تخته سفر توربین GE DS200TCTGG1A

DS200TCTGG1A یک برد توربین است که توسط جنرال الکتریک (GE) برای سیستم کنترل توربین Mark V طراحی شده است. این برد که متعلق به سری TCTG (Turbine Trip Board) است، بخشی از گروه G1 است و نسخه A (TCTGG1A) را نشان می دهد. در موقعیت چهارم هسته P1 نصب شده است و به عنوان یک جزء حیاتی برای اجرای عملکردهای خاموش کردن ایمن در سیستم کنترل توربین عمل می کند.

عملکرد اصلی برد DS200TCTGG1A این است که دریچه های خاموش کننده سوخت توربین را به کار ببندد و در صورت تشخیص شرایط غیرعادی برای محافظت از تجهیزات توربین، به سرعت منبع سوخت را قطع کند. این برد مکانیسم‌های منطقی سفر و طرح‌های حفاظت از افزونگی را ادغام می‌کند، از جمله رله‌های سفر اولیه (PTRs) و رله‌های سفر اضطراری (ETR)، که از منطق رأی‌گیری دو از سه (2/3) سطح سخت‌افزار برای اطمینان از قابلیت اطمینان فرمان‌های سفر استفاده می‌کنند. بعلاوه، برد مدارهای بسته قطع کننده ژنراتور، رله‌های همگام‌سازی و رابط‌های فشاری تریپ سخت‌افزاری را در خود جای داده است.

برد DS200TCTGG1A نقش حفاظتی ایمنی حیاتی را در سیستم کنترل Mark V ایفا می کند. سیگنال‌های سفر را از برنامه توالی کنترل (CSP)، بردهای TCEA، بردهای TCQA و دکمه‌های فشاری سفر سیم‌دار خارجی دریافت می‌کند. پس از پردازش این سیگنال ها از طریق منطق اضافی چند سطحی، دستورات تریپ را به سوپاپ های سوخت و قطع کننده ژنراتور ارسال می کند. طراحی این برد نشان دهنده تعهد قوی جنرال الکتریک به ایمنی و قابلیت اطمینان در کاربردهای کنترل توربین است و آن را برای تجهیزات چرخشی حیاتی مانند توربین های گاز و توربین های بخار مناسب می کند.

این محصول به طور گسترده در نیروگاه ها، تاسیسات پتروشیمی، انتقال گاز طبیعی و سایر بخش های صنعتی، به ویژه در کاربردهای کنترل توربین با الزامات ایمنی سختگیرانه استفاده می شود.

II. توابع کلیدی

1. کنترل رله سفر اولیه (PTR).

رله‌های PTR یک عملکرد اصلی از برد DS200TCTGG1A هستند که برای اجرای عملیات سفر در هنگام شناسایی خطاهای سیستم استفاده می‌شوند. سیگنال های سفر PTR توسط برد TCQA بر اساس داده های تولید شده توسط برنامه توالی کنترل (CSP) هدایت می شوند. این سیگنال ها از طریق COREBUS به موتور I/O در هسته R1 منتقل می شوند. برد STCA در هسته R1 سپس سیگنال های سفر را از طریق کانکتور 3PL به برد TCQA می نویسد، که در نهایت آنها را از طریق کانکتور JD روی برد TCTG می نویسد.

رله‌های PTR از منطق رأی‌گیری دو از سه (2/3) در سطح سخت‌افزار استفاده می‌کنند. حتی اگر سیگنال یکسانی به هر سه رله از طریق هسته R1 نوشته شود، یک رای در سطح سخت‌افزار ثانویه انجام می‌شود تا از قابلیت اطمینان فرمان سفر و مقاومت در برابر خرابی‌های یک نقطه اطمینان حاصل شود. هنگامی که یک سفر PTR آغاز می شود، CSP یک سیگنال تریپ متقاطع تولید می کند که به طور همزمان رله های ETR را راه اندازی می کند.

2. کنترل رله سفر اضطراری (ETR).

رله‌های ETR توسط بردهای TCEA (کانال‌های X، Y، Z) واقع در هسته P1 از طریق کانکتورهای JLX، JLY و JLZ کنترل می‌شوند. رله‌های ETR همچنین از منطق رأی‌گیری دو از سه (2/3) در سطح سخت‌افزار استفاده می‌کنند: اگر دو رله از سه رله برای سفر تماس بگیرند، برد TCTG با باز کردن و بستن مجموعه‌ای از مخاطبین مرتبط، یک تریپ سیستم را آغاز می‌کند.

سیگنال های زیر عمل رله ETR را فعال می کنند:

• سرعت بیش از حد شافت فشار بالا و کاهش سرعت سریع

• سرعت بیش از حد شفت کم فشار و کاهش سرعت

• سفر متقابل (منشأ آن از یک سفر PTR)

سپس سیگنال های سفر ETR از طریق کانکتور JM روی برد ترمینال PTBA نوشته می شود تا عملیات خاموش شدن واقعی را اجرا کند.

3. مدار بسته ژنراتور

برد DS200TCTGG1A عملکرد کنترل بسته ژنراتور را یکپارچه می کند. سیگنال های نزدیک از:

• تخته STCA (R1 Core): یک محاسبه همگام سازی (بررسی همگام) را انجام می دهد و یک سیگنال مجاز برای بستن شکن تولید می کند.

• بردهای TCEA (P1 Core): از سیگنال‌های PT از برد ترمینال PTBA برای انجام محاسبات همگام‌سازی خودکار و تولید یک سیگنال مجاز برای بستن بریکر استفاده کنید.

برد DS200TCTGG1A دو از سه (2/3) رای در سیگنال های همگام سازی خودکار از سه کانال TCEA انجام می دهد. اگر دو یا سه سیگنال همگام‌سازی خودکار معتبر باشند و سیگنال بررسی همگام‌سازی از هسته R1 نیز صادر شده باشد، برد TCTG از طریق رله‌های K1، K2 و K3 یک سیگنال مجاز برای بستن بریکر به برد PTBA از طریق کانکتورهای JN و JM ارسال می‌کند.

4. مدار سفر دستی و خارجی

برد DS200TCTGG1A از اتصالات سیمی سخت به دستگاه های سفر خارجی پشتیبانی می کند. ورودی‌های تماس معمولی بسته را می‌توان مستقیماً به برد ترمینال PTBA متصل کرد، و با باز شدن کنتاکت‌ها باعث قطع شدن آن‌ها شود. دکمه های توقف اضطراری نمونه بارز چنین دستگاه هایی هستند.

این سیگنال‌های سفر خارجی توسط برد TCTG از طریق کانکتور JN و رله‌های ماشه K22، K23، K24، و K25 خوانده می‌شوند (به عنوان رله‌های '4' که مطابق با شماره دستگاه استاندارد ANSI برای Master Protective است) خوانده می‌شوند. هنگامی که این رله‌ها راه‌اندازی می‌شوند، باس محافظ 24 ولت dc مورد استفاده توسط رله‌های PTR و ETR را خاموش می‌کنند و باعث می‌شوند که آنها یک سفر را آغاز کنند.

بردهای TCEA معمولاً سیگنال‌های سفر سخت‌افزاری 1 تا 3 را برای تشخیص رویدادهای توقف اضطراری و ثبت این رویدادها به موتور کنترل نظارت می‌کنند.

5. دکمه های فشاری سفر سخت افزاری

دکمه‌های تریپ سخت‌افزاری می‌توانند مستقیماً منبع تغذیه 24 ولت dc را به هر دو رله PTR و ETR قطع کنند، و به قطع مستقل در سطح سخت‌افزاری که به منطق نرم‌افزار متکی نیست، دست می‌یابند و ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم را بیشتر می‌کنند.

6. همگام سازی رله ها

برد DS200TCTGG1A همچنین رله های همگام سازی را برای همگام سازی ژنراتور با شبکه برق ادغام می کند و زمان بندی دقیق بسته شدن را تضمین می کند و از تاثیر بر روی ژنراتور و شبکه جلوگیری می کند.

7. گیره سروو سرعت اضطراری را فعال کنید

این برد دارای یک جامپر سخت افزاری (J1) است که برای اعمال 24 ولت dc به خروجی های سروو استفاده می شود. هنگامی که این بلوز فعال باشد، کنترل گیره سروو سرعت بیش از حد اضطراری را برای سرو دریچه های یک تا چهار فراهم می کند. رله واقعی این عملکرد روی برد TCQC قرار دارد.

III. معماری سخت افزار

1. ساختار هیئت مدیره

برد DS200TCTGG1A از ساختار برد مدار چاپی استاندارد استفاده می کند و ادغام می کند:

• رابط های چندگانه: برای اتصال به هسته P1، هسته R1 و دستگاه های خارجی.

• جامپرهای سخت افزاری: یک جامپر قابل تنظیم (J1).

• آرایه رله: شامل رله‌های PTR، رله‌های ETR، رله‌های همگام‌سازی و رله‌های '4'.

• بدون پیکربندی نرم افزار: برد TCTG فاقد پیکربندی نرم افزاری است. همه توابع از طریق منطق سخت افزاری پیاده سازی می شوند.

2. توضیحات رابط

3. جامپر سخت افزاری

4. توضیحات رله

IV. جزئیات منطق مدار

1. مدار رله ETR

مدار رله ETR منطق اصلی برای اجرای سفرهای اضطراری بر روی برد TCTG است. بردهای TCEA (کانال‌های X، Y، Z) در هسته P1 سیگنال‌های سفر را از طریق کانکتورهای JLX، JLY و JLZ به برد TCTG ارسال می‌کنند. رله‌های ETR رأی‌گیری دو از سه (2/3) در سطح سخت‌افزار را انجام می‌دهند:

• سه کانال TCEA به ترتیب رله های ETR مربوطه را کنترل می کنند.

• اگر دو یا سه رله برای سفر تماس بگیرند، سیستم با باز کردن و بستن یک سری از مخاطبین مرتبط، یک سفر را آغاز می کند.

• این مکانیزم رای گیری در سطح سخت افزار تضمین می کند که حتی اگر یک کانال منفرد از کار بیفتد، سیستم همچنان می تواند به شرایط سفر به درستی پاسخ دهد.

شرایطی که باعث ایجاد یک سفر ETR می شود عبارتند از:

• سرعت بیش از حد محور فشار بالا

• سرعت بیش از حد شفت کم فشار

• کاهش سرعت سریع

• سفر متقابل (منشأ آن از یک سفر PTR)

سیگنال های سفر ETR در نهایت از طریق کانکتور JM روی برد ترمینال PTBA نوشته می شوند تا اقدامات ایمنی مانند قطع سوخت را انجام دهند.

2. مدار رله PTR

مدار رله PTR سیگنال های سفر تولید شده توسط برنامه توالی کنترل (CSP) را کنترل می کند. جریان سیگنال به شرح زیر است:

1. CSP مخصوص سایت یک سیگنال سفر تولید می کند.

2. سیگنال از طریق COREBUS به موتور I/O در هسته R1 نوشته می شود.

3. برد STCA در هسته R1 سیگنال را از طریق کانکتور 3PL به برد TCQA می نویسد.

4. برد TCQA سیگنال را از طریق کانکتور JD به برد TCTG می نویسد.

اگرچه سه رله PTR سیگنال سفر یکسانی را از طریق هسته R1 دریافت می‌کنند، برد TCTG همچنان رأی‌گیری دو از سه (2/3) را در سطح سخت‌افزار انجام می‌دهد تا از قابلیت اطمینان فرمان سفر اطمینان حاصل کند. هنگامی که یک سفر PTR آغاز می شود، CSP یک سیگنال تریپ متقاطع تولید می کند که به طور همزمان رله های ETR را راه اندازی می کند.

3. مدار بسته ژنراتور

بسته شدن قطع کننده ژنراتور به دو شرط نیاز دارد که به طور همزمان برآورده شود:

• همگام سازی خودکار مجاز: توسط سه کانال TCEA (X، Y، Z) بر اساس سیگنال های PT از برد ترمینال PTBA محاسبه می شود. هیئت مدیره TCTG رأی 2/3 را روی این سیگنال ها انجام می دهد.

• Synchronizing Check Permissive: توسط برد STCA در هسته R1 محاسبه می شود.

تنها زمانی که هر دو شرایط برآورده شوند، برد TCTG یک سیگنال مجاز نزدیک شکن را از طریق رله های K1، K2 و K3 به برد PTBA ارسال می کند.

4. مدار سفر دستی و خارجی

سیگنال های سفر خارجی (مانند دکمه های توقف اضطراری) به برد ترمینال PTBA متصل می شوند. هنگامی که یک تماس معمولی بسته باز می شود:

1. کانکتور JN این سیگنال را می خواند.

2. برد TCTG رله‌های K22-K25 را راه‌اندازی می‌کند (رله‌های '4').

3. رله‌های '4' گذرگاه محافظ 24 ولت dc را که توسط رله‌های PTR و ETR استفاده می‌شود، قطع می‌کنند.

4. رله‌های PTR و ETR قدرت خود را از دست می‌دهند و باعث خاموش شدن سیستم می‌شوند.

این طراحی تضمین می‌کند که سیگنال‌های سفر خارجی مستقل از منطق نرم‌افزار هستند و به حفاظت ایمنی مستقل در سطح سخت‌افزار دست می‌یابند.

V. نصب و نگهداری

1. محل نصب

برد DS200TCTGG1A در موقعیت چهارم هسته P1 نصب شده است و یک جزء اصلی از سیستم کنترل Mark V را همراه با سایر بردهای اصلی تشکیل می دهد.

2. مراحل نصب

1. بررسی خاموش بودن برق: مطمئن شوید که سیستم قطع شده است و بررسی کنید که هیچ برقی در هیچ مداری با استفاده از تجهیزات تست ولتاژ بالا وجود ندارد.

2. محل اسلات برد را پیدا کنید: تأیید کنید که شکاف چهارم هسته P1 موجود است.

3. برد را نصب کنید: برد TCTG را با راهنماهای شکاف تراز کنید و آن را به آرامی به داخل فشار دهید تا کانکتورهای صفحه پشتی کاملاً درگیر شوند.

4. پانل جلویی را محکم کنید: پیچ های سربسته را در بالا و پایین پانل جلویی ببندید تا تخته محکم شود.

5. کابل های اتصال: طبق نقشه های سیستم، اتصالات J7W، JDR، JDS، JDT، JLX، JLY، JLZ، JN، JM و غیره را وصل کنید.

6. پیکربندی جامپر: جامپر J1 (Emergency Overspeed Servo Clamp Enable) را با توجه به الزامات برنامه تنظیم کنید.

7. روشن و تأیید: پس از روشن شدن، عملکرد عادی برد را از طریق عیب یابی سیستم تأیید کنید.

3. مراحل حذف

1. بررسی خاموش بودن برق: مطمئن شوید که برق سیستم قطع شده است و اطمینان حاصل کنید که برق در هیچ مداری وجود ندارد.

2. کابل ها را برچسب بزنید: قبل از جدا کردن همه کابل ها را با موقعیت های اتصال آنها برچسب بزنید.

3. کابل ها را جدا کنید: همه کانکتورها را با احتیاط جدا کنید.

4. پنل جلویی را باز کنید: پیچ های محافظ پنل جلویی را باز کنید.

5. برد را بردارید: برد TCTG را به آرامی بیرون بکشید.

4. توصیه های تعمیر و نگهداری

• بازرسی دوره ای: به طور مرتب وضعیت برد و یکپارچگی تماس کانکتور را بررسی کنید.

• اقدامات احتیاطی ضد الکتریسیته ساکن: همیشه هنگام دست زدن به تخته، از بند مچ دستی به زمین استفاده کنید. وقتی از تخته استفاده نمی کنید، آن را در یک کیسه ضد الکتریسیته ساکن نگهداری کنید.

• تأیید جامپر: هنگام تعویض برد، اطمینان حاصل کنید که تنظیمات جامپر J1 روی برد جدید با برد قدیمی مطابقت دارد.

• مدیریت قطعات یدکی: توصیه می شود حداقل یک برد TCTG یکسان را به عنوان یدکی در محل نگهداری کنید تا در صورت خرابی زمان خرابی را به حداقل برسانید.

VI. برنامه های کاربردی

برد توربین DS200TCTGG1A به طور گسترده در سناریوهای صنعتی زیر استفاده می شود:

• کنترل توربین گاز: به عنوان یک جزء حفاظتی ایمنی در سیستم‌های Mark V، قطع سوخت را در صورت تشخیص بیش از حد سرعت، کاهش سرعت و سایر ناهنجاری‌ها انجام می‌دهد.

• کنترل توربین بخار: اجرای عملیات سفر در سیستم های حفاظتی توربین بخار برای جلوگیری از آسیب تجهیزات.

• حفاظت از ژنراتور: کار با مدارهای بسته شکن ژنراتور برای دستیابی به همگام سازی و حفاظت برای اتصال ژنراتور به شبکه.

• نیروگاه های سیکل ترکیبی: به عنوان یک جزء اصلی سیستم های حفاظتی توربین در پیکربندی های چند شفت یا تک شفت خدمت می کنند.

• سیستم های محرک صنعتی: ارائه عملکردهای حفاظت ایمنی در سیستم های کنترل برای کمپرسورهای بزرگ، پمپ ها و سایر تجهیزات دوار.