IS220PTURH1B è un pacchetto I/O di viaggio primario specifico per turbina utilizzato nei sistemi di controllo Mark VIe e Mark VIeS di GE. Si tratta di un modello della serie PTUR, contenente una scheda processore BPPC funzionalmente compatibile che richiede la suite software ControlST V04.07 o successiva. Questo modulo funge da interfaccia elettrica tra le morsettiere di controllo della turbina (ad esempio, TTURH1C, TRPAH1A, STURHxA) e una o due reti Ethernet I/O, agendo come componente principale per l'implementazione di funzioni critiche di protezione e controllo della turbina.
IS220PTURH1B è progettato specificamente per gestire segnali essenziali per il funzionamento sicuro e stabile delle turbine a vapore e a gas, inclusi il monitoraggio della velocità, la sincronizzazione automatica (sincronizzazione), il monitoraggio della tensione/corrente dell'albero e (se utilizzato con la morsettiera TRPG) il rilevamento della fiamma. Il suo obiettivo finale è quello di azionare in modo affidabile l'interruttore principale e i solenoidi di sgancio primario, garantendo un rapido arresto dell'unità in condizioni pericolose come la velocità eccessiva. Il modulo supporta configurazioni di sistema sia Simplex che Triple Modular Redundant (TMR), fornendo uno strato di protezione primaria altamente affidabile per varie applicazioni di turbine.
Descrizione funzionale principale
IS220PTURH1B integra molteplici funzioni di elaborazione del segnale in una piattaforma completa di protezione primaria della turbina.
Quattro ingressi per sensori di velocità
Velocità : Per normali turbine monoalbero.
Speed_High : fornisce una gamma di velocità estesa superiore al tipo standard.
Speed_HSNG : utilizzato per compensare la spaziatura incoerente dei denti sulla ruota della velocità, utilizzando un algoritmo di mappatura dei denti per rimuovere gli errori periodici dalle misurazioni della velocità.
Speed_LM : progettato per le turbine a gas della serie LM.
Flusso : per le misurazioni del flusso di carburante con divisore di flusso.
Tipo di interfaccia: fornisce 4 canali per il collegamento di pickup di velocità magnetici passivi.
Gamma di frequenza: supporta un ampio intervallo di ingresso della frequenza degli impulsi da 2 Hz a 20.000 Hz, consentendo misurazioni accurate da una velocità dell'ingranaggio di rotazione di 2 giri/min (per determinare se il rotore è fermo) a segnali di velocità eccessiva molto superiori alla velocità nominale.
Conversione del segnale: i circuiti interni convertono i segnali di frequenza degli impulsi in valori di velocità digitali.
Configurazione del tipo di frequenza del polso: il tipo di applicazione può essere configurato in modo flessibile tramite il PRType : parametro
Ingressi tensione generatore e bus (sincronizzazione automatica)
Segnali di ingresso: riceve segnali di tensione del generatore e di tensione del bus da trasformatori potenziali (PT) esterni, 115 V RMS nominali.
Funzione principale: questi ingressi vengono utilizzati per la funzione di sincronizzazione automatica, consentendo al generatore di abbinare con precisione la tensione, la frequenza e la fase del bus di sistema prima di chiudere l'interruttore.
Precisione della misurazione: la precisione della misurazione della frequenza è dello 0,05% nell'intervallo 45-66 Hz; La precisione della misurazione della differenza di fase è migliore di ±1°.
Monitoraggio della tensione e della corrente dell'albero
Test CA: applica una tensione di prova da 2 kHz per verificare l'integrità del circuito di misurazione.
Test CC: applica una sorgente CC da 5 V per testare la continuità del circuito esterno (comprese spazzole, albero e cavi di interconnessione). Le letture della resistenza superiori all'impostazione BrushLimit indicano un potenziale guasto.
Scopo: monitorare i potenziali danni ai cuscinetti causati dal flusso di corrente elettrica, che può derivare dall'elettricità statica (ad esempio, gocce d'acqua dai secchi dell'ultimo stadio nelle turbine a vapore), ondulazione CA sul campo del generatore o dissimmetrie del circuito magnetico del generatore.
Monitoraggio dei contenuti:
Funzioni di prova:
Ingressi rilevatore di fiamma (con TRPG)
Se utilizzato con la morsettiera di sgancio primaria TRPG, il PTURH1B può monitorare i segnali provenienti da otto rilevatori di fiamma.
Principio di funzionamento: In assenza di fiamma, il rilevatore si carica tramite la tensione di alimentazione. La presenza di fiamma fa sì che il rilevatore si carichi fino ad un livello e quindi si scarichi attraverso il TRPG. Una maggiore intensità della fiamma aumenta la frequenza di scarica (0-1000 impulsi/sec). Il PTUR converte queste energie di scarica in impulsi di tensione e li conta.
Funzioni di uscita
Interfaccia solenoide di sgancio primario: aziona i solenoidi di sgancio collegati alle morsettiere di sgancio della serie TRPx (fino a 3), attivando infine il sistema di sgancio di emergenza della turbina.
Controllo automatico della sincronizzazione: invia comandi di chiusura precisi alla bobina di chiusura dell'interruttore principale (52G) controllando il relè K25 (sincronizzazione automatica) sulla morsettiera TTURH1C.
Autorizzazione alla sincronizzazione: fornisce l'autorizzazione alla sequenza per la sincronizzazione del generatore controllando il relè K25P.
Diagnostica e monitoraggio dello stato
Il modulo fornisce un'autodiagnostica completa, compreso il monitoraggio dell'alimentazione, i controlli dell'hardware, lo stato della comunicazione e il monitoraggio del feedback di relè e sensori critici.
Architettura hardware e principi di funzionamento
(A) Composizione dell'hardware
Il modulo IS220PTURH1B è composto da:
Scheda processore BPPC: il core processore comune per pacchetti I/O distribuiti, che gestisce la comunicazione, l'elaborazione logica e l'elaborazione dati.
Scheda specifica per l'applicazione: contiene circuiti dedicati per l'elaborazione di segnali specifici della turbina (ad es. velocità, tensione).
Scheda figlia di acquisizione analogica: responsabile dell'acquisizione ad alta precisione di segnali analogici come tensioni e segnali di monitoraggio dell'albero.
connettori:
Connettore inferiore DC-62 pin: si collega direttamente alla morsettiera corrispondente (TTUR, STUR, TRPA), trasmettendo tutti i segnali I/O.
Porte Ethernet RJ-45 (ENET1, ENET2): per la comunicazione con il controller Mark VIe, che supporta la ridondanza di rete singola o doppia.
Ingresso di alimentazione a 3 pin: alimentatore esterno da 28 V CC.
(B) Principi del sistema di sincronizzazione automatica
Questa è una delle funzioni più complesse e fondamentali dell'IS220PTURH1B, che mira a chiudere l'interruttore del generatore nel momento ottimale (differenza di fase prossima allo zero) per una connessione fluida alla rete.
Acquisizione e calcolo del segnale:
L'IS220PTURH1B monitora continuamente la tensione del generatore ( V_Gen ) e la tensione del bus ( V_Bus ).
Calcola con precisione la differenza di fase ( GenPhaseDiff ), lo scorrimento ( GenFreqDiff , differenza di frequenza) e l'accelerazione tra di loro utilizzando una tecnica di incrocio a tensione zero.
Scorrimento: positivo quando la frequenza del generatore è superiore alla frequenza del bus. Fase: positiva quando il generatore guida il bus.
Decisione e previsione chiuse:
L'algoritmo di sincronizzazione automatica non emette il comando di chiusura esattamente nell'istante di differenza di fase zero ma deve prevedere il tempo di funzionamento dell'interruttore.
In base alla fase corrente, allo scorrimento corrente, all'accelerazione corrente e al tempo di chiusura dell'interruttore configurato ( CBxCloseTime ), l'algoritmo calcola un tempo di chiusura previsto.
Il comando di chiusura viene emesso se il generatore è attualmente in ritardo (differenza di fase negativa) ed è rimasto in ritardo per almeno gli ultimi 10 cicli consecutivi, E l'algoritmo prevede che sarà in anticipo nel momento effettivo della chiusura dell'interruttore. Questa strategia garantisce una differenza di fase minima nell'istante della chiusura.
Coordinamento relè:
la chiusura dell'interruttore del generatore richiede che tre condizioni siano soddisfatte contemporaneamente, controllate da tre relè:
K25P (relè permissivo di sincronizzazione): pilotato direttamente dal codice dell'applicazione del controller. Controlla se la turbina è nello stato di sequenza corretto per la sincronizzazione.
K25 (relè di sincronizzazione automatica): guidato dall'algoritmo di sincronizzazione automatica all'interno del PTURH1B. Si attiva quando le condizioni di tensione, frequenza e fase sono soddisfatte e la chiusura è prevista con precisione.
K25A (relè di controllo sincronizzazione): situato su TTUR, ma gestito dall'algoritmo di controllo sincronizzazione nel modulo I/O PPRO o YPRO (basato sulla logica 2 su 3). Funge da controllo di backup indipendente, garantendo che la fase o lo slittamento rientrino in un intervallo consentito.
Il circuito di chiusura dell'interruttore viene completato solo se si attiva per primo K25A (per evitare che interferisca con l'ottimizzazione), seguito da K25 e K25P.
Controllo adattivo:
L'algoritmo prevede un controllo autoadattativo del tempo di chiusura dell'interruttore. Misura il tempo di chiusura effettivo dell'interruttore utilizzando il feedback del contatto ausiliario 52G/a dopo ogni chiusura e lo confronta con il setpoint.
Quindi regola automaticamente il parametro CBxCloseTime con incrementi di un ciclo (16,6/20 ms) per chiusura per avvicinarlo al valore effettivo, migliorando continuamente la precisione di chiusura. Questa regolazione è limitata dal parametro configurabile CBxAdaptLimit .
Modalità operative:
Spento: la sincronizzazione è disabilitata.
Manuale: L'operatore avvia il comando di chiusura, ma è ancora soggetto ai contatti K25A.
Auto: il sistema abbina automaticamente tensione e velocità, quindi chiude l'interruttore al momento giusto.
Monitor: identico alla modalità Auto, ma blocca l'uscita effettiva del relè K25, utilizzato per testare e verificare le prestazioni del sistema senza chiudere effettivamente l'interruttore.
(C) Principi di protezione dalla velocità eccessiva
Per le applicazioni che richiedono una risposta estremamente rapida, IS220PTURH1B può abilitare algoritmi di intervento per sovravelocità rapidi integrati. La logica di intervento viene eseguita direttamente all'interno del PTUR, bypassando il controller, determinando un tempo di intervento di 30 ms o meno.
PR_Algoritmo singolo:
Applicazione: Utilizzato principalmente per le turbine a gas LM, fornendo ridondanza.
Principio: due segnali ridondanti del sensore di velocità vengono suddivisi in due PTUR ridondanti. Ogni PTUR elabora in modo indipendente i propri segnali di velocità ( da PulseRate1 a PulseRate4 ).
Tipi di protezione: ciascun canale di velocità può avere un setpoint di sovravelocità indipendente ( PRxSetpoint ). Fornisce inoltre una protezione contro l'accelerazione ( AccATrip , AccBTrip ) per proteggere dalla rapida accelerazione del rotore.
Algoritmo PR_Max:
Applicazione: Un singolo PTUR è collegato a due sensori di velocità ridondanti.
Principio: l'algoritmo utilizza il valore massimo di due segnali di velocità ( MAX(PR1, PR2) e MAX(PR3, PR4) ) per il processo decisionale.
Tipi di protezione: oltre alla protezione da velocità eccessiva e accelerazione, fornisce anche protezione per decelerazione ( DecelTrip ) (contro guasti all'albero) e protezione per differenza di velocità ( FastDiffTrip ). Se un sensore si guasta, l'altro può comunque fornire protezione, evitando interventi fastidiosi.
(D) Principi di monitoraggio della tensione/corrente dell'albero
Installazione, configurazione e diagnostica
Installazione:
Collegare il modulo IS220PTURH1B direttamente ai connettori della morsettiera montata (TTUR, STUR, TRPA).
Fissare meccanicamente il pacchetto I/O utilizzando i perni filettati adiacenti alle porte Ethernet e una staffa di montaggio specifica, assicurandosi che non venga applicata alcuna forza ad angolo retto al connettore DC-62 pin.
Collegare uno o due cavi Ethernet e l'alimentatore da 28 V CC.
Configurazione (utilizzando il software ToolboxST):
Parametri della frequenza del polso: imposta PRType , PRScale (impulsi per giro), TeethPerRev (denti sulla ruota della velocità), ecc.
Parametri di sincronizzazione automatica: configura CBxCloseTime (orario di chiusura dell'interruttore), CBxAdaptLimit (limite adattivo), ecc.
Parametri di viaggio veloce: selezionare TripType (PR_Single o PR_Max) e impostare i corrispondenti setpoint di velocità eccessiva, accelerazione e decelerazione.
Limiti di sistema: imposta i limiti di allarme e di intervento per vari segnali.
Diagnostica e indicatori LED:
K25: indica un comando per eccitare il relè di sincronizzazione automatica.
K25P: Indica un comando per eccitare il relè di sincronizzazione permissiva.
DCT: indica che il test CC è abilitato.
K1, K2, K3: indica un comando per eccitare il relè di sgancio corrispondente.
Il PTURH1B esegue test automatici all'accensione e monitoraggio continuo dell'hardware.
I LED sul frontalino del modulo forniscono indicazioni importanti sullo stato:
Gli allarmi diagnostici dettagliati, come guasti ai relè di sincronizzazione, limiti di regolazione adattativa dell'interruttore superati e mancate corrispondenze hardware, possono essere visualizzati in ToolboxST, guidando le fasi di risoluzione dei problemi.
