La placa de disparo primaria de turbina aeroderivada GE IS200TRPAH2AGD es una placa terminal de seguridad crítica que se utiliza en los sistemas de control industrial de GE para aplicaciones de protección de turbinas aeroderivadas. Como miembro de la familia de placas TRPA, la placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD proporciona la función de disparo principal para turbinas aeroderivadas, acepta entradas de velocidad de dispositivos de frecuencia de pulso TTL activos o magnéticos pasivos, monitorea los voltajes de la cadena de disparo, proporciona una entrada de parada de emergencia a prueba de fallas y activa dos salidas de contacto de disparo votadas por TMR a la bobina de disparo del interruptor principal.
La placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD se identifica mediante la convención de numeración de piezas de GE utilizada en toda la línea de productos de sistemas de control industrial. El prefijo 'IS200' identifica la placa como un producto de GE Industrial Control Systems, y '200' indica específicamente que la placa es un ensamblaje de nivel básico. El acrónimo 'TRPA' identifica la designación funcional de la placa como Placa de disparo primaria de turbina aeroderivada. La designación 'H2' identifica el grupo de hardware y la variante de clasificación de contacto de salida de 125 V CC, mientras que el sufijo 'AGD' identifica la combinación de diseño y revisión funcional. Todos los dígitos son importantes al pedir o reemplazar cualquier placa, ya que es posible que las placas de diferentes niveles de revisión no contengan hardware idéntico, y GE garantiza la compatibilidad con versiones anteriores de las placas de reemplazo, al tiempo que señala que los diferentes niveles de revisión pueden no contener componentes idénticos.
La placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD es la versión H2A de la familia TRPA y proporciona clasificaciones de contacto de salida de 125 V CC. La familia TRPA también incluye la versión H1A con clasificaciones de contacto de salida de 24 V CC y las versiones con certificación de seguridad S1A y S2A que cuentan con certificación IEC 61508 con el paquete de E/S YTUR. La placa es compatible con el sistema de control Mark VIe que utiliza el paquete de E/S IS220PTUR, pero no es compatible con el control de seguridad Mark VIeS que utiliza el paquete de E/S IS200YTUR, ya que las versiones H1A y H2A no tienen certificación de seguridad. La versión H2A está diseñada para aplicaciones que requieren voltajes de bobina de disparo y cadena de disparo de 125 V CC, que son comunes en instalaciones de turbinas aeroderivadas más grandes.
Esta introducción del producto proporciona información técnica detallada, descripciones funcionales, asignaciones de conectores, guía de configuración y especificaciones integrales para la placa de disparo primaria de turbina aeroderivada GE IS200TRPAH2AGD, y sirve como referencia esencial para ingenieros de sistemas de control, técnicos de mantenimiento e integradores de sistemas que trabajan con equipos de control industrial de GE.
Arquitectura funcional y procesamiento de señales.
La placa de disparo primario de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD está construida alrededor de una arquitectura robusta triple modular redundante (TMR) que proporciona la función de disparo principal para la turbina aeroderivada. La placa realiza varias funciones distintas que en conjunto garantizan una protección confiable y segura de la turbina, incluida la detección de velocidad, el monitoreo del voltaje de la cadena de disparo, el manejo de parada de emergencia y la salida de relé de disparo votada por TMR.
La placa acepta doce dispositivos de frecuencia de pulso pasivos, cuatro por sección R, S y T, que detectan una rueda dentada para medir la velocidad de la turbina, o alternativamente seis entradas de frecuencia de pulso activas, dos por sección TMR. Esta capacidad de medición de velocidad permite a la placa detectar condiciones de exceso de velocidad e iniciar la función de disparo principal cuando la velocidad de la turbina excede el límite de operación segura. Las entradas de velocidad se configuran mediante puentes JP1 y JP2, que seleccionan la ventilación de las pastillas de frecuencia de pulso de la sección R hacia los paquetes S y TI/O, lo que brinda flexibilidad en la disposición del cableado de las entradas de velocidad.
La placa proporciona dos contactos de salida TMR votados de 24 V CC (H1A) o 125 V CC (H2A) a la bobina del interruptor principal para la bobina de disparo. Los relés de disparo se fabrican utilizando conjuntos de seis dispositivos individuales de forma A dispuestos en un patrón de votación, de modo que dos controladores cualesquiera que voten para cerrar establecerán una ruta de conducción a través del conjunto. Debido a que la detección de un relé en cortocircuito es importante para preservar la confiabilidad del disparo, hay un circuito de detección aplicado a cada uno de los conjuntos de relés. Cuando se ordena a los relés que se abran y hay voltaje presente en los relés, el circuito detectará si uno o más relés están en cortocircuito y esta señal va al paquete de E/S para crear una alarma. El circuito de detección utiliza los comandos de relé de los tres paquetes para evitar una indicación falsa en caso de que un paquete de E/S vote para cerrar el relé mientras que los otros dos paquetes de E/S voten para abrir.
La placa incluye cuatro circuitos de detección de voltaje de 24 a 125 V CC para monitorear la cadena de disparo. Debido a que el circuito de la cadena de disparo no es fijo, hay cuatro entradas de sensores de voltaje aislados de uso general en el TRPA que se pueden usar para monitorear cualquier punto en el sistema de disparo e impulsar el estado del voltaje al controlador del sistema donde se pueden tomar medidas. El uso típico de estas entradas puede ser detectar el voltaje de la fuente de alimentación para las dos cadenas de disparo y detectar el voltaje del solenoide del dispositivo controlado por los relés.
La placa incluye una entrada de parada de emergencia a prueba de fallos de 24–125 V CC para desconectar la alimentación de los relés de disparo. La función de parada de emergencia consta de un circuito de entrada ópticamente aislado diseñado para una entrada de CC en el rango de 24 V a 125 V nominal. Cuando está energizado, el circuito habilita la alimentación de la bobina en los circuitos de relés R, S y T a través de rutas de hardware independientes. El tiempo de respuesta de este circuito es inferior a cinco milisegundos y, combinado con el tiempo de respuesta de los relés de disparo de menos de un milisegundo, produce una respuesta de parada de emergencia muy rápida. La parada de emergencia es monitoreada por el paquete de E/S, pero la acción para eliminar la energía de la bobina del relé de disparo está completamente en el hardware del TRPA, proporcionando una función de seguridad basada en hardware que no depende del software.
Diseño del sistema y modos de funcionamiento
La placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD está diseñada para su aplicación en dos configuraciones de sistema diferentes, lo que brinda flexibilidad en la arquitectura de protección de la turbina.
En la primera configuración, se utiliza un tablero de terminales TTUR para contener tres paquetes de E/S, y el tablero de terminales TRPA se puede conectar usando tres cables con conectores DC-37 pin en cada extremo. En este modo de operación, el TRPA proporciona dos salidas de relé de disparo votadas por contacto, parada de emergencia y cuatro sensores de voltaje, mientras que el TTUR proporciona el conjunto normal de características descritas para esa placa, incluidas entradas de velocidad, relés de sincronización y retroalimentación de voltaje del bus y del generador. Las entradas de velocidad TRPA no están activas y no deben conectarse con esta disposición de placa, por lo que la función de medición de velocidad la proporciona la placa TTUR en lugar de TRPA.
En la segunda configuración, la placa TRPA se puede utilizar con tres paquetes de E/S montados directamente en ella. En este modo de operación, las entradas de velocidad al TRPA se convierten en rutas activas hacia el paquete de E/S, lo que permite una solución de disparo primario de tablero de terminales único. La operación simplex no es posible en esta configuración porque la arquitectura TMR requiere que los tres paquetes de E/S estén presentes para que las funciones de votación y redundancia funcionen correctamente.
Las entradas de velocidad de la placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD brindan dos opciones cuando se usan con paquetes de E/S montados directamente en el TRPA. Cada paquete de E/S puede recibir un conjunto dedicado de cuatro entradas de velocidad desde sus respectivos puntos terminales TRPA, como se hace en el TTUR. Alternativamente, se pueden colocar los puentes P1 y P2 en el TRPA para tomar las primeras cuatro entradas de velocidad, las del paquete R, y ventilarlas hacia los paquetes S y T. Cuando se selecciona esta opción, los puntos del tablero de terminales para las entradas de velocidad S y T se vuelven sin conexiones y no deben usarse.
La tabla de configuración de puentes para las conexiones de entrada de velocidad define varias disposiciones posibles. Al cablear las doce entradas de pulsos, PR1_R a PR4_T, cada conjunto de cuatro entradas de pulsos va a su propio paquete de E/S dedicado y los puentes no se pueden usar y se deben colocar en la posición ALMACENAR. Al cablear las entradas de pulsos TTL, TTL1_R a TTL2_T, cada conjunto de dos entradas de pulsos va a su propio paquete de E/S dedicado y los puentes no se pueden usar y se deben colocar en la posición ALMACENAR. Cuando se cablea solo a las cuatro entradas de pulso inferiores, PR1_R a PR4_R, sin cableado a TTL1_R a TTL2_T o PR1_S a PR4_T, el mismo conjunto de señales se envía a todos los paquetes de E/S y el puente debe colocarse sobre los pares de pines. Al cablear a las dos entradas de pulso inferiores, TTL1_R a TTL2_R, las señales TTL no se pueden ventilar y solo el paquete RI/O recibirá datos, por lo que el puente no se puede usar y se debe colocar en la posición STORE.
Las salidas de contacto de la placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD son sensibles a la polaridad, por lo que el circuito debe cablearse con cuidado para evitar dañar los relés. No hay supresión de contacto o solenoide en la placa, y el usuario debe agregar supresión de solenoide externa para evitar dañar los relés y sus contactos. Las salidas de contactos de la placa están clasificadas para NEMA clase F, con un mínimo de 100.000 operaciones.
La entrada de parada de emergencia y disparo debe estar alimentada para que funcionen los relés. Si el usuario no necesita o utiliza una parada de emergencia, entonces la fuente de energía de disparo local, P24O y P24R, debe conectarse en puente a las respectivas entradas de disparo en el tablero de terminales. La parada de emergencia debe estar conectada a una fuente de CC limpia, ya sea una batería o una fuente de CA rectificada filtrada con menos del 5% de ondulación. Debe haber un mínimo de 18 V CC en las entradas de disparo para un funcionamiento adecuado. La corriente requerida se mantiene baja para minimizar la caída en tramos de cable largos. Debido a que la entrada de disparo es muy rápida, menos de 5 milisegundos, y los contactos del relé de salida también son rápidos, menos de 15 milisegundos, se deben utilizar las mejores prácticas de cableado para evitar un mal funcionamiento, utilizando cable de par trenzado cuando sea posible y evitando el funcionamiento con cableado de CA.
La señal de parada de emergencia que se informa en la pestaña E-Stop de ToolboxST está bloqueada por el firmware y necesita un reinicio maestro para borrar ese estado. Un verdadero indica un circuito de parada de emergencia completado, mientras que un falso indica una pérdida de la parada de emergencia desde el último reinicio maestro, no el estado actual del circuito de parada de emergencia.
Instalación y cableado
La placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD está diseñada para una instalación y cableado de campo sencillos. Los captadores de frecuencia de pulso TTL, la detección de voltaje, la parada de emergencia y el relé del disyuntor están conectados al bloque de terminales de E/S TB1, mientras que los captadores de frecuencia de pulso pasivos están cableados a TB2. Cada bloque se sujeta con dos tornillos y tiene 24 terminales que aceptan cables de hasta #12 AWG, y una tira de terminación de blindaje conectada a tierra del chasis está ubicada inmediatamente a la izquierda de cada bloque de terminales, lo que garantiza un blindaje y una conexión a tierra adecuados del cableado de campo.
En aplicaciones de 240 V CA, es importante no interconectar inadvertidamente los voltajes de 240 V CA y CC, porque el voltaje máximo excederá la clasificación de Transorb y provocará una falla. La mayoría de los suministros de CA funcionan con un neutro conectado a tierra, y si se crea una conexión inadvertida entre los 125 V CC y el voltaje de CA, la suma del voltaje máximo de CA y los 125 V CC se aplica al Transorb conectado entre CC y tierra. Sin embargo, en aplicaciones de 120 V CA, la clasificación Transorb puede soportar el voltaje máximo sin causar fallas.
El tamaño del tablero es de 33,0 cm de alto por 17,8 cm de ancho (13 x 7 pulgadas) y los bloques de terminales se pueden desconectar del tablero de terminales para mantenimiento. La placa incluye un conector tipo clavija DC-62 para los paquetes de E/S y conectores de clavija DC-37 con sujetadores de pestillo para los cables a JR4, JS4 y JT4 al TTUR, solo para contactos de disparo, parada de emergencia y circuitos de detección de voltaje.
Diagnóstico y detección de fallos
La placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD proporciona capacidades de diagnóstico integrales que ayudan con la verificación del sistema y el aislamiento de fallas. Se verifica la retroalimentación del detector de contacto en cortocircuito y, si hay un problema con la señal de control, se debe crear una alarma. Se verifica la retroalimentación de la entrada de parada y disparo de emergencia y, si hay un problema con la señal, se debe crear una falla. Se verifica la retroalimentación de los puentes de ventilación del captador de velocidad y, si hay una discrepancia entre la intención y la posición real, se debe crear una alarma.
Si alguna de estas señales falla, se produce una alarma de diagnóstico compuesta y las señales de diagnóstico se pueden bloquear individualmente y luego restablecerse con la señal RESET_DIA si funcionan correctamente. Los conectores del tablero de terminales tienen su propio dispositivo de identificación que es interrogado por el paquete de E/S, siendo el dispositivo de identificación un chip de solo lectura codificado con el número de serie del tablero de terminales, el tipo de placa, el número de revisión y la ubicación del enchufe. Cuando el paquete de E/S lee el chip y se encuentra una discrepancia, se crea una falla de incompatibilidad de hardware, lo que impide que el sistema funcione con hardware incorrecto o no coincidente.
Configuración
La placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD se configura mediante los puentes JP1 y JP2, que seleccionan la ventilación de los cuatro captadores de velocidad pasivos de la sección R hacia los paquetes de E/S de las secciones S y T. Al colocar el puente sobre los pares de pines, se ventilan las cuatro entradas de velocidad R a las otras dos secciones TMR, mientras que dejar los puentes en la posición STORE conserva las entradas de velocidad dedicadas para cada sección. La configuración debe verificarse con el cableado del sistema y el modo de funcionamiento previsto para garantizar el funcionamiento correcto de las funciones de medición y disparo de velocidad.
Idoneidad de aplicaciones e integración de sistemas
La placa de disparo primario de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD es un componente crítico del sistema de protección de la turbina aeroderivada, ya que proporciona la función de disparo principal que protege la turbina de condiciones de exceso de velocidad y otros eventos peligrosos. La arquitectura TMR de la placa, con tres paquetes de E/S y votación en las salidas de relé de disparo, proporciona la tolerancia a fallas y la alta disponibilidad requerida para una función de protección crítica para la seguridad.
La capacidad de medición de velocidad de la placa, con doce dispositivos de frecuencia de pulso pasivos o seis entradas de frecuencia de pulso TTL activas, permite medir la velocidad de la turbina de forma redundante en las tres secciones TMR, lo que garantiza que se detecte una condición de exceso de velocidad incluso si falla un sensor de velocidad. Los cuatro circuitos de detección de voltaje de la placa permiten monitorear los voltajes de la cadena de disparo en múltiples puntos, brindando visibilidad de diagnóstico sobre el estado del sistema de disparo. La función de parada de emergencia basada en hardware de la placa proporciona un medio rápido y confiable para desconectar la energía de los relés de disparo, independientemente del software y de los paquetes de E/S.
En la configuración basada en TTUR, el TRPA proporciona las salidas de relé de disparo, parada de emergencia y sensores de voltaje, mientras que el TTUR proporciona las entradas de velocidad y las funciones de sincronización y retroalimentación de voltaje. En la configuración de montaje directo, el TRPA proporciona la solución de disparo primario completa, con las entradas de velocidad, las salidas de relé de disparo, la parada de emergencia y los sensores de voltaje, todos integrados en un solo tablero de terminales.
Las salidas de contacto de la placa son sensibles a la polaridad y el usuario debe agregar supresión de solenoide externo para proteger los relés y sus contactos. La entrada de parada de emergencia debe conectarse a una fuente de CC limpia y el cableado debe seguir las mejores prácticas para evitar el mal funcionamiento de los circuitos de relé de entrada y salida de disparo rápido.
Mantenimiento y ciclo de vida
La placa de disparo primario de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD está diseñada para una larga vida útil con un mantenimiento mínimo. La placa contiene los relés de disparo como únicas piezas móviles, y su construcción robusta y tecnología de montaje en superficie garantizan una alta confiabilidad en el funcionamiento industrial continuo. El mantenimiento de rutina consiste en una inspección visual periódica de la placa, los bloques de terminales y el cableado, la verificación de que los voltajes de la cadena de disparo estén dentro de las especificaciones y la confirmación de que los terminales blindados estén conectados correctamente.
Las características de diagnóstico de la placa, incluida la retroalimentación del detector de contacto en cortocircuito, la retroalimentación de la entrada de parada de emergencia, la retroalimentación del puente de ventilación del captador de velocidad y el chip de identificación integrado, simplifican la resolución de problemas y garantizan que se instale la placa correcta en cada ubicación. Si el detector de contacto en cortocircuito identifica un relé en cortocircuito, se crea una alarma que alerta al técnico de mantenimiento sobre una posible pérdida de confiabilidad de disparo. Si la retroalimentación de la entrada de parada de emergencia indica un problema, se crea una falla que alerta al operador sobre una posible pérdida de la función de parada de emergencia.
Si es necesario reemplazar la placa, el proceso es sencillo. Después de desenergizar el equipo asociado y verificar que no existe energía, se deben etiquetar y retirar los bloques de terminales enchufables, y se debe retirar la placa de su montaje. La placa de reemplazo debe instalarse en la misma posición, los puentes JP1 y JP2 deben configurarse para que coincidan con la configuración original y los bloques de terminales deben reconectarse como está etiquetado antes de devolver el sistema al servicio.
GE Industrial Control Systems garantiza la compatibilidad de sus placas de repuesto, aunque es posible que las placas de diferentes niveles de revisión no contengan hardware idéntico. Al solicitar una placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD de repuesto, proporcione el número de pieza completo y la descripción, el número de serie del variador o sistema y el número de lista de materiales (ML). La fábrica puede sustituir versiones posteriores según la disponibilidad y las mejoras de diseño, pero se garantiza la compatibilidad con versiones anteriores de las placas de reemplazo.
Conclusión
La placa de disparo primaria de turbina aeroderivada GE IS200TRPAH2AGD es un módulo de protección confiable, robusto y de seguridad crítica para aplicaciones de turbinas aeroderivadas de GE Industrial Control Systems. Sus doce entradas de velocidad pasivas o seis activas, sus dos salidas de contacto de disparo votadas por TMR con clasificación de 125 V CC, sus cuatro circuitos de detección de voltaje aislados, su función de parada de emergencia basada en hardware y sus diagnósticos integrales proporcionan la medición de velocidad, la salida de disparo, el monitoreo de voltaje y la funcionalidad de parada de emergencia necesarias para la función de disparo principal.
Con sus bloques de terminales enchufables, conectores claramente etiquetados, diagnósticos integrales y soporte para configuraciones de sistemas basados en TTUR y de montaje directo, la placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD está diseñada para una fácil instalación, verificación y mantenimiento. Respaldada por la fabricación de calidad, la red de soporte global y el compromiso de compatibilidad con versiones anteriores de GE, la placa de disparo primaria de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD continúa brindando el rendimiento, la durabilidad y la seguridad que los usuarios industriales esperan de GE. Ya sea que se utilice en una instalación nueva o como reemplazo de una placa existente, la placa de disparo primario de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD proporciona la funcionalidad de disparo primario necesaria para una operación confiable y segura de la turbina aeroderivada.
