L'IS200VTURH2B est une carte de commande de déclenchement primaire à double emplacement hautes performances au sein du système de commande de turbine GE Mark VI. En tant que version avancée de la gamme de produits VTUR, il est spécifiquement conçu pour les unités de turbine complexes ou à grande échelle (telles que certaines grandes turbines à gaz ou à vapeur) qui nécessitent une redondance plus élevée et une plus grande capacité de déclenchement. L'IS200VTURH2B hérite de toutes les fonctions de protection de base de la série VTUR, y compris la protection primaire contre la survitesse, la synchronisation automatique, la surveillance de l'arbre et la détection de flamme. Son principal avantage réside dans sa capacité à piloter jusqu'à six solénoïdes de déclenchement d'urgence (ETD) via deux borniers TRPx indépendants, prenant en charge une isolation des signaux et un vote plus complets au sein d'une architecture triple redondante modulaire (TMR), fournissant ainsi la barrière de protection ultime pour les actifs critiques.
2. Fonctions de base et principes détaillés
L'IS200VTURH2B partage les mêmes principes fonctionnels fondamentaux avec l'IS200VTURH1B, mais son architecture matérielle améliorée étend ses capacités. Ce qui suit développe ses fonctions et ses principes, en notant les points communs et les différences avec le H1B, le cas échéant.
2.1 Protection primaire contre la survitesse et mesure de la vitesse
C'est la mission principale de toutes les cartes VTUR. Le principe de mesure de l'IS200VTURH2B est identique à celui du H1B, mais il offre des avantages au niveau du système.
Principe technique :
Acquisition et traitement du signal : comme le H1B, l'IS200VTURH2B reçoit les signaux de quatre capteurs de vitesse magnétiques passifs via son bornier connecté (par exemple, TTURH1B). Ces capteurs surveillent une roue de vitesse à soixante dents sur l'arbre de la turbine. La rotation de la roue provoque des changements de flux magnétique, générant un signal de tension alternative avec une fréquence strictement proportionnelle à la vitesse. Le signal est envoyé au VTURH2B via le bornier et subit un processus identique de filtrage, de serrage, de couplage CA et de mise en forme d'impulsion, pour finalement être converti en une onde carrée propre pour le traitement numérique.
Calcul de vitesse et vote (TMR Advantage) : Dans un système TMR, chacun des trois racks de contrôleurs (R, S, T) est équipé d'une carte VTUR (qui peut être une IS200VTURH1B ou une IS200VTURH2B). Chaque carte VTUR envoie ses quatre signaux de vitesse traités au contrôleur correspondant (VCMI) via le bus VME. Les trois contrôleurs calculent indépendamment la vitesse et effectuent une sélection de valeur médiane pour déterminer la vitesse finale valide avec la plus grande fiabilité du système. La conception à double emplacement du VTURH2B lui permet de s'intégrer plus naturellement dans les systèmes TMR, offrant une prise en charge d'interface puissante et égale pour les trois racks.
Logique de déclenchement en cas de survitesse : La logique de décision de déclenchement en cas de survitesse principale est exécutée par le logiciel du contrôleur. Lorsque la vitesse votée dépasse le point de consigne de déclenchement en cas de survitesse prédéfini, le contrôleur génère un signal de déclenchement. Ce signal est renvoyé à la carte VTUR, qui pilote ensuite les relais sur son(ses) bornier(s) de déclenchement TRPx associé(s). C'est la première différence clé entre le VTURH2B et le H1B : le VTURH1B ne peut se connecter qu'à une seule carte TRPx, pilotant trois ETD ; tandis que le VTURH2B peut se connecter à deux cartes TRPx (par exemple, une sur l'interface J4 et une sur l'interface J4A), pilotant ainsi jusqu'à six ETD. Cela fournit une prise en charge d'interface directe pour les systèmes hydrauliques complexes avec plusieurs circuits de déclenchement indépendants, améliorant considérablement la redondance et la fiabilité du système de déclenchement.
2.2 Déclenchement rapide en cas de survitesse
Pour répondre aux exigences de vitesse de réponse extrême d'applications telles que les turbines à gaz, le VTURH2B intègre également des algorithmes matériels de déclenchement rapide en cas de survitesse.
Principe technique :
Options d'algorithme : L'IS200VTURH2B prend en charge les deux mêmes algorithmes de déclenchement rapide que le H1B : PR_Single et PR_Max. Les détails opérationnels de ces algorithmes, y compris la redondance au niveau capteur/carte de PR_Single et la conception anti-nuisance/défaillance de déclenchement de PR_Max, sont cohérents sur les deux cartes.
Verrouillage matériel et capacité étendue : le signal de déclenchement rapide est généré au sein de la carte VTUR et émis via des points de sortie dédiés (PTR1 à PTR6). L'un des principaux avantages du VTURH2B est sa prise en charge native des six sorties PTR. Ces sorties peuvent être affectées de manière flexible aux deux cartes TRPx. Par exemple, PTR1-PTR3 peut être attribué aux trois ETD pilotés par la première carte TRPx, et PTR4-PTR6 aux trois autres ETD pilotés par la deuxième carte TRPx. Cette architecture permet aux concepteurs de systèmes de répartir la fonction de déclenchement rapide sur différentes boucles hydrauliques ou zones de protection, obtenant ainsi une isolation physique et une redondance des chemins de déclenchement, une capacité inégalée par le VTURH1B à chemin unique.
2.3 Surveillance de la tension et du courant de l'arbre
L'IS200VTURH2B est identique à l'IS200VTURH1B en termes de principe de surveillance, de méthodes de test (tests AC et DC) et de spécifications des paramètres pour cette fonction. Les signaux d'entrée de tension et de courant de l'arbre sont connectés via le bornier et mesurés avec une haute précision par le VTURH2B à des fins de jugement, mettant en garde contre d'éventuels dommages causés par l'érosion électrique aux roulements. Ses tests d'autodiagnostic sont également menés par le contrôleur R, garantissant l'intégrité du circuit de surveillance.
2.4 Détection de flamme
Principe technique : L'IS200VTURH2B fonctionne avec la carte TRPG pour surveiller l'état des détecteurs de flamme Geiger-Müller. La fréquence de charge/décharge des détecteurs reflète l'intensité de la flamme. Il s'agit cependant d'une différence notable entre l'IS200VTURH2B et le H1B : bien qu'il s'agisse d'une carte à double emplacement plus puissante, l'IS200VTURH2B ne prend toujours en charge que la connexion à une seule carte TRPG, soit un maximum de huit détecteurs de flammes. La documentation indique explicitement « VTURH2... mais n'accepte que huit détecteurs de flamme. » Cela signifie que dans les applications nécessitant plus de huit détecteurs de flamme pour de très grandes chambres de combustion, l'IS200VTURH2B n'offre pas de capacités étendues, restant cohérent avec le VTURH1B. Les signaux d'impulsion de tous les détecteurs de flammes sont distribués de la même manière aux trois modules de contrôleur pour assurer une redondance de protection.
2.5 Synchronisation automatique
La mise en œuvre de la fonction de synchronisation automatique dans le VTURH2B est complètement identique à celle de l'IS200VTURH1B, sans aucune différence.
Principe technique : Les tensions du générateur et du bus sont amenées via des transformateurs de potentiel (PT) au bornier TTUR. L'IS200VTURH2B est chargé de mesurer avec précision l'amplitude, la fréquence et la différence de phase de ces tensions. En mode automatique, il se coordonne avec le contrôleur et le système d'excitation (EX2000), envoyant des commandes via l'Unit Data Highway (UDH) pour ajuster la vitesse et la tension de l'unité jusqu'à ce que les conditions de synchronisation soient remplies. La commande de fermeture finale nécessite l'autorisation conjointe de trois fonctions indépendantes : K25P (Autorisation de séquence de synchronisation), K25 (Relais de synchronisation automatique) et K25A (Relais de vérification de synchronisation). Après la fermeture, le système utilise le contact 52G/a du disjoncteur pour obtenir le temps de fermeture réel pour l'optimisation de l'algorithme. L’ensemble des exigences en matière de logique de synchronisation et de précision sont uniformes dans les deux tableaux.
3. Comparaison détaillée : IS200VTURH2B contre IS200VTURH1B
Le tableau suivant résume clairement les principales différences entre les deux conseils :
| Dimension de comparaison |
IS200VTURH1B |
IS200VTURH2B |
Analyse des différences et de l'impact |
| Version de la carte et taille physique |
Version à emplacement unique |
Version à double emplacement |
L'IS200VTURH2B occupe deux emplacements dans le rack VME, nécessitant plus d'espace physique. |
| Capacité d'entraînement du solénoïde de déclenchement (ETD) |
Pilote jusqu'à 3 ETD (via 1 carte TRPx) |
Pilote jusqu'à 6 ETD (via 2 cartes TRPx) |
C'est la différence la plus fondamentale. Le H2B offre une capacité de sortie de déclenchement double, adaptée aux systèmes nécessitant davantage de solénoïdes de déclenchement ou une isolation physique complète des circuits de déclenchement pour une redondance élevée. |
| Quantité de support pour détecteur de flamme |
Jusqu'à 8 (via 1 carte TRPG) |
Jusqu'à 8 (via 1 carte TRPG) |
Bien qu'il soit plus puissant, la capacité de détection de flamme du H2B n'est pas augmentée. Pour les applications nécessitant plus de 8 détecteurs de flammes, les deux cartes nécessitent des solutions supplémentaires. |
| Architecture système et redondance |
Convient aux systèmes Simplex et TMR, offrant une redondance standard. |
Plus axé sur l’amélioration de la redondance et des capacités de sortie au sein des systèmes TMR. |
La double prise en charge TRPx du H2B permet la construction d'architectures de déclenchement plus complexes et plus fiables au sein des systèmes TMR, par exemple en fournissant une capacité de charge plus équilibrée pour les trois racks de contrôleurs. |
| Application cible |
Convient à la plupart des turbines à gaz/vapeur de taille moyenne, petite ou de configuration standard. |
Convient aux unités de turbine de grande taille, complexes ou spéciales à haute fiabilité, en particulier celles dotées de systèmes hydrauliques conçus avec plusieurs solénoïdes de déclenchement indépendants. |
La sélection dépend des besoins spécifiques de l'application et du niveau de redondance requis du système de déclenchement. |
Résumé des différences : L'IS200VTURH2B est essentiellement une version améliorée de l'IS200VTURH1B en termes de capacité de sortie de déclenchement et d'extensibilité du système. En sacrifiant un emplacement de rack supplémentaire, il acquiert la capacité de piloter davantage de solénoïdes de déclenchement, offrant ainsi une redondance de protection inégalée pour les unités de turbine de premier plan. Cependant, dans les fonctions d'entrée comme la détection de flamme, il maintient le même niveau que le H1B.
4. Interface matérielle et installation
Carte de contrôle principale IS200VTURH2B : En tant que carte à double emplacement, son installation nécessite deux emplacements consécutifs dans le rack VME. Les connecteurs incluent J3 et J5 pour connecter le bornier (par exemple, TTURH1B) et J4 et J4A pour connecter les borniers de déclenchement (TRPx). La présence de J4A est essentielle pour prendre en charge la deuxième carte TRPx.
Installation : Le processus d'installation est similaire à celui d'une carte à un seul emplacement mais nécessite de garantir un espace pour deux emplacements. De même, le rack doit être mis hors tension, la carte insérée et les leviers et vis imperdables serrés.
5. Diagnostic et maintenance
L'IS200VTURH2B possède des capacités de diagnostic complètes identiques à l'IS200VTURH1B.
Indication LED du panneau avant : RUN (vert clignotant), FAIL (rouge fixe), STATUT (orange fixe indique une alarme de diagnostic).
Portée du diagnostic : couvre l'inadéquation du pilote de relais/retour, la perte de puissance du solénoïde, l'anomalie de tension du détecteur de flamme, les défauts de relais de synchronisation, les erreurs de reconnaissance d'identification du bornier, etc.
Association de diagnostic améliorée : grâce à la prise en charge de deux cartes TRPx, les informations de diagnostic du VTURH2B peuvent localiser plus précisément la source d'un défaut. Par exemple, il peut indiquer clairement s'il s'agit d'un problème d'alimentation avec la première carte TRPx (associée aux ETD 1 à 3) ou d'un défaut de retour de relais avec la deuxième carte TRPx (associée aux ETD 4 à 6).
