8237-1600 Dispositivo de protección contra exceso de velocidad ProTech-GII

El 8237-1600 es un dispositivo de protección contra exceso de velocidad de alta confiabilidad de la serie ProTech-GII de Woodward. Está diseñado para turbinas de vapor, turbinas de gas, turbinas hidráulicas y grandes motores alternativos. Este modelo cuenta con una construcción de montaje en panel , entradas de alimentación mixtas de alto y bajo voltaje (HV/LV), , 2oo3 (dos de tres) salidas de relé votadas y entradas votadas . Es un dispositivo de seguridad certificado para SIL 3 (IEC 61508) y cumple con los estándares API 670, API 612 y API 611.

El 8237‑1600 utiliza tres módulos independientes (A, B, C) en una arquitectura triple modular redundante (TMR) . Cada módulo monitorea la velocidad y la aceleración del rotor a través de su propio sensor de velocidad. Cuando se detecta un evento de exceso de velocidad o aceleración, el sistema emite un comando de disparo para apagar la turbina o el motor, protegiendo tanto al personal como al equipo.

Este dispositivo es ideal para aplicaciones críticas en generación de energía, petróleo y gas, propulsión marina y accionamientos industriales donde se requiere seguridad y alta disponibilidad.

2. Características clave

• Redundancia modular triple (TMR) : tres módulos independientes; cualquier fallo no afecta a los demás. Se admite el intercambio en caliente (reemplazo en línea).

• Salidas de relé de disparo votadas 2oo3 : la lógica de votación interna garantiza que al menos dos módulos deben dispararse antes de que los relés de salida cambien de estado, evitando disparos espurios.

• Entradas de velocidad flexibles : cada módulo acepta un sensor de velocidad, configurable como MPU pasiva o sonda activa de proximidad/corrientes parásitas.

• Protección contra exceso de velocidad y aceleración : rango de disparo por exceso de velocidad: 0‑32 000 rpm; Rango de disparo por sobreaceleración: 0‑25.000 rpm/s.

• Administradores de redundancia de velocidad y aceleración : permite la votación media, de selección alta o de selección baja entre hasta tres señales; Comportamiento de respaldo configurable.

• Autopruebas integrales : prueba de punto de ajuste de sobrevelocidad temporal, prueba de velocidad simulada manual/automática, prueba de secuencia automática (prueba los tres módulos automáticamente), prueba de lámpara.

• Registro de eventos : registros no volátiles de exceso de velocidad/aceleración excesiva (20 eventos), disparos (50 eventos), alarmas (50 eventos) y velocidad/aceleración máxima.

• Interfaz de usuario : panel frontal con soporte en varios idiomas (inglés/chino), monitoreo, configuración e inicio de pruebas en tiempo real.

• Comunicación Modbus RTU : puerto RS‑232/RS‑485 por módulo para monitoreo y control remotos.

• Herramienta de programación y configuración (PCT) : software para PC para configuración en línea/fuera de línea, administración de archivos y exportación de registros.

• Certificaciones de seguridad : TUV SIL 3, CSA Clase I División 2, ATEX Zona 2, GOST y cumple con los estándares API.

3. . Descripción funcional detallada

3.1 Lógica de disparo y configuración de salida (modelos de relé votados)

En el 8237‑1600, cada módulo evalúa de forma independiente sus propias señales de velocidad y aceleración. Cuando ocurre una condición de disparo (sobrevelocidad, aceleración excesiva, pérdida de velocidad, etc.), el módulo activa su pestillo de disparo interno. Los tres módulos comparten su estado de viaje a través de un bus CAN certificado. Un módulo de votación interno 2oo3 monitorea las tres señales de disparo y desenergiza o energiza los dos relés de disparo redundantes Forma-C en consecuencia. La acción del votante se puede configurar como:

• Desenergizar para disparar (a prueba de fallas): la pérdida de energía provoca un disparo.

• Energizar para disparar : se debe aplicar energía para disparar.

3.2 Gestores de redundancia de velocidad y aceleración

Cuando está habilitado, el administrador de redundancia permite que cada módulo use no solo su propia señal de velocidad sino también las señales de velocidad de los otros dos módulos. Esto permite:

• Votar por el valor de velocidad mediana, más alto o más bajo.

• Lógica alternativa cuando solo dos señales están en buen estado (HSS o LSS).

• Acción configurable cuando fallan dos entradas (disparo o no disparo).

• Alarma diferencial con umbral ajustable y retardo de tiempo.

Esta característica es especialmente útil cuando solo hay dos sondas de velocidad instaladas o cuando una sonda falla en línea.

3.3 Lógica de inicio y detección de fallas de velocidad

El ProTech‑GII incluye dos ayudas de arranque complementarias para evitar desconexiones espurias mientras la turbina está parada o a baja velocidad:

• Disparo por fallo de velocidad : si la velocidad está por debajo del punto de ajuste de fallo de velocidad y la entrada de anulación de fallo de velocidad no está cerrada, se produce un disparo.

• Disparo de tiempo de espera por falla de velocidad : Después de un comando de inicio, si la velocidad no excede el punto de ajuste dentro del tiempo de espera configurado, se produce un disparo.

Estas funciones garantizan que el sistema no se dispare durante el arranque normal cuando la salida de la MPU puede ser cero.

3.4 Registro de eventos e indicación de primero en salir

Cada módulo almacena los siguientes registros en la memoria no volátil:

El indicador de primero en salir es crucial para solucionar la causa raíz de un evento de disparo.

4. Aspectos destacados de la instalación y el cableado

4.1 Requisitos ambientales

• Instale en un gabinete IP56 (o superior).

• Temperatura ambiente: -20°C a +60°C.

• Evite la luz solar directa, el agua, la condensación y las fuertes interferencias electromagnéticas.

• Proporcione ventilación y espacio adecuados para el acceso al panel frontal.

• Montar verticalmente.

4.2 Cableado de alimentación

• Cada módulo requiere dos fuentes de alimentación independientes (una HV, una LV).

• Cada fuente de energía debe tener su propio disyuntor.

• Las entradas de AT deben conectarse a tierra de protección (PE) con un cable de ≥1,5 mm².

4.3 Cableado del sensor de velocidad

• Utilice cable de par trenzado blindado; conecte el blindaje en un extremo (lado del módulo).

• Modo MPU: 1–35 Vrms, impedancia de 1,5 kΩ, detección de cable abierto activa.

• Modo sonda activa: el módulo proporciona alimentación de 24 Vcc; umbrales de entrada Vlow <2V, Vhigh >4V.

• Cada sonda debe conectarse a un solo módulo (sin conexiones en paralelo).

4.4 Salidas de relé

• Relés de disparo (Forma C): 8 A a 220 V CA/8 A a 24 V CC: pueden accionar directamente solenoides de disparo.

• Relé de alarma (estado sólido): 1 A a 24 V CC – para anuncio remoto.

• Utilice una fuente de alimentación externa si la corriente total supera los 500 mA.

4.5 Modbus y puerto de servicio

• Modbus: RS‑485 longitud máxima 1500 pies, RS‑232 máx. 50 pies.

• El puerto de servicio (RS‑232) es solo para conexión temporal (programación/recuperación de registros).

5. Configuración y Operación

5.1 Configuración del panel frontal

• Idioma: inglés o chino.

• Contraseña requerida para el nivel de prueba (por ejemplo, iniciar pruebas) y el nivel de configuración (cambiar parámetros).

• El módulo debe estar en estado disparado para ingresar al modo de configuración.

• Parámetros configurables: tipo de sonda, dientes de engranaje, relación de transmisión, setpoints de sobrevelocidad/sobreaceleración, administrador de redundancia, Modbus, modos de prueba, etc.

5.2 Herramienta de programación y configuración (PCT)

• Se conecta a través del puerto de servicio (RS‑232).

• Permite la creación/edición sin conexión de archivos de configuración (*.wset).

• Carga/descarga online de configuraciones.

• Exportar registros a HTML.

• Admite la comparación de configuración entre archivos.

5.3 Copiar la configuración entre módulos

• Desde el panel frontal, la configuración de un módulo se puede copiar a otro módulo.

• Elementos excluidos: contraseñas, direcciones esclavas Modbus, preferencias de la pantalla de inicio.

• La alarma de discrepancia de configuración se puede habilitar/deshabilitar.

6. Certificaciones y cumplimiento de seguridad

Estado seguro : cuando se configura como Desenergizar para disparar , el módulo se dispara ante una pérdida total de energía: la condición a prueba de fallas.

7. Aplicaciones típicas

El 8237‑1600 es adecuado para:

• Generadores de turbina de gas : protección contra exceso de velocidad para evitar fallas en las palas.

• Compresores accionados por turbinas de vapor : en refinerías y plantas químicas.

• Turbinas hidráulicas : protección contra el descontrol.

• Motores alternativos (gas/diésel): para compresión de gas o energía de emergencia.

• Motores y compresores de alta velocidad : detección de sobreaceleración.

Su capacidad para admitir el reemplazo de módulos en línea y la votación 2oo3 lo hace ideal para aplicaciones donde el tiempo de inactividad es extremadamente costoso.

8. Solución de problemas y mantenimiento

8.1 Indicaciones LED del panel frontal

8.2 Fallos comunes y soluciones

8.3 Mantenimiento recomendado

• Realice una prueba de secuencia automática cada 6 a 12 meses para verificar todos los módulos.

• Cada 5 a 10 años, devuelva la unidad a Woodward o a un centro de servicio autorizado para inspección y actualizaciones.

• Si se almacena por más de 24 meses, aplique energía durante 5 minutos para reformar los capacitores electrolíticos.

9. Información para pedidos y accesorios