IS220YTURS1A è un pacchetto I/O critico all'interno del sistema di controllo di sicurezza Mark VleS, progettato specificamente per la protezione primaria della turbina. Si tratta di un modulo I/O specifico per l'applicazione che funziona insieme a morsettiere compatibili (come TTUR, TRPA, TRPG) per monitorare e salvaguardare le turbine (a gas o vapore) da rischi critici come velocità eccessiva e guasto della fiamma. La sua funzione principale è garantire uno spegnimento sicuro dell'apparecchiatura quando vengono rilevate condizioni pericolose.
Il modulo è progettato e certificato in conformità con lo standard di sicurezza funzionale IEC 61508. È in grado di realizzare:
SIL 2 nelle architetture Hardware Fault Tolerance (HFT) = 0 (ad esempio, 1oo1, 2oo2).
SIL 3 nelle architetture HFT = 1 (ad esempio, 1oo2, 2oo3).
È adatto per l'uso sia in modalità di funzionamento a bassa richiesta che ad alta richiesta/continua.
Funzioni chiave
1. Monitoraggio della velocità e protezione da sovravelocità
IS220YTURS1A supporta fino a quattro ingressi per sensori di velocità magnetici passivi, con un intervallo di frequenza compreso tra 2 Hz e 20.000 Hz.
Ciascun canale di ingresso può essere configurato in modo indipendente per diverse applicazioni (ad esempio, flusso, velocità, velocità_alta, velocità_bassa).
Incorpora un algoritmo di rilevamento rapido della velocità eccessiva con logica di intervento configurabile, come l'intervento su un singolo canale ( PR_Single ) o sul valore massimo da più canali ( PR_Max ).
Sono disponibili funzioni di intervento di accelerazione e decelerazione configurabili per la protezione da variazioni improvvise e pericolose della velocità dell'albero.
2. Rilevamento della fiamma
Accetta ingressi da un massimo di otto rilevatori di fiamma (ad esempio, tipo Geiger-Muller).
Il circuito di rilevamento della fiamma interpreta gli impulsi di tensione superiori a 2,5 V come un valore logico alto, indicando la presenza di fiamma. La frequenza del polso viene misurata da un contatore in un intervallo di tempo configurabile dall'utente (multipli di 40 ms).
Lo stato sicuro per il circuito di rilevamento fiamma YTUR è definito come 'Fiamma presente'. La perdita del segnale di fiamma costituisce la condizione di pericolo che farà scattare un'azione protettiva. Non è destinato ad applicazioni in cui la fiamma rilevata è in uno stato non sicuro.
3. Controllo del dispositivo di sgancio elettrico (ETD).
L'IS220YTURS1A aziona le uscite relè di sgancio monitorate per interfacciarsi con dispositivi di sgancio elettrico (ETD), che in genere interrompono l'alimentazione per far scattare i solenoidi, avviando un arresto meccanico.
In una configurazione Triple Modular Redundant (TMR), le uscite di tre pacchetti YTUR sono collegate a una morsettiera (come TRPG o TRPA) che implementa un circuito di votazione hardware (ad esempio, votazione 2 su 3) per garantire che un singolo guasto non impedisca uno sgancio.
4. Ingresso arresto di emergenza (E-Stop).
Un ingresso E-Stop dedicato fornisce un percorso di arresto di emergenza basato su hardware. Quando attivato, può diseccitare direttamente i relè di sgancio.
Questo segnale di arresto di emergenza può anche essere configurato per attivare altri sistemi di protezione, come la protezione da sovravelocità di backup YPRO, garantendo protezione a livello di sistema.
5. Funzioni certificate non di sicurezza (non interferenti)
Sincronizzazione del generatore e controllo dell'interruttore: fornisce funzionalità non classificate di sicurezza per la sincronizzazione di un generatore con la rete pubblica e il controllo dell'interruttore principale.
Monitoraggio della tensione e della corrente dell'albero: monitora la tensione e la corrente dell'albero indotte per aiutare a prevenire danni causati dalle correnti dell'albero, ma questo non fa parte della funzione di sicurezza.
Monitoraggio del trasformatore potenziale (PT): monitora i segnali di tensione del generatore e del bus provenienti dai trasformatori potenziali per scopi di controllo e monitoraggio non di sicurezza.
Architettura del sistema e principio di funzionamento
1. Architettura hardware
IS220YTURS1A funziona come componente chiave all'interno della più ampia architettura Mark VleS. Il percorso del segnale è costituito da tre parti principali:
Morsettiera (TTUR/TRPA/TRPG): fornisce l'interfaccia fisica per il cablaggio sul campo, offrendo funzionalità come protezione dai transitori, ventaglio di segnali (per ingressi TMR) e votazione delle uscite (per uscite TMR).
Pacchetto I/O (YTURS1A): il modulo stesso, che contiene una scheda processore comune e un'unica scheda di acquisizione dati. Digitalizza i segnali, esegue algoritmi di protezione e gestisce la comunicazione.
IONet: una rete Ethernet proprietaria e chiusa utilizzata per la comunicazione tra i pacchetti I/O e i controller di sicurezza Mark VleS. I pacchetti I/O inviano i dati di input multicast ai controller in ogni frame e i controller trasmettono i dati di output ai pacchetti I/O.
In un sistema TMR vengono utilizzati tre moduli IS220YTURS1A (R, S, T). Ciascun modulo elabora gli ingressi distribuiti in modo indipendente. I controllori eseguono quindi una selezione mediana sui segnali di velocità e un voto a maggioranza (2 su 3) sulle decisioni relative alla salute e al viaggio, garantendo il funzionamento continuato anche in caso di guasto di un intero canale.
2. Elaborazione del segnale e flusso di lavoro di controllo
Acquisizione degli ingressi: i segnali di campo (velocità, fiamma, arresto di emergenza, ecc.) sono cablati alla morsettiera, che li condiziona e li trasmette ai moduli YTURS1A.
Elaborazione del segnale: YTURS1A digitalizza i segnali analogici ed esegue i suoi algoritmi firmware integrati. Per gli input di velocità, calcola gli RPM. Per gli ingressi fiamma determina lo stato di fiamma accesa/spenta in base al conteggio degli impulsi.
Logica di protezione: il modulo confronta continuamente i valori elaborati (ad esempio, velocità, accelerazione) con i setpoint di intervento configurati. Monitora inoltre lo stato del proprio hardware e dei segnali di ingresso.
Azione di uscita: se viene soddisfatta una condizione di sgancio (ad esempio, velocità eccessiva) o viene rilevato un guasto critico, YTURS1A diseccita immediatamente le sue uscite relè di sgancio certificate di sicurezza. Questa azione viene eseguita localmente all'interno del pacchetto I/O, senza richiedere un comando dal controller principale, garantendo un tempo di risposta molto rapido.
Comunicazione di sistema: contemporaneamente, YTURS1A comunica lo stato di tutti gli ingressi, le uscite e la relativa diagnostica interna ai controller Mark VleS tramite IONet per il monitoraggio a livello di sistema, gli allarmi e la visualizzazione HMI.
3. Monitoraggio sanitario e copertura diagnostica
IS220YTURS1A è dotato di un'ampia diagnostica integrata per rilevare guasti hardware, perdita di comunicazione e problemi di alimentazione.
Nel sistema Mark VleS, a ogni variabile derivata da I/O è associato uno stato di integrità. Questa integrità è una combinazione di integrità del punto (dall'autodiagnostica del pacchetto I/O) e di integrità del collegamento (dalla convalida da parte del controller dell'integrità della comunicazione IONet).
Il codice dell'applicazione può monitorare lo stato delle variabili critiche utilizzando il blocco funzione VAR_HEALTH, consentendo alla logica di sicurezza di intraprendere l'azione appropriata se un ingresso è ritenuto non integro (ad esempio, selezionando un sensore ridondante, avviando un allarme).
La funzionalità di branding del sistema garantisce l'integrità della configurazione. Una volta testata e brandizzata l'applicazione, qualsiasi modifica non autorizzata al codice, alle costanti o all'hardware genera un allarme diagnostico.
4. Integrazione con YPRO e YSIL per protezione a più livelli
L'IS220YTURS1A fa spesso parte di una strategia di protezione a più livelli:
IS220YTURS1A (protezione primaria): funge da sistema principale per la protezione da sovravelocità e fiamma.
YPRO (protezione di backup): fornisce un livello di protezione da sovravelocità completamente indipendente e ridondante, spesso con meccanismi di sgancio basati sia su firmware che su hardware.
YSIL (Core Safety Protection): offre il massimo livello di integrità di sicurezza (SIL 3) per le funzioni più critiche, come la protezione del compressore del gas.
Configurazione e messa in servizio
La configurazione di IS220YTURS1A viene eseguita utilizzando l'applicazione ToolboxST.
1. Configurazione di base
Ridondanza del pacchetto I/O (simplex o TMR)
Tipo di morsettiera, forma hardware e identificazione del codice a barre
Assegnazioni delle porte IONet
2. Impostazioni dei parametri di protezione
Setpoint di intervento per velocità eccessiva (ad esempio, da PR1Setpoint a PR4Setpoint )
Abilitazione e setpoint del viaggio di accelerazione/decelerazione
Intervallo di tempo di rilevamento della fiamma e limiti di soglia ( FlameLimitHigh , FlameLimitLow )
Controlli dei limiti di sistema e limiti della differenza diagnostica ( TMR_DiffLimit )
3. Configurazione dei ponticelli (sulla scheda TRPA)
Certificazione e applicazioni di sicurezza
