GE IS220PPROS1B TMR Backup Protection I/O-module

De IS220PPROS1B is een Triple Modular Redundant (TMR) Backup Protection I/O-module binnen GE's Mark VIe-besturingssysteem, ontworpen voor gasturbines, stoomturbines en andere roterende machines. Het dient als een onafhankelijke back-upbeschermingslaag, gescheiden van het primaire besturingssysteem, en biedt functies zoals bescherming tegen te hoge snelheid, synchronisatiecontrole, bewaking van de hoofdbesturing en nooduitschakeling. Dit zorgt voor een veilige uitschakeling in het geval van een storing in het primaire besturingssysteem, waardoor schade aan apparatuur en catastrofale incidenten worden voorkomen.

De IS220PPROS1B is een veiligheidsgecertificeerde versie die voldoet aan de IEC 61508-norm, geschikt voor industriële toepassingen die certificering onder IEC 61511 vereisen voor veiligheidsinstrumentele lussen. Het ontwerp benadrukt de onafhankelijkheid van hardware en software, waardoor wordt gegarandeerd dat beveiligingsfuncties operationeel blijven, ongeacht de status van het primaire besturingssysteem.

Systeemarchitectuur en hardwaresamenstelling

1 Hardwarestructuur

• Processorkaart: Maakt gebruik van een BPPC-processorkaart, ondersteund door ControlST-software V04.07 en hoger.

• Application Board (BPRO): Bevat toepassingsspecifieke hardwarecircuits voor functies zoals detectie van te hoge snelheid, relaisaansturing en pulssignaalverwerking.

• Klemmenborden: Kan rechtstreeks op SPRO-, TPROS#C-, TPROH#C- of TREA-klemmenborden worden gemonteerd.

• Communicatie-interface: wordt aangesloten op de IONet via Ethernet-poorten voor gegevensuitwisseling met de hoofdcontroller.

2 Systeemconfiguratieopties

• TMR-configuratie: Drie PPRO-modules zijn respectievelijk verbonden met de R-, S- en T-controllernetwerken, waardoor een 2-uit-3-stemlogica wordt geïmplementeerd.

• Simplex-configuratie: geschikt voor gebruik met het TRES-klemmenbord, waarbij één PPRO-module twee controllers (R en S) bewaakt.

• Standalone configuratie: Met het TREA-klemmenbord kunnen drie PPRO-modules rechtstreeks worden gemonteerd, waardoor er geen externe bekabeling tussen de kaarten nodig is.

Kernfuncties en operationele principes

1 Bescherming tegen te hoge snelheid
De IS220PPROS1B biedt drie niveaus van bescherming tegen te hoge snelheid: controle, primair en noodgeval. Het noodniveau wordt onafhankelijk uitgevoerd door de PPRO en omvat:

• Hardware-oversnelheidsbeveiliging:

• Maakt gebruik van hardwarelogica, onafhankelijk van software, voor detectie van oversnelheid.

• Het uitschakelinstelpunt ( OSHW_Setpoint ) wordt alleen geladen tijdens het opstarten van de module, zodat het niet wordt beïnvloed door runtimesoftwarefouten.

• Er zijn twee opeenvolgende asomwentelingen nodig om het instelpunt te overschrijden en een trip te activeren. De responstijd is doorgaans minder dan 60 ms bij normale bedrijfssnelheden.

• Firmware-oversnelheidsbeveiliging:

• Voert realtime berekeningen uit op basis van drie snelheidssignalen (HP, IP, LP).

• Ondersteunt Rate-Based Overspeed Protection (RBOS), die het instelpunt voor uitschakeloverschrijding dynamisch aanpast op basis van de huidige asversnelling.

• RBOS-functie (alleen PPROS1B):

• Hiermee kunnen gebruikers een responscurve definiëren met behulp van vijf acceleratie-/RPM-instelpuntbreekpunten.

• Naarmate de asversnelling toeneemt, neemt het door RBOS aangedreven instelpunt voor oversnelheid af, waardoor een eerdere trip-initiatie onder hoge acceleratieomstandigheden mogelijk is.

2 Synchronisatiecontrolefunctie

• Bewaakt generator- en busspanning, frequentie en fasehoek via twee potentiaaltransformatoringangen (PT).

• Bekrachtigt het K25A-relais om het sluiten van de onderbreker mogelijk te maken wanneer de omstandigheden binnen configureerbare grenzen liggen voor spanningsverschil, frequentieverschil (slip) en fasehoekverschil.

• Inclusief een bypass-functie voor dode bussluiting.

3 Hoofdcontrolewaakhond

• Bewaakt de status van de primaire controller via een hartslagsignaal ( DEVICE_HB ) ontvangen via IONet.

• Activeert een trip als de hartslag vijf opeenvolgende dataframes ontbreekt.

• Ondersteunt monitoring van twee hoofdcontrollers; Eén gezonde controller is voldoende om een ​​trip te voorkomen.

4 andere beschermende functies

• Detectie snelheidsverschil: Wordt geactiveerd als het verschil tussen het snelheidssignaal van de primaire besturing en de berekende snelheid van de PPRO een geconfigureerde drempel overschrijdt voor drie opeenvolgende monsters.

• Detectie van verouderde snelheid: Wordt geactiveerd als het snelheidssignaal van de hoofdcontroller gedurende een langere periode (100 frames) niet meer verandert (dithering), wat wijst op mogelijk verlies van signaalintegriteit.

• Detectie LP-as vergrendeld: Wordt geactiveerd als de HP-as snelheid heeft terwijl de LP-as op nul snelheid blijft.

• Discrete contactinvoertrips: Zeven geïsoleerde contactingangen ondersteunen directe (op hardware gebaseerde) of voorwaardelijke (op firmware gebaseerde) tripinitialisatie.

• E-Stop (Noodstop): Bewaakt externe noodstopsignalen en initieert een kruisschakeling naar de primaire bediening.

5 relaisuitgangen en feedback

• Nooduitschakelrelais (ETR1–ETR3): Bestuur de uitschakelmagneten.

• Bezuinigingsrelais (KE1–KE3): Voeg serieweerstand in het solenoïdecircuit na het oppakken om de houdstroom te verminderen.

• Servo Suicide Relay (K4CL): Forceert brandstof- of stoomkleppen gesloten (gebruikelijk in simplex-systemen).

• Synchronisatiecontrolerelais (K25A): Regelt het sluitcommando van de stroomonderbreker van de generator.

Belangrijkste verschillen: IS220PPROS1B versus IS220PPROH1A

Typische toepassingen

• Gasturbines (enkele as/twee as)

• Stoomturbines (groot, middelgroot, klein)

• Gecombineerde cyclusinstallaties (STAG-configuratie)

• Industriële toepassingen die naleving van de veiligheidsintegriteitsniveaus SIL 2 / SIL 3 vereisen.