GE IS220PTURH1B Pek I/O Perjalanan Utama Khusus Turbin

IS220PTURH1B ialah Pek I/O Perjalanan Utama Khusus Turbin yang digunakan dalam sistem kawalan Mark VIe dan Mark VIeS GE. Ia adalah model dalam siri PTUR, yang mengandungi papan pemproses BPPC yang serasi dari segi fungsi yang memerlukan suite perisian ControlST V04.07 atau lebih baru. Modul ini berfungsi sebagai antara muka elektrik antara papan terminal kawalan turbin (cth, TTURH1C, TRPAH1A, STURHxA) dan satu atau dua rangkaian Ethernet I/O, bertindak sebagai komponen teras untuk melaksanakan fungsi perlindungan dan kawalan turbin kritikal.

IS220PTURH1B direka khusus untuk mengendalikan isyarat penting untuk operasi yang selamat dan stabil bagi turbin stim dan gas, termasuk pemantauan kelajuan, penyegerakan automatik (penyegerakan), pemantauan voltan/arus aci dan (apabila digunakan dengan papan terminal TRPG) pengesanan nyalaan. Matlamat utamanya adalah untuk memacu pemutus utama dan solenoid perjalanan utama dengan pasti, memastikan penutupan unit pantas dalam keadaan berbahaya seperti kelajuan lampau. Modul ini menyokong konfigurasi sistem Simplex dan Triple Modular Redundant (TMR), menyediakan lapisan perlindungan utama yang sangat boleh dipercayai untuk pelbagai aplikasi turbin.

Penerangan Fungsi Teras

IS220PTURH1B menyepadukan berbilang fungsi pemprosesan isyarat ke dalam platform perlindungan utama turbin yang komprehensif.

1. Input Penderia Empat Kelajuan

• Kelajuan : Untuk turbin aci tunggal biasa.

• Speed_High : Menyediakan julat kelajuan lanjutan melebihi jenis standard.

• Speed_HSNG : Digunakan untuk mengimbangi jarak gigi yang tidak konsisten pada roda kelajuan, menggunakan algoritma pemetaan gigi untuk mengalih keluar ralat berkala daripada pengukuran kelajuan.

• Speed_LM : Direka untuk turbin gas siri LM.

• Aliran : Untuk pengukuran aliran bahan api pembahagi aliran.

• Jenis Antara Muka: Menyediakan 4 saluran untuk menyambung pikap kelajuan magnet pasif.

• Julat Kekerapan: Menyokong julat input kadar nadi yang luas dari 2 Hz hingga 20,000 Hz, membolehkan pengukuran yang tepat daripada 2 RPM kelajuan gear pusingan (untuk menentukan sama ada pemutar dihentikan) kepada isyarat terlalu laju jauh melebihi kelajuan terkadar.

• Penukaran Isyarat: Litar dalaman menukar isyarat frekuensi nadi kepada nilai kelajuan digital.

• Konfigurasi Jenis Kadar Nadi: Jenis aplikasi boleh dikonfigurasikan secara fleksibel melalui parameter PRType :

2. Input Voltan Penjana dan Bas (Penyegerakan Automatik)

• Isyarat Input: Menerima isyarat voltan penjana dan voltan bas daripada Transformer Potensi luaran (PT), nominal 115 V RMS.

• Fungsi Teras: Input ini digunakan untuk fungsi penyegerakan automatik, membolehkan penjana memadankan dengan tepat voltan, kekerapan dan fasa bas sistem sebelum menutup pemutus.

• Ketepatan Pengukuran: Ketepatan pengukuran kekerapan ialah 0.05% dalam julat 45-66 Hz; ketepatan pengukuran perbezaan fasa adalah lebih baik daripada ±1°.

3. Pemantauan Voltan Aci dan Arus Aci

• Ujian AC: Menggunakan voltan ujian 2 kHz untuk mengesahkan integriti litar pengukur.

• Ujian DC: Menggunakan sumber DC 5 V untuk menguji kesinambungan litar luaran (termasuk berus, aci dan wayar bersambung). Bacaan rintangan di atas tetapan BrushLimit menunjukkan kemungkinan kerosakan.

• Voltan Aci ke Tanah: Memantau kekerapan nadi (0-2000 Hz).

• Arus Aci: Mengukur arus (amp AC) melalui shunt.

• Tujuan: Untuk memantau kemungkinan kerosakan yang disebabkan oleh aliran arus elektrik, yang boleh berpunca daripada elektrik statik (cth, titisan air daripada baldi peringkat terakhir dalam turbin stim), riak AC pada medan penjana, atau ketidaksimetrian litar magnet penjana.

• Kandungan Pemantauan:

• Fungsi Ujian:

4. Input Pengesan Api (dengan TRPG)

• Apabila digunakan dengan papan terminal perjalanan utama TRPG, PTURH1B boleh memantau isyarat daripada lapan pengesan nyalaan.

• Prinsip Operasi: Tanpa nyalaan, pengesan mengecas ke voltan bekalan. Kehadiran nyalaan menyebabkan pengesan mengecas ke tahap dan kemudian menyahcas melalui TRPG. Keamatan nyalaan yang lebih tinggi meningkatkan kekerapan nyahcas (0-1000 nadi/saat). PTUR menukar tenaga nyahcas ini kepada denyutan voltan dan mengiranya.

5. Fungsi Output

• Antara Muka Solenoid Perjalanan Utama: Memacu solenoid perjalanan yang disambungkan ke papan terminal perjalanan siri TRPx (sehingga 3), akhirnya mencetuskan sistem perjalanan kecemasan turbin.

• Kawalan Penyegerakan Automatik: Mengeluarkan arahan tutup yang tepat kepada gegelung penutup pemutus utama (52G) dengan mengawal geganti K25 (Auto Sync) pada papan terminal TTURH1C.

• Permisif Penyegerakan: Menyediakan kebenaran urutan untuk penyegerakan penjana dengan mengawal geganti K25P.

6. Diagnostik dan Pemantauan Status

• Modul ini menyediakan diagnostik kendiri yang komprehensif, termasuk pemantauan bekalan kuasa, semakan perkakasan, status komunikasi dan pemantauan maklum balas bagi geganti dan penderia kritikal.

Seni Bina Perkakasan dan Prinsip Operasi

(A) Komposisi Perkakasan

Modul IS220PTURH1B terdiri daripada:

• Papan Pemproses BPPC: Teras pemproses biasa untuk pek I/O yang diedarkan, pengendalian komunikasi, pemprosesan logik dan pemprosesan data.

• Papan Khusus Aplikasi: Mengandungi litar khusus untuk memproses isyarat khusus turbin (cth, kelajuan, voltan).

• Analog Acquisition Daughterboard: Bertanggungjawab untuk pemerolehan ketepatan tinggi isyarat analog seperti voltan dan isyarat pemantauan aci.

• Penyambung:

• Penyambung pin DC-62 bawah: Palam terus ke papan terminal yang sepadan (TTUR, STUR, TRPA), menghantar semua isyarat I/O.

• Port Ethernet RJ-45 (ENET1, ENET2): Untuk komunikasi dengan pengawal Mark VIe, menyokong redundansi rangkaian tunggal atau dua.

• Input kuasa 3-pin: Bekalan kuasa DC 28V luaran.

(B) Prinsip Sistem Penyegerakan Automatik

Ini adalah salah satu fungsi paling kompleks dan teras IS220PTURH1B, yang bertujuan untuk menutup pemutus penjana pada masa yang optimum (berhampiran perbezaan fasa sifar) untuk sambungan yang lancar ke grid.

1. Pemerolehan dan Pengiraan Isyarat:

• IS220PTURH1B sentiasa memantau voltan penjana ( V_Gen ) dan voltan bas ( V_Bus ).

• Ia mengira dengan tepat beza fasa ( GenPhaseDiff ), gelinciran ( GenFreqDiff , perbezaan frekuensi), dan pecutan antara mereka menggunakan teknik silangan voltan sifar.

• Slip: Positif apabila frekuensi penjana lebih tinggi daripada frekuensi bas. Fasa: Positif apabila penjana mengetuai bas.

2. Keputusan dan Ramalan Tutup:

• Algoritma penyegerakan automatik tidak mengeluarkan arahan tutup tepat pada perbezaan fasa sifar serta-merta tetapi mesti meramalkan masa operasi pemutus.

• Berdasarkan fasa semasa, gelinciran semasa, pecutan semasa dan Masa Tutup Pemutus yang dikonfigurasikan ( CBxCloseTime ), algoritma mengira masa pendahuluan penutup yang diunjurkan.

• Perintah tutup dikeluarkan jika penjana sedang ketinggalan (perbezaan fasa negatif) dan telah ketinggalan sekurang-kurangnya 10 kitaran berturut-turut terakhir, DAN algoritma menjangka ia akan mendahului pada saat penutupan pemutus sebenar. Strategi ini memastikan perbezaan fasa yang minimum pada saat penutupan.

3. Penyelarasan Geganti:
   Menutup pemutus penjana memerlukan tiga syarat yang dipenuhi serentak, dikawal oleh tiga geganti:

• K25P (Sync Permissive Relay): Didorong terus oleh kod aplikasi pengawal. Periksa sama ada turbin berada dalam keadaan jujukan yang betul untuk penyegerakan.

• K25 (Auto Sync Relay): Didorong oleh algoritma penyegerakan automatik di dalam PTURH1B. Aktif apabila keadaan voltan, kekerapan dan fasa dipenuhi dan penutupan diramalkan dengan tepat.

• K25A (Geganti Semak Penyegerakan): Terletak pada TTUR, tetapi didorong oleh algoritma semakan penyegerakan dalam modul PPRO atau YPRO I/O (berdasarkan logik 2-daripada-3). Berfungsi sebagai semakan sandaran bebas, memastikan fasa atau slip berada dalam tetingkap yang dibenarkan.

• Litar tutup pemutus selesai hanya jika K25A naik dahulu (untuk mengelakkan gangguannya terhadap pengoptimuman), diikuti oleh K25 dan K25P.

4. Kawalan Adaptif:

• Algoritma ini mempunyai kawalan penyesuaian diri bagi masa tutup pemutus. Ia mengukur masa tutup pemutus sebenar menggunakan maklum balas daripada kenalan tambahan 52G/a selepas setiap penutupan dan membandingkannya dengan titik tetapan.

• Ia kemudian melaraskan parameter CBxCloseTime secara automatik dengan kenaikan satu kitaran (16.6/20 ms) setiap penutupan untuk membawanya lebih dekat kepada nilai sebenar, terus meningkatkan ketepatan penutupan. Pelarasan ini dihadkan oleh parameter CBxAdaptLimit yang boleh dikonfigurasikan .

5. Mod Pengendalian:

• Mati: Penyegerakan dilumpuhkan.

• Manual: Operator memulakan arahan tutup, tetapi ia masih tertakluk pada kenalan K25A.

• Auto: Sistem secara automatik memadankan voltan dan kelajuan, kemudian menutup pemutus pada masa yang betul.

• Monitor: Sama dengan mod Auto, tetapi menyekat output sebenar geganti K25, digunakan untuk menguji dan mengesahkan prestasi sistem tanpa benar-benar menutup pemutus.

(C) Prinsip Perlindungan Kelajuan Lebih Cepat

Untuk aplikasi yang memerlukan tindak balas yang sangat pantas, IS220PTURH1B boleh mendayakan algoritma perjalanan lampau laju terbina dalam. Logik perjalanan dilaksanakan secara langsung dalam PTUR, memintas pengawal, menghasilkan masa perjalanan 30 ms atau kurang.

1. PR_Algoritma Tunggal:

• Aplikasi: Terutamanya digunakan untuk turbin gas LM, memberikan lebihan.

• Prinsip: Dua isyarat sensor kelajuan berlebihan dibahagikan kepada dua PTUR berlebihan. Setiap PTUR secara bebas memproses isyarat kelajuannya sendiri ( PulseRate1 hingga PulseRate4 ).

• Jenis Perlindungan: Setiap saluran kelajuan boleh mempunyai titik tetapan melebihi kelajuan bebas ( PRxSetpoint ). Juga menyediakan perlindungan perjalanan pecutan ( AccATrip , AccBTrip ) untuk melindungi daripada pecutan rotor yang pantas.

2. Algoritma PR_Max:

• Aplikasi: Satu PTUR disambungkan kepada dua penderia kelajuan berlebihan.

• Prinsip: Algoritma menggunakan nilai maksimum dua isyarat kelajuan ( MAX(PR1, PR2) dan MAX(PR3, PR4) ) untuk membuat keputusan.

• Jenis Perlindungan: Selain perlindungan kelajuan lampau dan pecutan, ia juga menyediakan perlindungan perjalanan nyahpecutan ( DecelTrip ) (terhadap kegagalan aci) dan perjalanan perbezaan kelajuan ( FastDiffTrip ). Jika satu sensor gagal, yang lain masih boleh memberikan perlindungan, mengelakkan perjalanan gangguan.

(D) Prinsip Pemantauan Voltan Arus/Arus

• Pemantauan Normal: Menggunakan instrumentasi impedans tinggi untuk mengukur voltan antara aci dan tanah dan arus melalui shunt, membimbangkan pada tahap yang berlebihan.

• Mod Ujian:

• Ujian AC: Gunakan voltan ujian 2 kHz pada input litar pengukur untuk mengesahkan integriti keseluruhan saluran.

• Ujian DC: Gunakan 5V DC untuk mengukur rintangan litar luaran (berus, aci, wayar). Rintangan yang diukur di atas tetapan BrushLimit menunjukkan kemungkinan kerosakan seperti sentuhan berus yang lemah.

Pemasangan, Konfigurasi dan Diagnostik

1. Pemasangan:

• Palamkan modul IS220PTURH1B terus ke penyambung papan terminal yang dipasang (TTUR, STUR, TRPA).

• Selamatkan pek I/O secara mekanikal menggunakan stud berulir bersebelahan dengan port Ethernet dan pendakap pelekap khusus, memastikan tiada daya sudut tegak dikenakan pada penyambung pin DC-62.

• Sambungkan satu atau dua kabel Ethernet dan bekalan kuasa 28V DC.

2. Konfigurasi (Menggunakan Perisian ToolboxST):

• Parameter Kadar Nadi: Tetapkan PRType , PRScale (nadi setiap revolusi), TeethPerRev (gigi pada roda kelajuan), dsb.

• Parameter Penyegerakan Auto: Konfigurasikan CBxCloseTime (masa tutup pemutus), CBxAdaptLimit (had penyesuaian), dsb.

• Parameter Perjalanan Pantas: Pilih TripType (PR_Single atau PR_Max) dan tetapkan lebihan kelajuan, pecutan, titik set nyahpecutan yang sepadan.

• Had Sistem: Tetapkan penggera dan had perjalanan untuk pelbagai isyarat.

3. Diagnostik dan Penunjuk LED:

• K25: Menunjukkan arahan untuk menghidupkan geganti penyegerakan automatik.

• K25P: Menunjukkan arahan untuk menghidupkan geganti permisif penyegerakan.

• DCT: Menunjukkan Ujian DC didayakan.

• K1, K2, K3: Menunjukkan arahan untuk menghidupkan geganti perjalanan yang sepadan.

• PTURH1B melakukan ujian kendiri kuasa dan pemantauan perkakasan berterusan.

• LED pada plat muka modul menyediakan petunjuk status utama:

• Penggera diagnostik terperinci, seperti kerosakan geganti penyegerakan, melebihi had pelarasan penyesuaian pemutus dan ketidakpadanan perkakasan, boleh dilihat dalam ToolboxST, membimbing langkah penyelesaian masalah.