Le DS200TCTGG1A est un tableau de déclenchement de turbine conçu par General Electric (GE) pour son système de contrôle de turbine Mark V. Appartenant à la série TCTG (Turbine Trip Board), cette carte fait partie du groupe G1 et représente la révision A (TCTGG1A). Il est installé en quatrième position du noyau P1 et constitue un composant essentiel pour la mise en œuvre de fonctions d'arrêt sécurisées au sein du système de contrôle de la turbine.
La fonction principale de la carte DS200TCTGG1A est de faire fonctionner les vannes d'arrêt de carburant de la turbine, coupant rapidement l'alimentation en carburant lorsque des conditions anormales sont détectées afin de protéger l'équipement de la turbine. Cette carte intègre plusieurs mécanismes de logique de déclenchement et schémas de protection de redondance, notamment des relais de déclenchement primaires (PTR) et des relais de déclenchement d'urgence (ETR), qui utilisent une logique de vote deux sur trois (2/3) au niveau matériel pour garantir la fiabilité des commandes de déclenchement. De plus, la carte intègre des circuits de fermeture de disjoncteur de générateur, des relais de synchronisation et des interfaces de bouton-poussoir de déclenchement matériel.
La carte DS200TCTGG1A joue un rôle de protection de sécurité vital au sein du système de contrôle Mark V. Il reçoit les signaux de déclenchement du programme de séquence de contrôle (CSP), des cartes TCEA, des cartes TCQA et des boutons-poussoirs de déclenchement externes câblés. Après avoir traité ces signaux via une logique redondante à plusieurs niveaux, il envoie des commandes de déclenchement aux vannes de carburant et au disjoncteur du générateur. La conception de cette carte reflète l'engagement fort de GE en faveur de la sécurité et de la fiabilité dans les applications de contrôle de turbine, ce qui la rend adaptée aux équipements rotatifs critiques tels que les turbines à gaz et les turbines à vapeur.
Ce produit est largement utilisé dans les centrales électriques, les installations pétrochimiques, le transport de gaz naturel et d'autres secteurs industriels, en particulier dans les applications de contrôle de turbines soumises à des exigences strictes en matière d'arrêt de sécurité.
II. Fonctions clés
1. Contrôle du relais de déclenchement primaire (PTR)
Les relais PTR constituent une fonction essentielle de la carte DS200TCTGG1A, utilisée pour exécuter des opérations de déclenchement lorsque des défauts du système sont détectés. Les signaux de déclenchement PTR sont pilotés par la carte TCQA sur la base des données générées par le programme de séquence de contrôle (CSP). Ces signaux sont transmis via le COREBUS au moteur d'E/S du cœur R1. La carte STCA dans le noyau R1 écrit ensuite les signaux de déclenchement via le connecteur 3PL sur la carte TCQA, qui les écrit finalement sur la carte TCTG via le connecteur JD.
Les relais PTR utilisent une logique de vote deux sur trois (2/3) au niveau matériel. Même si le même signal est écrit sur les trois relais via le noyau R1, un vote secondaire au niveau matériel est effectué pour garantir la fiabilité de la commande de déclenchement et la résistance aux pannes ponctuelles. Une fois qu'un déclenchement PTR est initié, le CSP génère un signal de déclenchement croisé qui déclenche simultanément les relais ETR.
2. Commande du relais de déclenchement d'urgence (ETR)
Les relais ETR sont contrôlés par les cartes TCEA (canaux X, Y, Z) situées dans le noyau P1 via les connecteurs JLX, JLY et JLZ. Les relais ETR utilisent également une logique de vote deux sur trois (2/3) au niveau matériel : si deux relais sur trois demandent un déclenchement, la carte TCTG déclenche un déclenchement du système en ouvrant et en fermant une série de contacts associés.
Les signaux suivants déclencheront l'action du relais ETR :
Survitesse de l’arbre haute pression et décélération rapide
Survitesse de l’arbre basse pression et décélération rapide
Trajet croisé (issu d'un trajet PTR)
Les signaux de déclenchement ETR sont ensuite écrits sur le bornier PTBA via le connecteur JM pour exécuter les opérations d'arrêt proprement dites.
3. Circuit fermé du disjoncteur du générateur
La carte DS200TCTGG1A intègre la fonctionnalité de contrôle rapproché du disjoncteur du générateur. Les signaux de clôture proviennent de :
Carte STCA (R1 Core) : effectue un calcul de contrôle de synchronisation (vérification de synchronisation) et génère un signal permissif pour fermer le disjoncteur.
Cartes TCEA (noyau P1) : utilisez les signaux PT du bornier PTBA pour effectuer des calculs de synchronisation automatique et générer un signal permissif pour fermer le disjoncteur.
La carte DS200TCTGG1A effectue un vote deux sur trois (2/3) sur les signaux de synchronisation automatique des trois canaux TCEA. Si deux ou trois signaux de synchronisation automatique sont valides et que le signal de contrôle de synchronisation du noyau R1 a également été émis, la carte TCTG envoie un signal d'autorisation pour fermer le disjoncteur à la carte PTBA via les connecteurs JN et JM via les relais K1, K2 et K3.
4. Circuit de déclenchement manuel et externe
La carte DS200TCTGG1A prend en charge les connexions câblées aux déclencheurs externes. Les entrées de contacts normalement fermés peuvent être directement câblées au bornier PTBA, déclenchant un déclenchement lorsque les contacts s'ouvrent. Les boutons d’arrêt d’urgence sont un exemple typique de tels dispositifs.
Ces signaux de déclenchement externes sont lus par la carte TCTG via le connecteur JN et déclenchent les relais K22, K23, K24 et K25 (appelés relais « 4 », correspondant au numéro d'appareil standard ANSI pour Master Protective). Lorsque ces relais sont déclenchés, ils mettent hors tension le bus de protection 24 V CC utilisé par les relais PTR et ETR, les obligeant à déclencher un déclenchement.
Les cartes TCEA surveillent généralement les signaux de déclenchement matériel 1 à 3 pour détecter les événements d'arrêt d'urgence et enregistrer ces événements dans le Control Engine.
5. Boutons-poussoirs de déclenchement matériel
Les boutons-poussoirs de déclenchement matériel peuvent directement mettre hors tension l'alimentation 24 V CC des relais PTR et ETR, permettant ainsi un déclenchement indépendant au niveau matériel qui ne repose pas sur la logique logicielle, améliorant ainsi davantage la sécurité et la fiabilité du système.
6. Synchronisation des relais
La carte DS200TCTGG1A intègre également des relais de synchronisation pour la synchronisation du générateur avec le réseau électrique, garantissant un timing de fermeture précis et évitant tout impact sur le générateur et le réseau.
7. Activation de la pince servo de survitesse d'urgence
La carte comporte un cavalier matériel (J1) utilisé pour appliquer 24 V CC aux sorties servo. Lorsqu'il est activé, ce cavalier fournit une commande de serrage d'asservissement de survitesse d'urgence pour les servovalves un à quatre. Le relais réel pour cette fonction est situé sur la carte TCQC.
III. Architecture matérielle
1. Structure du conseil d'administration
La carte DS200TCTGG1A utilise une structure de carte de circuit imprimé standard et intègre :
Connecteurs d'interface multiples : pour les connexions au cœur P1, au cœur R1 et aux périphériques externes.
Cavaliers matériels : Un cavalier configurable (J1).
Réseau de relais : comprenant les relais PTR, les relais ETR, les relais de synchronisation et les relais « 4 ».
Aucune configuration logicielle : la carte TCTG ne contient aucune configuration logicielle ; toutes les fonctions sont implémentées via une logique matérielle.
2. Description du connecteur
| du connecteur |
Description de la fonction |
| J7W |
Distribue l'alimentation 125 V CC de la carte TCPD dans le noyau P1. |
| JDR |
Lit les signaux de déclenchement PTR de la carte TCQA dans le noyau R1 (relais K10, 13, 16, 19) ; lit les commandes de synchronisation ; lit les signaux du générateur et du bus de la carte PTBA ; connecté en série avec JDS et JDT. |
| JDS |
Lit les signaux de déclenchement PTR de la carte TCQA dans le noyau R1 (relais K11, 14, 17, 20) ; lit les commandes de synchronisation ; lit les signaux du générateur et du bus de la carte PTBA ; connecté en série avec JDR et JDT. |
| JDT |
Lit les signaux de déclenchement PTR de la carte TCQA dans le noyau R1 (relais K12, 15, 18, 21) ; lit les commandes de synchronisation ; lit les signaux du générateur et du bus de la carte PTBA ; connecté en série avec JDR et JDS. |
| JLX |
Lit les signaux de déclenchement ETR du canal X dans le noyau P1 ; alimente les relais ETR K5 et K8 ; alimente le bus de protection 24 Vcc. |
| JLY |
Lit les signaux de déclenchement ETR du canal Y dans le noyau P1 ; alimente les relais ETR K4 et K7 ; alimente le bus de protection 24 Vcc. |
| JLZ |
Lit les signaux de déclenchement ETR du canal Z dans le noyau P1 ; alimente les relais ETR K6 et K9 ; alimente le bus de protection 24 Vcc. |
| JN |
Lit et écrit des signaux sur le bornier PTBA dans le noyau P1, y compris les signaux de fermeture du disjoncteur, les signaux de déclenchement câblés et les signaux d'avertisseur sonore. |
| J.M. |
Lit et écrit des signaux sur le bornier PTBA dans le noyau P1, y compris les signaux de fermeture du disjoncteur et les signaux de déclenchement d'urgence. |
| JT |
Généralement non utilisé. |
3. Cavalier matériel
| du cavalier |
Nom |
Fonction |
| J1 |
Activation de la pince du servo de survitesse d'urgence |
Applique 24 V CC aux sorties servo des servovalves un à quatre (le relais lui-même est situé sur la carte TCQC). |
4. Description du relais
| du type de relais |
de désignation |
Fonction |
| Relais PTR |
K10-K21 |
Relais de déclenchement primaires, déclenchés par le CSP et les défauts de communication. |
| Relais ETR |
K4-K9 |
Relais de déclenchement d'urgence, déclenchés par les cartes TCEA. |
| Synchronisation des relais |
K1-K3 |
Relais de commande de fermeture du disjoncteur du générateur. |
| '4' Relais |
K22-K25 |
Relais de protection principaux ; couper le bus de protection 24 V lors des déclenchements externes filaires. |
IV. Détails de la logique du circuit
1. Circuit de relais ETR
Le circuit de relais ETR constitue la logique de base pour la mise en œuvre des déclenchements d'urgence sur la carte TCTG. Les cartes TCEA (canaux X, Y, Z) du noyau P1 envoient des signaux de déclenchement à la carte TCTG via les connecteurs JLX, JLY et JLZ. Les relais ETR effectuent un vote deux sur trois (2/3) au niveau matériel :
Trois canaux TCEA contrôlent respectivement les relais ETR correspondants.
Si deux ou trois relais demandent un déclenchement, le système déclenche un déclenchement en ouvrant et en fermant une série de contacts associés.
Ce mécanisme de vote au niveau matériel garantit que même en cas de panne d'un seul canal, le système peut toujours répondre correctement aux conditions de déclenchement.
Les conditions qui déclenchent un voyage ETR comprennent :
Survitesse de l’arbre haute pression
Survitesse de l’arbre basse pression
Décélération rapide
Trajet croisé (issu d'un trajet PTR)
Les signaux de déclenchement ETR sont finalement écrits sur le bornier PTBA via le connecteur JM pour exécuter des actions de sécurité telles que la coupure de carburant.
2. Circuit de relais PTR
Le circuit de relais PTR gère les signaux de déclenchement générés par le programme de séquence de contrôle (CSP). Le flux du signal est le suivant :
Le CSP spécifique au site génère un signal de déclenchement.
Le signal est écrit dans le moteur d'E/S du noyau R1 via le COREBUS.
La carte STCA dans le noyau R1 écrit le signal sur la carte TCQA via le connecteur 3PL.
La carte TCQA écrit le signal sur la carte TCTG via le connecteur JD.
Bien que les trois relais PTR reçoivent le même signal de déclenchement via le noyau R1, la carte TCTG effectue toujours un vote deux sur trois (2/3) au niveau matériel pour garantir la fiabilité de la commande de déclenchement. Une fois qu'un déclenchement PTR est initié, le CSP génère un signal de déclenchement croisé qui déclenche simultanément les relais ETR.
3. Circuit fermé du disjoncteur du générateur
La fermeture du disjoncteur du générateur nécessite que deux conditions soient remplies simultanément :
Permissive de synchronisation automatique : calculée par les trois canaux TCEA (X, Y, Z) sur la base des signaux PT provenant du bornier PTBA. Le conseil d'administration du TCTG effectue un vote aux 2/3 sur ces signaux.
Synchronisation du contrôle permissif : calculé par la carte STCA dans le noyau R1.
Ce n'est que lorsque les deux conditions sont remplies que la carte TCTG envoie un signal d'autorisation de fermeture du disjoncteur à la carte PTBA via les relais K1, K2 et K3.
4. Circuit de déclenchement manuel et externe
Les signaux de déclenchement externes (tels que les boutons d'arrêt d'urgence) sont câblés au bornier PTBA. Lorsqu'un contact normalement fermé s'ouvre :
Le connecteur JN lit ce signal.
La carte TCTG déclenche les relais K22-K25 (les relais « 4 »).
Les relais « 4 » mettent hors tension le bus de protection 24 V DC utilisé par les relais PTR et ETR.
Les relais PTR et ETR perdent de la puissance, déclenchant un déclenchement du système.
Cette conception garantit que les signaux de déclenchement externes sont indépendants de la logique logicielle, garantissant ainsi une protection de sécurité indépendante au niveau matériel.
V. Installation et entretien
1. Emplacement de montage
La carte DS200TCTGG1A est installée dans la quatrième position du noyau P1, formant un composant central du système de contrôle Mark V avec d'autres cartes principales.
2. Étapes d'installation
Vérifiez que l'alimentation est coupée : assurez-vous que le système a été mis hors tension et vérifiez qu'il n'y a aucune alimentation sur les circuits à l'aide d'un équipement de test haute tension.
Localisez l'emplacement de la carte : confirmez que le quatrième emplacement du cœur P1 est disponible.
Installez la carte : alignez la carte TCTG avec les guides d'emplacement et poussez-la doucement jusqu'à ce que les connecteurs du fond de panier soient complètement engagés.
Fixez le panneau avant : serrez les vis imperdables en haut et en bas du panneau avant pour fixer la carte.
Connectez les câbles : selon les dessins du système, connectez les connecteurs J7W, JDR, JDS, JDT, JLX, JLY, JLZ, JN, JM, etc.
Configurer le cavalier : réglez le cavalier J1 (activation de la pince de servo de survitesse d'urgence) en fonction des exigences de l'application.
Mise sous tension et vérification : après la mise sous tension, vérifiez le fonctionnement normal de la carte via les diagnostics du système.
3. Étapes de suppression
Vérifiez que l'alimentation est coupée : assurez-vous que le système a été mis hors tension et vérifiez qu'il n'y a aucune alimentation sur les circuits.
Étiqueter les câbles : Étiquetez tous les câbles avec leurs positions de connexion avant de les retirer.
Débranchez les câbles : débranchez soigneusement tous les connecteurs.
Desserrer le panneau avant : desserrez les vis imperdables du panneau avant.
Retirez la carte : retirez doucement la carte TCTG.
4. Recommandations d'entretien
Inspection périodique : vérifiez régulièrement l’état de la carte et l’intégrité des contacts du connecteur.
Précautions antistatiques : portez toujours un bracelet antistatique lorsque vous manipulez la planche. Rangez la planche dans un sac antistatique lorsqu'elle n'est pas utilisée.
Confirmation du cavalier : lors du remplacement d'une carte, assurez-vous que le réglage du cavalier J1 sur la nouvelle carte correspond à celui de l'ancienne carte.
Gestion des pièces de rechange : il est recommandé de conserver au moins une carte TCTG identique sur site comme pièce de rechange afin de minimiser les temps d'arrêt en cas de panne.
VI. Applications
Le tableau de déclenchement de turbine DS200TCTGG1A est largement utilisé dans les scénarios industriels suivants :
Contrôle de turbine à gaz : en tant que composant de protection de sécurité dans les systèmes Mark V, exécutant une coupure de carburant lors de la détection d'une survitesse, d'une décélération rapide et d'autres anomalies.
Contrôle des turbines à vapeur : exécution d'opérations de déclenchement dans les systèmes de protection des turbines à vapeur pour éviter d'endommager les équipements.
Protection du générateur : travailler avec les circuits fermés du disjoncteur du générateur pour obtenir la synchronisation et la protection de la connexion du générateur au réseau.
Centrales électriques à cycle combiné : constituant un composant essentiel des systèmes de protection des turbines dans des configurations à arbres multiples ou à arbre unique.
Systèmes d'entraînement industriels : Fournissent des fonctions de protection de sécurité dans les systèmes de contrôle des grands compresseurs, pompes et autres équipements rotatifs.
