Het GE IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board is een veiligheidskritisch aansluitbord dat wordt gebruikt binnen GE Industrial Control Systems voor aeroderivatieve turbinebeschermingstoepassingen. Als lid van de TRPA-bordfamilie biedt het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board de primaire uitschakelfunctie voor aeroderivatieve turbines, accepteert snelheidsinvoer van passieve magnetische of actieve TTL-pulsfrequentieapparaten, bewaakt de uitschakelstringspanningen, biedt een fail-safe noodstopingang en stuurt twee TMR-gestemde uitschakelcontactuitgangen naar de uitschakelspoel van de hoofdonderbreker.
Het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board wordt geïdentificeerd door de GE-onderdeelnummeringsconventie die wordt gebruikt in de productlijn van Industrial Control Systems. Het voorvoegsel 'IS200' identificeert het bord als een product van GE Industrial Control Systems, waarbij '200' specifiek aangeeft dat het bord een assemblage op basisniveau is. Het acroniem 'TRPA' identificeert de functionele aanduiding van het bord als een Aeroderivative Turbine Primary Trip Board. De aanduiding 'H2' identificeert de hardwaregroep en de 125 V DC-uitgangscontactclassificatievariant, terwijl het achtervoegsel 'AFD' de combinatie van artwork en functionele revisie identificeert. Alle cijfers zijn belangrijk bij het bestellen of vervangen van een bord, aangezien kaarten met verschillende revisieniveaus mogelijk geen identieke hardware bevatten, en GE achterwaartse compatibiliteit van vervangende kaarten garandeert, waarbij wordt opgemerkt dat verschillende revisieniveaus mogelijk geen identieke componenten bevatten.
Het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board is de H2A-versie van de TRPA-familie en biedt uitgangscontactwaarden van 125 V DC. De TRPA-familie omvat ook de H1A-versie met uitgangscontactwaarden van 24 V DC, en de S1A- en S2A-veiligheidsgecertificeerde versies die IEC 61508-gecertificeerd zijn met het YTUR I/O-pakket. Het bord is compatibel met het Mark VIe-besturingssysteem met behulp van het IS220PTUR I/O-pakket, maar is niet compatibel met de Mark VIeS-veiligheidsbesturing met behulp van het IS200YTUR I/O-pakket, aangezien de H1A- en H2A-versies niet veiligheidsgecertificeerd zijn. De H2A-versie is bedoeld voor toepassingen die uitschakelspoel- en uitschakelstringspanningen van 125 V DC vereisen, wat gebruikelijk is in grotere aeroderivatieve turbine-installaties.
Deze productintroductie biedt gedetailleerde technische informatie, functionele beschrijvingen, connectortoewijzingen, configuratierichtlijnen en uitgebreide specificaties voor het GE IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board, dat dient als een essentiële referentie voor besturingssysteemingenieurs, onderhoudstechnici en systeemintegrators die werken met industriële besturingsapparatuur van GE.
Functionele architectuur en signaalverwerking
Het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board is gebouwd rond een robuuste drievoudige modulaire redundante (TMR) architectuur die de primaire tripfunctie biedt voor de aeroderivatieve turbine. Het bord voert verschillende functies uit die samen zorgen voor betrouwbare en veilige turbinebescherming, waaronder snelheidsdetectie, bewaking van de spanning in de uitschakelreeks, afhandeling van noodstops en door TMR goedgekeurde uitschakelrelaisuitgang.
Het bord accepteert twaalf passieve pulsfrequentie-apparaten, vier per R-, S- en T-sectie, die een tandwiel detecteren om de turbinesnelheid te meten, of als alternatief zes actieve pulsfrequentie-ingangen, twee per TMR-sectie. Dankzij deze snelheidsmetingsmogelijkheid kan de kaart oversnelheidsomstandigheden detecteren en de primaire uitschakelfunctie initiëren wanneer de turbinesnelheid de veilige bedrijfslimiet overschrijdt. De snelheidsingangen worden geconfigureerd met behulp van jumpers JP1 en JP2, die de uitwaaieren van de pulsfrequentie-pickups van de R-sectie naar de S- en TI/O-pakketten selecteren, wat flexibiliteit biedt in de bedrading van de snelheidsingangen.
De kaart biedt twee 24 V DC (H1A) of 125 V DC (H2A) TMR-gestemde uitgangscontacten naar de hoofdonderbrekerspoel voor de uitschakelspoel. De uitschakelrelais worden gemaakt met behulp van sets van zes individuele vorm A-apparaten die in een stempatroon zijn gerangschikt, zodat elke twee controllers die stemmen om te sluiten een geleidingspad door de set tot stand zullen brengen. Omdat detectie van een kortgesloten relais belangrijk is om de uitschakelbetrouwbaarheid te behouden, is er op elk van de sets relais een detectiecircuit toegepast. Wanneer de relais het commando krijgen om te openen en er spanning aanwezig is over de relais, zal het circuit detecteren of een of meer relais kortgesloten zijn, en dit signaal gaat naar het I/O-pakket om een alarm te genereren. Het detectiecircuit gebruikt de relaiscommando's van alle drie de pakketten om een valse indicatie te voorkomen in het geval dat één I/O-pakket stemt om het relais te sluiten terwijl de andere twee I/O-pakketten stemmen om te openen.
De kaart bevat vier spanningsdetectiecircuits van 24–125 V DC voor het bewaken van de uitschakelreeks. Omdat het uitschakelstringcircuit niet vast is, zijn er vier universele geïsoleerde spanningssensoringangen op de TRPA die kunnen worden gebruikt om punten in het uitschakelsysteem te bewaken en de spanningsstatus naar de systeemcontroller te sturen waar actie kan worden ondernomen. Typisch gebruik van deze ingangen kan zijn om de voedingsspanning voor de twee uitschakelstrings te detecteren en om de solenoïdespanning te detecteren van het apparaat dat door de relais wordt aangedreven.
De kaart bevat een 24–125 V DC fail-safe noodstopingang voor het uitschakelen van de stroom naar de uitschakelrelais. De noodstopfunctie bestaat uit een optisch geïsoleerd ingangscircuit dat is ontworpen voor een DC-ingang in het bereik van 24 V tot 125 V nominaal. Wanneer het circuit wordt bekrachtigd, wordt spoelaandrijfvermogen in de R-, S- en T-relaiscircuits mogelijk gemaakt via onafhankelijke hardwarepaden. De responstijd van deze schakeling bedraagt minder dan vijf milliseconden en gecombineerd met de responstijd van de uitschakelrelais van minder dan één milliseconde levert dit een zeer snelle noodstopreactie op. De noodstop wordt bewaakt door het I/O-pakket, maar de actie om de stroom van de uitschakelrelaisspoel te verwijderen zit volledig in de hardware van de TRPA, waardoor een op hardware gebaseerde veiligheidsfunctie wordt geboden die niet afhankelijk is van software.
Systeemontwerp en bedieningsmodi
Het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board is ontworpen voor toepassing in twee verschillende systeemconfiguraties en biedt flexibiliteit in de turbinebeschermingsarchitectuur.
In de eerste configuratie wordt een TTUR-klemmenbord gebruikt voor drie I/O-pakketten, en het TRPA-klemmenbord kan worden aangesloten met behulp van drie kabels met DC-37-pins connectoren aan elk uiteinde. In deze werkingsmodus biedt de TRPA twee contactgestuurde uitschakelrelaisuitgangen, een noodstop en vier spanningssensoren, terwijl de TTUR de normale reeks functies biedt die voor dat bord worden beschreven, inclusief snelheidsingangen, synchronisatierelais en bus- en generatorspanningsfeedbacks. De TRPA-snelheidsingangen zijn niet actief en mogen niet worden aangesloten op deze kaartopstelling, dus de snelheidsmeetfunctie wordt geleverd door het TTUR-bord in plaats van door de TRPA.
In de tweede configuratie kan het TRPA-bord worden gebruikt met drie I/O-pakketten die er rechtstreeks op zijn gemonteerd. In deze werkingsmodus worden de snelheidsinvoer naar de TRPA actieve paden naar het I/O-pakket, waardoor een primaire tripoplossing met één klemmenbord mogelijk is. Simplexwerking is in deze configuratie niet mogelijk, omdat de TMR-architectuur vereist dat alle drie de I/O-pakketten aanwezig zijn om de stem- en redundantiefuncties correct te laten werken.
De snelheidsingangen van het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board bieden twee opties bij gebruik met I/O-pakketten die rechtstreeks op de TRPA zijn gemonteerd. Elk I/O-pakket kan een speciale set van vier snelheidsingangen ontvangen van de respectieve TRPA-aansluitpunten, zoals gebeurt op de TTUR. Als alternatief kunnen jumpers P1 en P2 op de TRPA worden geplaatst om de eerste vier snelheidsingangen, die voor het R-pakket, te nemen en deze uit te waaien naar de S- en T-pakketten. Wanneer deze optie is geselecteerd, zijn de klemmenbordpunten voor de S- en T-snelheidsingangen niet-verbonden en mogen ze niet worden gebruikt.
De jumperconfiguratietabel voor de snelheidsingangsaansluitingen definieert verschillende mogelijke opstellingen. Bij bedrading naar alle twaalf pulsingangen, PR1_R tot en met PR4_T, gaat elke set van vier pulsingangen naar zijn eigen speciale I/O-pakket en kunnen de jumpers niet worden gebruikt en moeten ze in de STORE-positie worden geplaatst. Bij bedrading naar de TTL-pulsingangen, TTL1_R tot en met TTL2_T, gaat elke set van twee pulsingangen naar zijn eigen speciale I/O-pakket en kunnen de jumpers niet worden gebruikt en moeten ze in de STORE-positie worden geplaatst. Bij bedrading naar alleen de onderste vier pulsingangen, PR1_R tot en met PR4_R, zonder bedrading naar TTL1_R tot en met TTL2_T of PR1_S tot en met PR4_T, wordt dezelfde set signalen naar alle I/O-pakketten gestuurd en moet de jumper over de pinparen worden geplaatst. Bij bedrading naar de onderste twee pulsingangen, TTL1_R tot en met TTL2_R, kunnen de TTL-signalen niet worden uitgewaaid en ontvangt alleen het RI/O-pakket gegevens, dus de jumper kan niet worden gebruikt en moet in de STORE-positie worden geplaatst.
De contactuitgangen van het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board zijn polariteitsgevoelig, dus het circuit moet zorgvuldig worden bedraad om beschadiging van de relais te voorkomen. Er is geen contact- of solenoïde-onderdrukking op de kaart en de gebruiker moet externe solenoïde-onderdrukking toevoegen om beschadiging van de relais en hun contacten te voorkomen. De contactuitgangen van de kaart zijn geclassificeerd voor NEMA-klasse F, met een minimum van 100.000 schakelingen.
De noodstop- en uitschakelingang moet worden gevoed om de relais te laten werken. Als de gebruiker geen noodstop nodig heeft of gebruikt, moet de lokale uitschakelstroombron, P24O en P24R, worden doorverbonden naar de respectievelijke uitschakelingangen op het klemmenbord. De noodstop moet worden aangesloten op een schone gelijkstroombron, een batterij of een gefilterde, gelijkgerichte wisselstroombron met minder dan 5% rimpel. Voor een goede werking moet er minimaal 18 V DC aanwezig zijn op de uitschakelingangen. De benodigde stroom wordt laag gehouden om het verlies bij lange kabeltrajecten te minimaliseren. Omdat de trip-ingang erg snel is, minder dan 5 milliseconden, en de uitgangsrelaiscontacten ook snel zijn, minder dan 15 milliseconden, moeten de beste bedradingspraktijken worden toegepast om verkeerde bediening te voorkomen, waarbij indien mogelijk gebruik wordt gemaakt van twisted-pair-kabels en het gebruik van AC-bedrading wordt vermeden.
Het noodstopsignaal dat wordt gerapporteerd in de ToolboxST E-Stop Tab wordt vergrendeld door firmware en heeft een Master Reset nodig om die status te wissen. Waar duidt op een voltooid noodstopcircuit, terwijl onwaar duidt op verlies van de noodstop sinds de laatste Master Reset, en niet op de huidige status van het noodstopcircuit.
Installatie en bedrading
Het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board is ontworpen voor eenvoudige installatie en veldbedrading. TTL-pulsfrequentie-sensoren, spanningsdetectie, noodstop en het onderbrekerrelais zijn aangesloten op het I/O-klemmenblok TB1, terwijl passieve pulsfrequentie-sensoren zijn aangesloten op TB2. Elk blok wordt vastgezet met twee schroeven en heeft 24 klemmen die maximaal #12 AWG-draden kunnen accepteren. Een afschermingsstrip die is bevestigd aan de chassisaarde bevindt zich direct links van elk klemmenblok, waardoor een goede afscherming en aarding van de veldbedrading wordt gegarandeerd.
Bij 240 V AC-toepassingen is het belangrijk om niet per ongeluk de 240 V AC- en DC-spanningen met elkaar te verbinden, omdat de piekspanning de Transorb-waarde zal overschrijden en tot een storing zal leiden. De meeste AC-voedingen werken met een geaarde nulleider, en als er onbedoeld een verbinding ontstaat tussen de 125 V DC en de AC-spanning, wordt de som van de AC-piekspanning en de 125 V DC toegepast op de Transorb die is aangesloten tussen DC en aarde. In 120 V AC-toepassingen kan de Transorb-classificatie echter de piekspanning weerstaan zonder een storing te veroorzaken.
Het bordformaat is 33,0 cm hoog en 17,8 cm breed (13 inch x 7 inch), en de klemmenblokken kunnen voor onderhoud van het klemmenbord worden losgekoppeld. Het bord bevat een DC-62-pins connector voor de I/O-pakketten, en de DC-37-pins connectoren met vergrendeling voor de kabels naar JR4, JS4 en JT4 naar de TTUR, voor alleen uitschakelcontacten, noodstop- en spanningsdetectiecircuits.
Diagnostiek en foutdetectie
Het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board biedt uitgebreide diagnostische mogelijkheden die helpen bij systeemverificatie en foutisolatie. De feedback van de kortgesloten contactdetector wordt gecontroleerd en als er een probleem is met het stuursignaal, moet er een alarm worden gegenereerd. De feedback van de noodstop- en uitschakelingang wordt gecontroleerd en als er een probleem is met het signaal, moet er een fout worden gecreëerd. De feedback van de fanning-jumpers van de snelheidsopname wordt gecontroleerd, en als er een discrepantie bestaat tussen de intentie en de werkelijke positie, moet er een alarm worden gegenereerd.
Als een van deze signalen niet in orde is, treedt er een samengesteld diagnostisch alarm op en kunnen de diagnostische signalen afzonderlijk worden vergrendeld en vervolgens worden gereset met het RESET_DIA-signaal als ze in orde zijn. De klemmenbordconnectoren hebben hun eigen ID-apparaat dat wordt ondervraagd door het I/O-pakket, waarbij het ID-apparaat een alleen-lezen chip is die is gecodeerd met het serienummer van het klemmenbord, het kaarttype, het revisienummer en de pluglocatie. Wanneer de chip door het I/O-pakket wordt gelezen en er een mismatch wordt aangetroffen, ontstaat er een hardware-incompatibiliteitsfout, waardoor het systeem niet kan werken met onjuiste of niet-overeenkomende hardware.
Configuratie
Het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board is geconfigureerd met behulp van jumpers JP1 en JP2, die de uitwaaieren van de vier R-sectie passieve snelheidspickups naar de S- en T-sectie I/O-pakketten selecteren. Door de jumper over de pinparen te plaatsen, worden de vier R-snelheidsingangen naar de andere twee TMR-secties ventilatoren, terwijl door de jumpers in de STORE-positie te laten staan de speciale snelheidsingangen voor elke sectie behouden blijven. De configuratie moet worden geverifieerd aan de hand van de systeembedrading en de beoogde bedrijfsmodus om een correcte werking van de snelheidsmeting en uitschakelfuncties te garanderen.
Toepassingsgeschiktheid en systeemintegratie
Het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board is een cruciaal onderdeel van het aeroderivatieve turbinebeschermingssysteem en biedt de primaire tripfunctie die de turbine beschermt tegen te hoge snelheid en andere gevaarlijke gebeurtenissen. De TMR-architectuur van het bord, met drie I/O-pakketten en stemming op de uitschakelrelaisuitgangen, biedt de fouttolerantie en hoge beschikbaarheid die nodig zijn voor een veiligheidskritieke beveiligingsfunctie.
Dankzij de snelheidsmetingsmogelijkheden van het bord, met twaalf passieve pulsfrequentie-apparaten of zes actieve TTL-pulsfrequentie-ingangen, kan de turbinesnelheid redundant worden gemeten over de drie TMR-secties, waardoor wordt gegarandeerd dat een oversnelheidsconditie wordt gedetecteerd, zelfs als één snelheidssensor uitvalt. Dankzij de vier spanningsdetectiecircuits van het bord kunnen de uitschakelstringspanningen op meerdere punten worden bewaakt, waardoor diagnostisch inzicht wordt verkregen in de gezondheid van het uitschakelsysteem. De op hardware gebaseerde noodstopfunctie van het bord biedt een snelle en betrouwbare manier om de stroom van de uitschakelrelais te verwijderen, onafhankelijk van de software en de I/O-pakketten.
In de op TTUR gebaseerde configuratie levert de TRPA de uitschakelrelaisuitgangen, noodstop- en spanningssensoren, terwijl de TTUR de snelheidsingangen en de synchronisatie- en spanningsfeedbackfuncties levert. In de direct gemonteerde configuratie biedt de TRPA de complete primaire uitschakeloplossing, waarbij de snelheidsingangen, uitschakelrelaisuitgangen, noodstop- en spanningssensoren allemaal geïntegreerd zijn in één enkel klemmenbord.
De contactuitgangen van de kaart zijn polariteitsgevoelig en de gebruiker moet externe solenoïde-onderdrukking toevoegen om de relais en hun contacten te beschermen. De noodstopingang moet worden aangesloten op een schone gelijkstroombron en de bedrading moet de best practices volgen om verkeerde bediening van de snelle uitschakelingangs- en uitgangsrelaiscircuits te voorkomen.
Onderhoud en levenscyclus
Het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board is ontworpen voor een lange levensduur met minimaal onderhoud. Het bord bevat de uitschakelrelais als enige bewegende delen, en de robuuste constructie en opbouwtechnologie zorgen voor een hoge betrouwbaarheid bij continu industrieel gebruik. Routineonderhoud bestaat uit periodieke visuele inspectie van de printplaat, klemmenblokken en bedrading, verificatie of de uitschakelstringspanningen binnen de specificaties vallen en bevestiging dat de afschermingsklemmen correct zijn aangesloten.
De diagnostische functies van het bord, waaronder de feedback van de kortgesloten contactdetector, de noodstop-invoerfeedback, de feedback van de speed pickup fanning jumper en de ingebouwde ID-chip, vereenvoudigen het oplossen van problemen en zorgen ervoor dat op elke locatie de juiste kaart wordt geïnstalleerd. Als de kortgesloten contactdetector een kortgesloten relais identificeert, wordt er een alarm gegenereerd, waardoor de onderhoudsmonteur wordt gewaarschuwd voor een mogelijk verlies aan uitschakelbetrouwbaarheid. Als de noodstop-invoerfeedback een probleem aangeeft, wordt er een fout gecreëerd, waardoor de operator wordt gewaarschuwd voor een mogelijk verlies van de noodstopfunctie.
Als het bord moet worden vervangen, is het proces eenvoudig. Nadat de bijbehorende apparatuur is uitgeschakeld en is gecontroleerd of er geen stroom aanwezig is, moeten de insteekbare klemmenblokken worden geëtiketteerd en verwijderd, en moet de kaart uit de houder worden verwijderd. De vervangende kaart moet in dezelfde positie worden geïnstalleerd, de JP1- en JP2-jumpers moeten worden ingesteld zodat ze overeenkomen met de oorspronkelijke configuratie, en de klemmenblokken moeten opnieuw worden aangesloten zoals gelabeld voordat het systeem weer in gebruik wordt genomen.
GE Industrial Control Systems garandeert de compatibiliteit van zijn vervangende kaarten, ook al bevatten kaarten met verschillende revisieniveaus mogelijk geen identieke hardware. Wanneer u een vervangend IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board bestelt, dient u het volledige onderdeelnummer en de beschrijving, het serienummer van de aandrijving of het systeem en het materiaallijstnummer (ML) op te geven. De fabriek kan latere versies vervangen op basis van beschikbaarheid en ontwerpverbeteringen, maar achterwaartse compatibiliteit van vervangende kaarten is gegarandeerd.
Conclusie
Het GE IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board is een betrouwbare, robuuste en veiligheidskritische beveiligingsmodule voor aeroderivatieve turbinetoepassingen van GE Industrial Control Systems. De twaalf passieve of zes actieve snelheidsingangen, de twee door TMR goedgekeurde uitschakelcontactuitgangen met een vermogen van 125 V DC, de vier geïsoleerde spanningsdetectiecircuits, de op hardware gebaseerde noodstopfunctie en de uitgebreide diagnostiek zorgen voor de snelheidsmeting, uitschakeluitgang, spanningsbewaking en noodstopfunctionaliteit die nodig zijn voor de primaire uitschakelfunctie.
Met zijn insteekbare klemmenblokken, duidelijk gelabelde connectoren, uitgebreide diagnostiek en ondersteuning voor zowel TTUR-gebaseerde als direct gemonteerde systeemconfiguraties, is het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board ontworpen voor eenvoudige installatie, verificatie en onderhoud. Gesteund door GE's hoogwaardige productie, het wereldwijde ondersteuningsnetwerk en de toewijding aan achterwaartse compatibiliteit, blijft het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board de prestaties, duurzaamheid en veiligheid leveren die industriële gebruikers van GE verwachten. Of het nu wordt gebruikt in een nieuwe installatie of als vervanging voor een bestaand bord, het IS200TRPAH2AFD Aeroderivative Turbine Primary Trip Board biedt de primaire tripfunctionaliteit die nodig is voor een betrouwbare en veilige werking van een aeroderivatieve turbine.
