Il DS200TCTGG1A è un Turbine Trip Board progettato da General Electric (GE) per il suo sistema di controllo della turbina Mark V. Appartenente alla serie TCTG (Turbine Trip Board), questa scheda fa parte del gruppo G1 e rappresenta la revisione A (TCTGG1A). È installato nella quarta posizione del nucleo P1 e funge da componente critico per l'implementazione delle funzioni di arresto sicuro all'interno del sistema di controllo della turbina.
La funzione principale della scheda DS200TCTGG1A è quella di azionare le valvole di intercettazione del carburante della turbina, interrompendo rapidamente l'alimentazione del carburante quando vengono rilevate condizioni anomale per proteggere le apparecchiature della turbina. Questa scheda integra più meccanismi logici di sgancio e schemi di protezione di ridondanza, inclusi relè di sgancio primari (PTR) e relè di sgancio di emergenza (ETR), che utilizzano la logica di voto due su tre (2/3) a livello hardware per garantire l'affidabilità dei comandi di sgancio. Inoltre, la scheda incorpora circuiti di chiusura dell'interruttore del generatore, relè di sincronizzazione e interfacce per pulsanti di sgancio hardware.
La scheda DS200TCTGG1A svolge un ruolo fondamentale di protezione della sicurezza all'interno del sistema di controllo Mark V. Riceve segnali di sgancio dal programma di sequenza di controllo (CSP), dalle schede TCEA, dalle schede TCQA e dai pulsanti di sgancio cablati esterni. Dopo aver elaborato questi segnali attraverso una logica ridondante multilivello, invia comandi di intervento alle valvole del carburante e all'interruttore del generatore. Il design di questa scheda riflette il forte impegno di GE nei confronti della sicurezza e dell'affidabilità nelle applicazioni di controllo delle turbine, rendendola adatta per apparecchiature rotanti critiche come turbine a gas e turbine a vapore.
Questo prodotto è ampiamente utilizzato nelle centrali elettriche, negli impianti petrolchimici, nella trasmissione di gas naturale e in altri settori industriali, in particolare nelle applicazioni di controllo delle turbine con rigorosi requisiti di arresto di sicurezza.
II. Funzioni chiave
1. Controllo relè di intervento primario (PTR).
I relè PTR sono una funzione fondamentale della scheda DS200TCTGG1A, utilizzati per eseguire operazioni di sgancio quando vengono rilevati guasti del sistema. I segnali di intervento PTR sono gestiti dalla scheda TCQA in base ai dati generati dal Control Sequence Program (CSP). Questi segnali vengono trasmessi tramite COREBUS al motore I/O nel core R1. La scheda STCA nel core R1 scrive quindi i segnali di sgancio attraverso il connettore 3PL sulla scheda TCQA, che infine li scrive sulla scheda TCTG tramite il connettore JD.
I relè PTR utilizzano la logica di voto due su tre (2/3) a livello hardware. Anche se lo stesso segnale viene scritto su tutti e tre i relè tramite il core R1, viene eseguita una valutazione secondaria a livello hardware per garantire l'affidabilità del comando di sgancio e la resistenza ai guasti singoli. Una volta avviato uno sgancio PTR, il CSP genera un segnale di sgancio incrociato che attiva contemporaneamente i relè ETR.
2. Controllo del relè di sgancio di emergenza (ETR).
I relè ETR sono controllati dalle schede TCEA (canali X, Y, Z) situate nel core P1 tramite i connettori JLX, JLY e JLZ. I relè ETR utilizzano anche la logica di voto due su tre (2/3) a livello hardware: se due relè su tre richiedono uno sgancio, la scheda TCTG attiva uno sgancio del sistema aprendo e chiudendo una serie di contatti correlati.
I seguenti segnali attiveranno l'azione del relè ETR:
Velocità eccessiva dell'albero ad alta pressione e decelerazione rapida
Eccessiva velocità dell'albero a bassa pressione e decelerazione rapida
Viaggio trasversale (originante da un viaggio PTR)
I segnali di intervento dell'ETR vengono poi scritti sulla morsettiera PTBA tramite il connettore JM per eseguire le vere e proprie operazioni di spegnimento.
3. Circuito chiuso dell'interruttore del generatore
La scheda DS200TCTGG1A integra la funzionalità di controllo di prossimità dell'interruttore del generatore. I segnali di chiusura provengono da:
Scheda STCA (R1 Core): esegue un calcolo di controllo di sincronizzazione (controllo di sincronizzazione) e genera un segnale di consenso per chiudere l'interruttore.
Schede TCEA (P1 Core): utilizzare i segnali PT dalla morsettiera PTBA per eseguire calcoli di sincronizzazione automatica e generare un segnale di consenso per chiudere l'interruttore.
La scheda DS200TCTGG1A esegue un voto due su tre (2/3) sui segnali di sincronizzazione automatica provenienti dai tre canali TCEA. Se due o tre segnali di sincronizzazione automatica sono validi ed è stato emesso anche il segnale di controllo della sincronizzazione dal nucleo R1, la scheda TCTG invia un segnale di autorizzazione a chiudere l'interruttore alla scheda PTBA tramite i connettori JN e JM attraverso i relè K1, K2 e K3.
4. Circuito di sgancio manuale ed esterno
La scheda DS200TCTGG1A supporta connessioni cablate a dispositivi di sgancio esterni. Gli ingressi dei contatti normalmente chiusi possono essere cablati direttamente nella morsettiera PTBA, attivando uno sgancio quando i contatti si aprono. I pulsanti di arresto di emergenza sono un tipico esempio di tali dispositivi.
Questi segnali di intervento esterni vengono letti dalla scheda TCTG tramite il connettore JN e attivano i relè K22, K23, K24 e K25 (denominati relè '4', corrispondente al numero di dispositivo standard ANSI per Master Protective). Quando questi relè vengono attivati, diseccitano il bus di protezione a 24 V CC utilizzato dai relè PTR ed ETR, provocandone l'attivazione.
Le schede TCEA in genere monitorano i segnali di intervento hardware da 1 a 3 per rilevare eventi di arresto di emergenza e registrare tali eventi nel motore di controllo.
5. Pulsanti di sgancio hardware
I pulsanti di sgancio hardware possono diseccitare direttamente l'alimentazione a 24 V CC sia dei relè PTR che ETR, ottenendo uno sgancio indipendente a livello hardware che non si basa sulla logica del software, migliorando ulteriormente la sicurezza e l'affidabilità del sistema.
6. Relè di sincronizzazione
La scheda DS200TCTGG1A integra inoltre relè di sincronizzazione per la sincronizzazione del generatore con la rete elettrica, garantendo tempi di chiusura accurati ed evitando impatti sia sul generatore che sulla rete.
7. Abilitazione del morsetto del servo di velocità eccessiva di emergenza
La scheda dispone di un ponticello hardware (J1) utilizzato per applicare 24 V CC alle uscite dei servo. Quando abilitato, questo ponticello fornisce il controllo di emergenza del servomorsetto di velocità eccessiva per le servovalvole da una a quattro. Il relè vero e proprio per questa funzione si trova sulla scheda TCQC.
III. Architettura hardware
1. Struttura del consiglio
La scheda DS200TCTGG1A utilizza una struttura di circuito stampato standard e integra:
Connettori a interfaccia multipla: per collegamenti al core P1, al core R1 e ai dispositivi esterni.
Ponticelli hardware: un ponticello configurabile (J1).
Array di relè: inclusi relè PTR, relè ETR, relè di sincronizzazione e relè '4'.
Nessuna configurazione software: la scheda TCTG non contiene alcuna configurazione software; tutte le funzioni sono implementate tramite logica hardware.
2. Descrizione del connettore
| del connettore |
Descrizione della funzione |
| J7W |
Distribuisce l'alimentazione a 125 V CC dalla scheda TCPD nel core P1. |
| JDR |
Legge i segnali di intervento PTR dalla scheda TCQA nel nucleo R1 (relè K10, 13, 16, 19); legge i comandi di sincronizzazione; legge i segnali del generatore e del bus dalla scheda PTBA; collegato a margherita con JDS e JDT. |
| JDS |
Legge i segnali di intervento PTR dalla scheda TCQA nel nucleo R1 (relè K11, 14, 17, 20); legge i comandi di sincronizzazione; legge i segnali del generatore e del bus dalla scheda PTBA; collegato a margherita con JDR e JDT. |
| JDT |
Legge i segnali di intervento PTR dalla scheda TCQA nel nucleo R1 (relè K12, 15, 18, 21); legge i comandi di sincronizzazione; legge i segnali del generatore e del bus dalla scheda PTBA; collegato a margherita con JDR e JDS. |
| JLX |
Legge i segnali di intervento ETR dal canale X nel core P1; alimenta i relè ETR K5 e K8; alimenta il bus di protezione a 24 V CC. |
| JLY |
Legge i segnali di intervento ETR dal canale Y nel core P1; alimenta i relè ETR K4 e K7; alimenta il bus di protezione a 24 V CC. |
| JLZ |
Legge i segnali di intervento ETR dal canale Z nel core P1; alimenta i relè ETR K6 e K9; alimenta il bus di protezione a 24 V CC. |
| JN |
Legge e scrive segnali sulla morsettiera PTBA nel nucleo P1, inclusi segnali di chiusura dell'interruttore, segnali di intervento del cablaggio e segnali di allarme acustico. |
| JM |
Legge e scrive segnali sulla morsettiera PTBA nel nucleo P1, inclusi segnali di chiusura dell'interruttore e segnali di sgancio di emergenza. |
| JT |
Tipicamente non utilizzato. |
3. Ponticello dell'hardware
| ponticello |
nome |
Funzione |
| J1 |
Abilitazione del morsetto del servo velocità eccessiva di emergenza |
Applica 24 V CC alle uscite servo per le servovalvole da una a quattro (il relè vero e proprio si trova sulla scheda TCQC). |
4. Descrizione del relè
| del tipo di relè |
di designazione |
Funzione |
| Relè PTR |
K10-K21 |
Relè di sgancio primari, attivati da CSP e errori di comunicazione. |
| Relè ETR |
K4-K9 |
Relè di intervento di emergenza, attivati dalle schede TCEA. |
| Relè di sincronizzazione |
K1-K3 |
Relè di controllo chiusura interruttore generatore. |
| '4' Relè |
K22-K25 |
Relè di protezione principale; interrompere il bus di protezione da 24 V durante gli interventi cablati esterni. |
IV. Dettagli sulla logica del circuito
1. Circuito relè ETR
Il circuito relè ETR è la logica centrale per l'implementazione degli interventi di emergenza sulla scheda TCTG. Le schede TCEA (canali X, Y, Z) nel core P1 inviano segnali di sgancio alla scheda TCTG tramite i connettori JLX, JLY e JLZ. I relè ETR eseguono una votazione due su tre (2/3) a livello hardware:
Tre canali TCEA controllano rispettivamente i corrispondenti relè ETR.
Se due o tre relè richiedono uno sgancio, il sistema attiva uno sgancio aprendo e chiudendo una serie di contatti correlati.
Questo meccanismo di voto a livello hardware garantisce che, anche in caso di guasto di un singolo canale, il sistema possa comunque rispondere correttamente alle condizioni di intervento.
Le condizioni che attivano un viaggio ETR includono:
Eccessiva velocità dell'albero ad alta pressione
Eccessiva velocità dell'albero a bassa pressione
Decelerazione rapida
Viaggio trasversale (originante da un viaggio PTR)
I segnali di intervento ETR vengono infine scritti sulla morsettiera PTBA tramite il connettore JM per eseguire azioni di sicurezza come l'interruzione del carburante.
2. Circuito relè PTR
Il circuito relè PTR gestisce i segnali di sgancio generati dal Control Sequence Program (CSP). Il flusso del segnale è il seguente:
Il CSP specifico del sito genera un segnale di intervento.
Il segnale viene scritto nel motore I/O nel core R1 tramite COREBUS.
La scheda STCA nel core R1 scrive il segnale sulla scheda TCQA tramite il connettore 3PL.
La scheda TCQA scrive il segnale sulla scheda TCTG tramite il connettore JD.
Sebbene i tre relè PTR ricevano lo stesso segnale di sgancio tramite il core R1, la scheda TCTG esegue comunque una votazione due su tre (2/3) a livello hardware per garantire l'affidabilità del comando di sgancio. Una volta avviato uno sgancio PTR, il CSP genera un segnale di sgancio incrociato che attiva contemporaneamente i relè ETR.
3. Circuito chiuso dell'interruttore del generatore
La chiusura dell'interruttore del generatore richiede che due condizioni siano soddisfatte contemporaneamente:
Permissiva di sincronizzazione automatica: calcolata dai tre canali TCEA (X, Y, Z) in base ai segnali PT provenienti dalla morsettiera PTBA. Il consiglio del TCTG esprime un voto di 2/3 su questi segnali.
Permissivo controllo sincronizzazione: calcolato dalla scheda STCA nel core R1.
Solo quando entrambe le condizioni sono soddisfatte, la scheda TCTG invia un segnale di consenso alla chiusura dell'interruttore alla scheda PTBA tramite i relè K1, K2 e K3.
4. Circuito di sgancio manuale ed esterno
I segnali di intervento esterni (come i pulsanti di arresto di emergenza) sono cablati sulla morsettiera PTBA. Quando un contatto normalmente chiuso si apre:
Il connettore JN legge questo segnale.
La scheda TCTG attiva i relè K22-K25 (i relè '4').
I relè '4' diseccitano il bus di protezione a 24 V CC utilizzato dai relè PTR ed ETR.
I relè PTR ed ETR perdono potenza, innescando uno sgancio del sistema.
Questo design garantisce che i segnali di intervento esterni siano indipendenti dalla logica del software, ottenendo una protezione di sicurezza indipendente a livello hardware.
V. Installazione e Manutenzione
1. Posizione di montaggio
La scheda DS200TCTGG1A è installata nella quarta posizione del core P1, formando un componente principale del sistema di controllo Mark V insieme ad altre schede core.
2. Passaggi di installazione
Verificare che l'alimentazione sia disattivata: assicurarsi che il sistema sia stato diseccitato e verificare che non vi sia alimentazione su alcun circuito utilizzando apparecchiature di test ad alta tensione.
Individuare lo slot della scheda: verificare che il quarto slot del core P1 sia disponibile.
Installa la scheda: allinea la scheda TCTG alle guide dello slot e spingila delicatamente finché i connettori del backplane non sono completamente agganciati.
Fissare il pannello anteriore: serrare le viti prigioniere nella parte superiore e inferiore del pannello anteriore per fissare la scheda.
Collegare i cavi: secondo i disegni del sistema, collegare i connettori J7W, JDR, JDS, JDT, JLX, JLY, JLZ, JN, JM, ecc.
Configurare il ponticello: impostare il ponticello J1 (Abilitazione morsetto servo velocità eccessiva di emergenza) in base ai requisiti dell'applicazione.
Accensione e verifica: dopo l'accensione, verificare il normale funzionamento della scheda tramite la diagnostica del sistema.
3. Passaggi di rimozione
Verificare che l'alimentazione sia disattivata: assicurarsi che il sistema sia stato diseccitato e verificare che non vi sia alimentazione su alcun circuito.
Etichettare i cavi: etichettare tutti i cavi con le rispettive posizioni di connessione prima della rimozione.
Scollegare i cavi: scollegare con attenzione tutti i connettori.
Allentare il pannello anteriore: allentare le viti prigioniere sul pannello anteriore.
Rimuovere la scheda: estrarre delicatamente la scheda TCTG.
4. Raccomandazioni per la manutenzione
Ispezione periodica: controllare regolarmente lo stato della scheda e l'integrità dei contatti del connettore.
Precauzioni antistatiche: indossare sempre un braccialetto con messa a terra quando si maneggia la tavola. Conservare la tavola in una borsa antistatica quando non viene utilizzata.
Conferma del ponticello: quando si sostituisce una scheda, assicurarsi che l'impostazione del ponticello J1 sulla nuova scheda corrisponda a quella della vecchia scheda.
Gestione delle parti di ricambio: si consiglia di mantenere almeno una scheda TCTG identica in loco come ricambio per ridurre al minimo i tempi di fermo in caso di guasto.
VI. Applicazioni
Il Turbine Trip Board DS200TCTGG1A è ampiamente utilizzato nei seguenti scenari industriali:
Controllo della turbina a gas: come componente di protezione di sicurezza nei sistemi Mark V, esegue l'interruzione del carburante al rilevamento di velocità eccessiva, decelerazione rapida e altre anomalie.
Controllo della turbina a vapore: esecuzione di operazioni di intervento nei sistemi di protezione della turbina a vapore per prevenire danni alle apparecchiature.
Protezione del generatore: lavorare con i circuiti chiusi dell'interruttore del generatore per ottenere la sincronizzazione e la protezione per la connessione del generatore alla rete.
Centrali elettriche a ciclo combinato: fungono da componente principale dei sistemi di protezione delle turbine in configurazioni multialbero o monoalbero.
Sistemi di azionamento industriale: forniscono funzioni di protezione di sicurezza nei sistemi di controllo per compressori di grandi dimensioni, pompe e altre apparecchiature rotanti.
