वीटीयूआर टर्बाइन विशिष्ट प्राथमिक ट्रिप प्रणाली मार्क VI गैस और भाप टरबाइन नियंत्रण प्रणाली का एक मुख्य सुरक्षात्मक घटक है, जिसे टरबाइन इकाइयों के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए रक्षा की पहली पंक्ति के रूप में डिज़ाइन किया गया है। IS200VTURH1B इस प्रणाली के भीतर एक महत्वपूर्ण टर्मिनल बोर्ड है, जो मुख्य VTUR नियंत्रण बोर्ड और फ़ील्ड सेंसर/एक्चुएटर्स के बीच इंटरफ़ेस हब के रूप में कार्य करता है। यह गति, वोल्टेज और लौ की स्थिति जैसे महत्वपूर्ण संकेतों को एकत्र करने और नियंत्रक से ट्रिप निष्पादित करने और आदेशों को सिंक्रनाइज़ करने के लिए जिम्मेदार है। अपनी उच्च विश्वसनीयता, तीव्र प्रतिक्रिया और व्यापक निदान के लिए जानी जाने वाली इस प्रणाली का व्यापक रूप से ऊर्जा और औद्योगिक क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है जहां उच्चतम सुरक्षा मानकों की आवश्यकता होती है।
2. मुख्य कार्य एवं विस्तृत सिद्धांत
IS200VTURH1B टर्मिनल बोर्ड टर्बाइनों के लिए बहुस्तरीय, अनावश्यक सुरक्षा और नियंत्रण प्रणाली को लागू करने के लिए मुख्य VTUR बोर्ड के साथ मिलकर काम करता है।
2.1 प्राथमिक ओवरस्पीड सुरक्षा और गति माप
यह वीटीयूआर प्रणाली का सबसे महत्वपूर्ण सुरक्षा कार्य है, जिसे टरबाइन की गति को यांत्रिक डिजाइन सीमा से अधिक होने से रोकने और भयावह विफलता से बचने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
तकनीकी सिद्धांत:
सिग्नल अधिग्रहण: सिस्टम IS200VTURH1B टर्मिनल बोर्ड के माध्यम से चार स्वतंत्र निष्क्रिय चुंबकीय गति पिकअप से जुड़ता है। ये सेंसर टरबाइन शाफ्ट के साथ घूमने वाले साठ-टूथ स्पीड व्हील के नजदीक लगाए गए हैं। वैकल्पिक दांत और गैप चुंबकीय प्रवाह को बदलते हैं, जिससे गति के समानुपाती आवृत्ति के साथ एक एसी वोल्टेज सिग्नल उत्पन्न होता है। यह डिज़ाइन लाभप्रद है क्योंकि इसमें किसी बाहरी शक्ति की आवश्यकता नहीं है, यह मजबूत है, और इसमें मजबूत शोर प्रतिरोधक क्षमता है।
सिग्नल प्रोसेसिंग: सेंसर से कमजोर साइनसॉइडल सिग्नल परिरक्षित केबलों के माध्यम से IS200VTURH1B और फिर VTUR मुख्य बोर्ड तक प्रेषित होते हैं। वीटीयूआर में डिजिटल सर्किट में पल्स रेट शामिल होता है, जो पहले सिग्नल को फ़िल्टर करता है (उच्च-आवृत्ति शोर को हटाता है), इसे क्लैंप करता है (बाद के सर्किट की सुरक्षा के लिए वोल्टेज आयाम को सीमित करता है), और एसी कपलिंग लागू करता है (डीसी ऑफसेट को हटाता है)। एक श्मिट ट्रिगर फिर साइन तरंग को एक वर्ग तरंग पल्स ट्रेन में परिवर्तित करता है, जहां प्रत्येक पल्स एक दांत के गुजरने का प्रतिनिधित्व करता है।
गति गणना और वोटिंग: नियंत्रक (वीसीएमआई) पल्स आवृत्ति को मापकर वास्तविक समय गति (आरपीएम) की गणना करता है। टीएमआर (ट्रिपल मॉड्यूलर रिडंडेंट) प्रणाली में, तीन नियंत्रक मॉड्यूल स्वतंत्र रूप से गति की गणना करते हैं, और एक औसत मूल्य चयन किया जाता है - तीन रीडिंग के मध्य मूल्य का उपयोग नियंत्रण और सुरक्षा के लिए अंतिम वैध गति के रूप में किया जाता है। यह तंत्र किसी एक मॉड्यूल या सेंसर में विफलता को सहन कर सकता है, जिससे सिस्टम की विश्वसनीयता काफी बढ़ जाती है।
ओवरस्पीड ट्रिप लॉजिक: प्राथमिक ओवरस्पीड ट्रिप गणना मुख्य रूप से नियंत्रक में की जाती है। नियंत्रक पूर्व निर्धारित ओवरस्पीड ट्रिप सेटपॉइंट के विरुद्ध वोट की गई औसत गति की तुलना करता है। एक बार जब गति निर्धारित बिंदु से अधिक हो जाती है, तो नियंत्रक तुरंत एक ट्रिप सिग्नल उत्पन्न करता है। यह सिग्नल वीटीयूआर बोर्ड को भेजा जाता है, जो फिर टीआरपीएक्स ट्रिप टर्मिनल बोर्ड पर प्राथमिक ट्रिप रिले को चलाता है। ये रिले इमरजेंसी ट्रिप सोलनॉइड्स (ईटीडी) के पावर सर्किट को नियंत्रित करते हैं। रिले डी-एनर्जाइजेशन के कारण सोलनॉइड का दबाव कम हो जाता है, जिससे यांत्रिक हाइड्रोलिक प्रणाली तेजी से टरबाइन के ईंधन या भाप वाल्व को बंद कर देती है, जिससे शटडाउन हो जाता है।
2.2 तेज़ ओवरस्पीड ट्रिप
गैस टर्बाइन जैसे अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें बेहद तेज़ प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है, मानक प्राथमिक ओवरस्पीड सुरक्षा पर्याप्त तेज़ नहीं हो सकती है। इसलिए, वीटीयूआर एक फास्ट ओवरस्पीड ट्रिप एल्गोरिदम को शामिल करता है जो सीधे वीटीयूआर हार्डवेयर पर चलता है, नियंत्रक को बायपास करता है और ट्रिप प्रतिक्रिया समय को 30 मिलीसेकंड या उससे कम कर देता है।
तकनीकी सिद्धांत:
पीआर_सिंगल (पल्स रेट - सिंगल): यह एल्गोरिदम दो अनावश्यक स्पीड सेंसर सिग्नल को दो अनावश्यक वीटीयूआर बोर्डों में विभाजित करता है। प्रत्येक बोर्ड स्वतंत्र ओवरस्पीड निर्णय लेने के लिए अपने एकल सेंसर सिग्नल का उपयोग करता है। सिस्टम तभी चालू रहता है जब कोई भी बोर्ड यात्रा को ट्रिगर नहीं करता है। यह सेंसर और वीटीयूआर बोर्ड दोनों स्तरों पर अतिरेक प्रदान करता है और एलएम श्रृंखला गैस टर्बाइनों के लिए पसंदीदा एल्गोरिदम है।
पीआर_मैक्स (पल्स रेट - अधिकतम): यह एल्गोरिदम दो अनावश्यक स्पीड सेंसर सिग्नल को एक वीटीयूआर बोर्ड से जोड़ता है। बोर्ड लगातार गति मानों की तुलना करता है और ओवरस्पीड निर्णय के लिए हमेशा दो गतियों में से उच्चतम गति का उपयोग करता है। यह विधि 'टूटे हुए शाफ्ट' या गंभीर मंदी के मामलों में ट्रिप विफलता से प्रभावी ढंग से बचाती है जहां एक सेंसर सिग्नल विफल हो जाता है या गलती से गिर जाता है, जबकि एकल सेंसर विफलता से होने वाली उपद्रव यात्राओं से भी बचाता है।
एल्गोरिदम विकल्प: वीटीयूआर दो तेज़ यात्रा एल्गोरिदम प्रदान करता है।
हार्डवेयर इंटरलॉक: फास्ट ट्रिप सिग्नल वीटीयूआर बोर्ड पर समर्पित आउटपुट (पीटीआर1 से पीटीआर6) के माध्यम से जारी किया जाता है और ओआर-गेट लॉजिक के माध्यम से प्राथमिक ट्रिप रिले सर्किट से जुड़ा होता है। यह सुनिश्चित करता है कि ट्रिप रिले सक्रिय हो जाएंगे चाहे मानक प्राथमिक ट्रिप ट्रिगर हो या तेज़ ट्रिप।
2.3 शाफ्ट वोल्टेज और करंट मॉनिटरिंग
यह फ़ंक्शन टरबाइन-जनरेटर बीयरिंग को शाफ्ट धाराओं के कारण होने वाले विद्युत क्षरण क्षति से बचाता है।
तकनीकी सिद्धांत:
एसी टेस्ट: आर नियंत्रक द्वारा शुरू किया गया, यह शाफ्ट वोल्टेज माप सर्किट में 1 किलोहर्ट्ज़ परीक्षण सिग्नल इंजेक्ट करता है। स्वस्थ एस और टी नियंत्रकों को इस विशिष्ट आवृत्ति ऑफसेट का पता लगाना चाहिए। यह परीक्षण वीटीयूआर से माप बिंदु तक पूरे सर्किट की अखंडता की पुष्टि करता है।
डीसी परीक्षण: आर नियंत्रक द्वारा भी शुरू किया गया, यह बाहरी शाफ्ट-टू-ग्राउंड लूप पर 5 वी डीसी वोल्टेज लागू करता है और परिणामी डीसी करंट को मापता है। लूप प्रतिरोध की गणना करके, सिस्टम यह निर्धारित कर सकता है कि ब्रश संपर्क प्रतिरोध ( ब्रश सीमा ) और शंट लूप ( शंट सीमा ) सामान्य सीमा के भीतर हैं या नहीं। अत्यधिक उच्च प्रतिरोध आमतौर पर ब्रश के खराब होने, खराब संपर्क या खुले सर्किट का संकेत देता है।
घटना और खतरा: टरबाइन संचालन के दौरान, भाप चार्जिंग (ब्लेड पर पानी की बूंदों का टकराव), जनरेटर क्षेत्र तरंग, या चुंबकीय सर्किट विषमता के कारण जमीन के सापेक्ष रोटर शाफ्ट पर वोल्टेज बन सकता है। जब यह वोल्टेज असर वाली तेल फिल्म को तोड़ने के लिए पर्याप्त रूप से जमा हो जाता है, तो तात्कालिक डिस्चार्ज धाराएं उत्पन्न होती हैं, जिससे असर दौड़ और गेंदों पर विद्युत क्षरण होता है (जिसे फ्रॉस्टिंग के रूप में जाना जाता है), अंततः असर विफलता का कारण बनता है।
निगरानी प्रणाली: शाफ्ट पर स्थापित कार्बन ब्रश शाफ्ट वोल्टेज को VTURH1B टर्मिनल बोर्ड तक निर्देशित करते हैं। सिस्टम शाफ्ट-टू-ग्राउंड वोल्टेज और ब्रश के माध्यम से बहने वाले शाफ्ट करंट दोनों की निगरानी करता है (एक सटीक शंट अवरोधक पर वोल्टेज ड्रॉप के माध्यम से मापा जाता है)। यह सुनिश्चित करने के लिए कि मूल शाफ्ट ग्राउंडिंग सिस्टम प्रभावित न हो, वीटीयूआर उच्च-प्रतिबाधा उपकरण सर्किट का उपयोग करता है।
स्व-नैदानिक परीक्षण:
2.4 फ्लेम डिटेक्शन
गैस टरबाइन अनुप्रयोगों में, वीटीयूआर आठ गीजर-मुलर फ्लेम डिटेक्टरों की निगरानी के लिए टीआरपीजी बोर्ड के साथ काम करता है।
तकनीकी सिद्धांत:
डिटेक्टर ऑपरेशन: लौ की अनुपस्थिति में, डिटेक्टर का आंतरिक संधारित्र 335 वी डीसी आपूर्ति वोल्टेज पर चार्ज होता है। जब पराबैंगनी विकिरण मौजूद होता है, तो डिटेक्टर के भीतर की गैस आयनीकृत हो जाती है, जिससे संधारित्र टीआरपीजी बोर्ड के माध्यम से तेजी से डिस्चार्ज हो जाता है।
सिग्नल प्रोसेसिंग: वीटीयूआर और टीआरपीजी प्रत्येक डिस्चार्ज इवेंट को वोल्टेज पल्स में परिवर्तित करते हैं। उच्च लौ की तीव्रता उच्च डिस्चार्ज आवृत्ति की ओर ले जाती है, जिसमें पल्स आवृत्ति रेंज 0 से 1000 पल्स प्रति सेकंड होती है। वीटीयूआर 40-मिलीसेकंड विंडो पर दालों की गणना करता है और लौ की उपस्थिति और तीव्रता निर्धारित करने के लिए पल्स दर की तुलना एक निर्धारित बिंदु से करता है। वोल्टेज पल्स को सभी तीन नियंत्रक मॉड्यूल (आर, एस, टी) तक प्रसारित किया जाता है, जिससे अनावश्यक सुरक्षा सुनिश्चित होती है।
2.5 स्वचालित सिंक्रनाइज़ेशन
यह फ़ंक्शन सुचारू, शॉक-मुक्त कनेक्शन (मुख्य सर्किट ब्रेकर को बंद करना) के लिए स्वचालित रूप से जनरेटर की स्थिति को पावर ग्रिड से मेल खाता है।
तकनीकी सिद्धांत:
K25P (सिंक्रोनाइज़िंग सीक्वेंस परमिसिव): VTUR से, यह जाँचता है कि टरबाइन की अपनी अनुक्रम स्थिति सिंक्रोनाइज़ेशन की अनुमति देती है या नहीं।
K25 (ऑटो सिंक रिले): VTUR से, यह शून्य-वोल्टेज क्रॉसिंग तकनीकों को नियोजित करता है और ब्रेकर बंद होने के समय की भरपाई करता है। यह ब्रेकर को बंद करने के सटीक क्षण की भविष्यवाणी करता है ताकि जब चरण अंतर शून्य के करीब हो, तो संपर्क यांत्रिक देरी के लिए जिम्मेदार हो।
K25A (सिंक चेक रिले): VPRO सुरक्षा बोर्ड से, यह एक स्वतंत्र बैकअप के रूप में कार्य करता है। यह एक निश्चित सिंक्रनाइज़ेशन विंडो (आमतौर पर ±10° चरण अंतर, ±0.27 हर्ट्ज आवृत्ति अंतर) के विरुद्ध जांच करता है। इसके संपर्क तभी बंद होते हैं जब सभी पैरामीटर इस विंडो के भीतर हों।
सिग्नल इनपुट: जनरेटर और बस वोल्टेज को एकल-चरण संभावित ट्रांसफार्मर (पीटी) के दो सेटों के माध्यम से लाया जाता है, जिन्हें वीटीयूआरएच1बी बोर्ड पर माप के लिए लगभग 115 वी एसी सिग्नल तक नीचे ले जाया जाता है।
तुल्यकालन प्रक्रिया:
ट्रिपल परमिसिव और ब्रेकर क्लोजर: स्वचालित क्लोजर कमांड जारी करने के लिए तीन स्वतंत्र कार्यों की एक साथ अनुमति की आवश्यकता होती है:
समापन और प्रतिक्रिया: जब सभी तीन अनुमतियां संतुष्ट हो जाती हैं, तो वीटीयूआर मुख्य जनरेटर ब्रेकर को बंद करने का आदेश जारी करता है। ब्रेकर से ही 52G/एक सहायक संपर्क (मध्यवर्ती रिले नहीं) वास्तविक समापन समय को सिस्टम में वापस फीड करता है, जिसका उपयोग भविष्य में समापन की भविष्यवाणियों को अनुकूलित करने के लिए किया जाता है।
फ़्रिक्वेंसी मिलान (गति समायोजन): वीटीयूआर जनरेटर और बस आवृत्तियों की तुलना करता है, जनरेटर की गति को ग्रिड के साथ तालमेल में समायोजित करने के लिए नियंत्रक के माध्यम से गवर्नर सिस्टम को भेजे गए 'बढ़ाएँ' या 'कम' गति कमांड उत्पन्न करता है।
वोल्टेज मिलान (उत्तेजना समायोजन): वीटीयूआर जनरेटर और बस वोल्टेज की तुलना करता है, जनरेटर फ़ील्ड करंट को समायोजित करने के लिए यूडीएच नेटवर्क के माध्यम से EX2000 उत्तेजना प्रणाली को कमांड भेजता है, वोल्टेज को ग्रिड से मेल कराता है।
चरण सिंक्रनाइज़ेशन: वीटीयूआर जनरेटर और बस वोल्टेज तरंगों के शून्य-क्रॉसिंग बिंदुओं को सटीक रूप से कैप्चर करता है, उनके बीच वास्तविक समय चरण अंतर की गणना करता है।
3. हार्डवेयर इंटरफ़ेस और इंस्टालेशन
4. निदान एवं रखरखाव
वीटीयूआर प्रणाली में व्यापक ऑनलाइन डायग्नोस्टिक्स की सुविधा है।
फ्रंट पैनल एलईडी संकेत: रन (ऑपरेटिंग - फ्लैशिंग ग्रीन), फेल (फॉल्ट - सॉलिड रेड), स्टेटस (सामान्य - ऑफ, डायग्नोस्टिक अलार्म - स्टेडी ऑरेंज)।
मुख्य नैदानिक आइटम:
रिले ड्राइवर/फीडबैक बेमेल: ट्रिप रिले कमांड सिग्नल की तुलना उसकी वास्तविक फीडबैक स्थिति से करता है।
सोलनॉइड पावर अनुपस्थित: टीआरपीएक्स बोर्ड पर ट्रिप सर्किट पावर की निगरानी करता है।
फ्लेम डिटेक्टर वोल्टेज असामान्य: मॉनिटर करता है कि 335 वी डीसी आपूर्ति सहनशीलता (314.9 वी - 355.1 वी) के भीतर है या नहीं।
रिले को धीमा या लॉक किया गया सिंक्रनाइज़ करना: रिले K25, K25A और K25P के सक्रियण समय पर नज़र रखता है।
टर्मिनल बोर्ड की पहचान: हार्डवेयर संगतता को सत्यापित करने और कनेक्शन को सही करने, गलत कॉन्फ़िगरेशन को रोकने के लिए टर्मिनल बोर्ड (उदाहरण के लिए, TTURH1B) पर आईडी चिप को पढ़ता है।
दोष प्रबंधन: सभी नैदानिक जानकारी एक समग्र L3DIAG_VTUR अलार्म को ट्रिगर करती है। विशिष्ट दोष कोड और संभावित कारणों को एचएमआई पर देखा जा सकता है, जिससे रखरखाव कर्मियों को समस्या का शीघ्र पता लगाने में मार्गदर्शन मिलता है।
