TPROS1C-Karte gehören:
Notfall-Übergeschwindigkeitsschutz: Liefert Geschwindigkeitssignale über magnetische Geschwindigkeitsaufnehmer an VPRO und implementiert so einen Notfall-Übergeschwindigkeitsschutz unabhängig von der Hauptsteuerung.
Backup-Sync-Check-Schutz: Bietet Backup-Schutz für das Schließen der Synchronisation über Generatorspannungs- und Busspannungseingänge.
Abgasübertemperaturschutz: Überwacht die Abgastemperatur der Gasturbine über Thermoelementeingänge und bietet Übertemperaturschutz.
Analogeingänge: Bietet drei analoge Strom-/Spannungseingangskanäle zur Überwachung anderer Prozessparameter.
Die Platine erfüllt die Anforderungen industrieller Feldanwendungen und verfügt über steckbare Klemmenblöcke für eine einfache Verkabelung und Wartung vor Ort. Jeder Anschlusspunkt kann bis zu zwei AWG-Drähte Nr. 12 mit 300-Volt-Isolierung aufnehmen. Die Platinenmaße betragen 17,8 cm Breite × 33,02 cm Höhe, geeignet für den Standard-Schaltschrankeinbau.
II. Hauptfunktionen
Zu den Hauptfunktionen des IS200TPROS1C gehören unter anderem die folgenden:
1. Geschwindigkeitssignaleingang und Übergeschwindigkeitsschutz
Die IS200TPROS1C-Karte liefert Geschwindigkeitssignale an VPRO für den Notfall-Übergeschwindigkeitsschutz (EOS). Die Geschwindigkeitserkennung verwendet passive magnetische Geschwindigkeitsaufnehmer mit der folgenden spezifischen Konfiguration:
Insgesamt können 9 passive magnetische Geschwindigkeitsaufnehmer angeschlossen werden.
Jedes VPRO-Board überwacht 3 Geschwindigkeitsaufnehmer.
Die Sondenausgangssignale werden über abgeschirmte Twisted-Pair-Kabel mit einer maximalen Entfernung von 300 Metern (984 Fuß) übertragen.
Pulsfrequenzbereich: 2 Hz bis 20 kHz.
Empfindlichkeit des Eingangskreises: Mindestens 27 mV Spitze bei 2 Hz, mindestens 450 mV Spitze bei 14 kHz.
2. Backup-Sync-Check-Schutz
IS200TPROS1C stellt Backup-Synchronisierungsprüfeingänge für das Schutzmodul bereit, darunter:
Generatorspannung und Busspannung, gespeist von zwei einphasigen Potenzialtransformatoren (PTs).
Nenneingangsspannung: 115 V rms.
Zulässiger Spannungsbereich für die Synchronisierung: 75 bis 130 V rms.
Spannungsgenauigkeit: 0,5 % der Nennspannung.
Frequenzgenauigkeit: 0,05 %.
Phasendifferenzmessung: Besser als 1 Grad.
Belastung pro Eingang: Weniger als 3 VA.
Isolationsbewertung: 1.500 V rms Isolationsbarriere.
Maximale Kabellänge: 100 Meter (18 AWG abgeschirmtes Twisted-Pair).
Jeder PT-Eingang ist intern über TPRO parallel mit den drei VPRO-Karten verbunden. Die dreifach redundanten Phasenschlupffenster führen zu einem abgestimmten logischen Ausgang auf der TREG-Klemmenplatine, der das K25A-Relais ansteuert. Die Kontakte dieses Relais sind in Reihe mit dem Synchronisierungsfreigaberelais (K25P) und dem Autosynchronisierungsrelais (K25) geschaltet, um sicherzustellen, dass kein falscher Befehl zum Schließen des Generatorschalters ausgegeben wird. Ebenso sind die Kontakte des K25A-Kontakts in Reihe mit den Kontakten der entfernten, manuellen Synchronisierungsgeräte geschaltet, um sicherzustellen, dass keine falschen Befehle ausgegeben werden.
3. Thermoelement-Eingänge
IS200TPROS1C bietet 9 Thermoelement-Eingangskanäle, die hauptsächlich für den Übertemperaturschutz von Gasturbinenabgasen verwendet werden. Jede VPRO-Karte überwacht 3 Thermoelementeingänge. Die Thermoelement-Spezifikationen sind die gleichen wie für die VTCC-Platine.
4. Analogeingänge
IS200TPROS1C bietet drei analoge Eingangskanäle, wobei VPRO 28 V Gleichstrom für die analogen Eingangssender bereitstellt:
Kanal 1: Konfigurierbar über die Jumper JP1A und JP1B für 4–20 mA Stromeingang oder Spannungseingang (±5 V DC oder ±10 V DC).
Kanal 2: 4-20 mA Stromeingang.
Kanal 3: 4-20 mA Stromeingang.
Die analogen Eingangsspezifikationen sind die gleichen wie für die VAIC-Karte.
5. Signalverteilung
Alle Eingangssignale (Geschwindigkeit, Spannung, Thermoelement, analog) werden über TPRO parallel an die drei VPRO-Karten angeschlossen, wodurch dreifache Redundanz erreicht wird. Dieses Design stellt sicher, dass die Schutzfunktionen auch bei Ausfall einer VPRO-Karte weiterhin normal ausgeführt werden können.
III. Systemanwendungen
1. Anwendung im Gasturbinenschutzsystem
Das IS200TPROS1C ist die zentrale Eingangsklemmenplatine des unabhängigen Notfallschutzsystems für Gasturbinen. Es arbeitet mit dreifach redundanten VPRO-Prozessorplatinen zusammen, um ein vom Hauptsteuerungssystem der Turbine unabhängiges Schutzmodul zu bilden. Dieses System steuert die Auslösemagnete über TREx- und TRPx-Klemmenplatinen, um einen Notabschaltschutz zu implementieren.
2. Koordination mit VPRO und TREx
Im Schutzsystem koordinieren sich die Gremien wie folgt:
IS200TPROS1C: Erfasst Geschwindigkeits-, Spannungs-, Thermoelement- und analoge Eingangssignale und verteilt sie parallel an die drei VPRO-Karten.
VPRO: Verarbeitet Eingangssignale, führt Not-Übergeschwindigkeitsschutz- und Not-Aus-Funktionen aus und steuert die 12 Relais auf TREG.
TREG: Versorgt die Auslösemagnete mit der positiven Seite von 125 V Gleichstrom und arbeitet mit TRPx zur Steuerung der Magnete zusammen.
TRPx (TRPG/TRPL/TRPS): Stellt den Auslösemagneten die negative Seite von 125 V Gleichstrom zur Verfügung.
Auslösemagnete: Es können bis zu 3 angeschlossen werden, die unabhängig voneinander durch VPRO über TREG oder durch die Hauptsteuerung über TRPx ausgelöst werden.
3. Beziehung zum Hauptcontroller
Das Notfallschutzmodul mit IS200TPROS1C ist völlig unabhängig vom Hauptturbinensteuerungssystem (VTUR). Sowohl VTUR als auch VPRO erkennen eine Turbinenüberdrehzahl, und jedes System kann die Turbine mithilfe von Relais an TRPG oder TREG unabhängig auslösen. Dieser redundante Aufbau stellt sicher, dass auch bei einem Ausfall der Hauptsteuerung das Notfallschutzsystem weiterhin ordnungsgemäß funktionieren kann.
4. Backup-Sync-Check-Schutz
Die vom IS200TPROS1C bereitgestellten Generatorspannungs- und Busspannungseingänge werden für den Backup-Sync-Check-Schutz verwendet. Die dreifach redundanten Phasenschlupffenster führen zu einem abgestimmten logischen Ausgang auf TREG, der das K25A-Relais antreibt. Die Kontakte dieses Relais sind mit K25P und K25 in Reihe geschaltet, um sicherzustellen, dass keine falschen Schließbefehle ausgegeben werden. In ähnlicher Weise sind die Kontakte von K25A auch mit Kontakten von ferngesteuerten manuellen Synchronisierungsgeräten in Reihe geschaltet, um Fehlbedienungen zu verhindern.
5. Abgasübertemperaturschutz
Bei Gasturbinenanwendungen werden die 9 Thermoelementeingänge des IS200TPROS1C hauptsächlich zum Abgasübertemperaturschutz verwendet. Jeder VPRO überwacht 3 Thermoelemente und erreicht so eine dreifach redundante Temperaturüberwachung. Wenn die Abgastemperatur den eingestellten Grenzwert überschreitet, kann das Schutzsystem eine Notabschaltung auslösen.
6. Typische Anwendungsszenarien
Notfall-Überdrehzahlschutz für Gasturbinen
Abgasübertemperaturschutz für Gasturbinen
Backup-Sync-Check-Schutz für Generatoren
Von der Hauptsteuerung unabhängige Sicherheitsabschaltsysteme
Industrielle Turbomaschinen, die einen dreifach redundanten Schutz erfordern
IV. Detaillierte Schnittstellenbeschreibung
1. Klemmenblockzuordnung
Die IS200TPROS1C-Karte verfügt über zwei steckbare Klemmenblöcke:
Erster Klemmenblock: Verbindet Generatorpotentialtransformatoren, Buspotentialtransformatoren, Analogeingänge und Thermoelemente.
Zweiter Klemmenblock: Verbindet magnetische Geschwindigkeitsaufnehmer.
Jeder Anschlusspunkt kann bis zu zwei AWG-Drähte Nr. 12 mit 300-Volt-Isolierung aufnehmen. Zur einfachen Verkabelung und Wartung vor Ort können die Klemmenblöcke abgezogen werden.
2. Signalverbindungen
Die Platine wird über zwei Kabel mit jeder VPRO-Platine verbunden. Spezifische Anschlussmethoden finden Sie im Schaltplan im Dokument.
3. Jumper-Konfiguration
| der Jumper |
- Funktionseinstellung |
Beschreibung |
| JP1A |
Auswahl des Typs des analogen Kanals 1 |
Funktioniert mit JP1B zur Auswahl von 4–20 mA oder Spannungseingang |
| JP1B |
Auswahl des Typs des analogen Kanals 1 |
Funktioniert mit JP1A zur Auswahl von 4–20 mA oder Spannungseingang |
4. ID-Chip
Die Anschlüsse am IS200TPROS1C verfügen über einen schreibgeschützten ID-Chip, der die folgenden Informationen speichert:
Seriennummer der Platine
Kartentyp (IS200TPROS1C)
Revisionsnummer
Standort des Steckers
VPRO-Karten lesen diese Informationen beim Start und vergleichen sie mit erwarteten Werten. Wenn eine Nichtübereinstimmung auftritt, wird ein Hardware-Inkompatibilitätsfehler generiert, der Systemprobleme verhindert, die durch eine falsche Konfiguration verursacht werden.
V. Diagnose und Konfiguration
1. Diagnosefunktionen
VPRO-Karten führen die folgenden Diagnosen an TPRO, seinen Kabeln und Eingangssignalen durch:
| des Diagnoseelements |
Beschreibung |
| Überprüfung der Analogeingangsgrenze |
Führt Ober-/Untergrenzenprüfungen für analoge Eingangssignale durch; Das Überschreiten der Grenzwerte führt zu einer Störung |
| Zusammengesetzter Diagnosealarm |
Wenn ein Signal fehlerhaft wird, wird der Alarm L3DIAG_VPROR (oder S/T) generiert |
| Fehlerspeicherung und Reset |
Diagnosesignale können einzeln zwischengespeichert und nach Rückkehr in den Normalzustand mit RESET_DIA zurückgesetzt werden |
| ID-Chip-Überprüfung |
Überprüft die Übereinstimmung der Anschluss-ID und verhindert Hardware-Inkompatibilität |
2. Konfigurationsmethode
Abgesehen von den Auswahlbrücken für den analogen Kanal 1 verfügt die IS200TPROS1C-Karte über keine weitere konfigurierbare Hardware. Alle anderen Konfigurationen (z. B. Grenzwerteinstellungen, Alarmschwellen usw.) werden über die VPRO-Software vorgenommen.
VI. Installation und Wartung
1. Montageort
Die IS200TPROS1C-Karte wird typischerweise im unabhängigen Schutzmodul im Gasturbinen-Schaltschrank montiert. Achten Sie bei der Installation auf Folgendes:
Stellen Sie sicher, dass die Platine fest montiert ist, um Vibrationseffekte zu vermeiden.
Die Klemmenblöcke müssen vollständig eingesetzt und die Schrauben festgezogen sein.
Kabel sollten korrekt beschriftet sein, um Fehlanschlüsse zu vermeiden.
Abschirmungen sollten ordnungsgemäß geerdet sein.
2. Wartungsempfehlungen
Regelmäßige Inspektion: Überprüfen Sie, ob die Klemmenblöcke fest eingesteckt sind und die Drähte nicht locker sind.
Reinigung: Reinigen Sie das Board regelmäßig, um Staubansammlungen zu vermeiden.
ESD-Schutz: Tragen Sie beim Umgang mit der Platine ein Erdungsband und bewahren Sie sie in antistatischen Beuteln auf.
Ersatzteilmanagement: Halten Sie eine IS200TPROS1C-Ersatzplatine bereit, um Ausfallzeiten im Fehlerfall zu reduzieren.
