De IS220YTURS1A is een cruciaal I/O-pakket binnen het Mark VleS-veiligheidscontrolesysteem, speciaal ontworpen voor primaire turbinebescherming. Het is een toepassingsspecifieke I/O-module die samenwerkt met compatibele klemmenborden (zoals TTUR, TRPA, TRPG) om turbines (gas of stoom) te bewaken en te beveiligen tegen kritieke gevaren zoals te hoge snelheid en vlamstoringen. De kernfunctie ervan is het garanderen van een veilige uitschakeling van de apparatuur bij het detecteren van gevaarlijke omstandigheden.
De module is ontworpen en gecertificeerd in overeenstemming met de functionele veiligheidsnorm IEC 61508. Het is in staat om het volgende te bereiken:
SIL 2 in Hardware Fault Tolerance (HFT) = 0 architecturen (bijv. 1oo1, 2oo2).
SIL 3 in HFT = 1-architecturen (bijv. 1oo2, 2oo3).
Het is geschikt voor gebruik in zowel low-demand als high-demand/continue bedrijfsmodi.
Sleutelfuncties
1. Snelheidsbewaking en bescherming tegen te hoge snelheid
De IS220YTURS1A ondersteunt maximaal vier passieve, magnetische snelheidssensoringangen, met een frequentiebereik van 2 Hz tot 20.000 Hz.
Elk ingangskanaal kan onafhankelijk worden geconfigureerd voor verschillende toepassingen (bijv. Flow, Speed, Speed_High, Speed_Low).
Het bevat een snel detectie-algoritme voor oversnelheid met configureerbare triplogica, zoals trippen op een enkel kanaal ( PR_Single ) of op de maximale waarde van meerdere kanalen ( PR_Max ).
Er zijn configureerbare uitschakelfuncties voor versnelling en vertraging beschikbaar om te beschermen tegen plotselinge, gevaarlijke veranderingen in de assnelheid.
2. Vlamdetectie
Het accepteert input van maximaal acht vlamdetectoren (bijvoorbeeld het Geiger-Muller-type).
Het vlamdetectiecircuit interpreteert spanningspulsen boven 2,5 V als een logisch hoog niveau, wat de aanwezigheid van een vlam aangeeft. De hartslag wordt gemeten door een teller over een door de gebruiker te configureren tijdsinterval (veelvouden van 40 ms).
De veilige toestand voor het YTUR-vlamdetectiecircuit wordt gedefinieerd als 'Vlam aanwezig'. Een verlies van vlamsignaal vormt de onveilige toestand die een beschermende actie zal veroorzaken. Het is niet bedoeld voor toepassingen waarbij de gedetecteerde vlam een onveilige toestand is.
3. Bediening van elektrisch uitschakelapparaat (ETD).
De IS220YTURS1A stuurt bewaakte uitschakelrelaisuitgangen aan om te communiceren met elektrische uitschakelapparaten (ETD's), die doorgaans de stroom uitschakelen om elektromagneten uit te schakelen, waardoor een mechanische uitschakeling wordt geïnitieerd.
In een Triple Modular Redundant (TMR)-configuratie zijn de uitgangen van drie YTUR-pakketten verbonden met een klemmenbord (zoals TRPG of TRPA) dat een hardware-stemcircuit implementeert (bijvoorbeeld 2-uit-3 stemmen) om ervoor te zorgen dat een enkele fout een trip niet voorkomt.
4. Noodstopingang (noodstop).
Een speciale E-Stop-ingang biedt een op hardware gebaseerd noodstoppad. Indien geactiveerd, kan het de uitschakelrelais direct uitschakelen.
Dit noodstopsignaal kan ook worden geconfigureerd om andere beveiligingssystemen uit te schakelen, zoals de YPRO back-up-oversnelheidsbeveiliging, waardoor systeembrede bescherming wordt gegarandeerd.
5. Niet-veiligheidsgecertificeerde functies (niet-storend)
Generatorsynchronisatie en onderbrekerbediening: Biedt niet-veiligheidsgeclassificeerde functionaliteit voor het synchroniseren van een generator met het elektriciteitsnet en het besturen van de hoofdstroomonderbreker.
Bewaking van asspanning en -stroom: Bewaakt de geïnduceerde asspanning en -stroom om schade door asstromen te helpen voorkomen, maar dit maakt geen deel uit van de veiligheidsfunctie.
Potentiële transformator (PT) monitoring: Bewaakt generator- en busspanningssignalen van potentiële transformatoren voor niet-veiligheidsbesturings- en bewakingsdoeleinden.
Systeemarchitectuur en werkingsprincipe
1. Hardware-architectuur
De IS220YTURS1A functioneert als een sleutelcomponent binnen de grotere Mark VleS-architectuur. Het signaalpad bestaat uit drie primaire delen:
Klemmenbord (TTUR/TRPA/TRPG): Biedt de fysieke interface voor veldbedrading en biedt functies zoals transiëntbeveiliging, signaalventilator (voor TMR-ingangen) en uitgangsstemming (voor TMR-uitgangen).
I/O-pakket (YTURS1A): De module zelf, die een gemeenschappelijk processorbord en een uniek data-acquisitiebord bevat. Het digitaliseert signalen, voert beveiligingsalgoritmen uit en verzorgt de communicatie.
IONet: Een eigen, gesloten Ethernet-netwerk dat wordt gebruikt voor communicatie tussen de I/O-packs en de Mark VleS Safety-controllers. I/O verpakt multicast-invoergegevens elk frame naar de controllers, en controllers zenden uitvoergegevens terug naar de I/O-pakketten.
In een TMR-systeem worden drie IS220YTURS1A-modules (R, S, T) gebruikt. Elke module verwerkt de uitgewaaierde ingangen onafhankelijk. De controllers voeren vervolgens een gemiddelde selectie uit op de snelheidssignalen en een meerderheidsstemming (2-uit-3) op de gezondheids- en tripbeslissingen, waardoor de continue werking wordt gegarandeerd, zelfs als een heel kanaal uitvalt.
2. Signaalverwerking en controleworkflow
Ingangsacquisitie: Veldsignalen (snelheid, vlam, noodstop, enz.) worden aangesloten op het klemmenbord, dat ze conditioneert en ventileert naar de YTURS1A-module(s).
Signaalverwerking: De YTURS1A digitaliseert de analoge signalen en voert de ingebouwde firmware-algoritmen uit. Voor snelheidsinvoer berekent het het toerental. Voor vlamingangen bepaalt deze de status van de vlam aan/uit op basis van het aantal pulsen.
Beveiligingslogica: De module vergelijkt voortdurend de verwerkte waarden (bijvoorbeeld snelheid, acceleratie) met de geconfigureerde trip-instelpunten. Het bewaakt ook de gezondheid van zijn eigen hardware en ingangssignalen.
Uitgangsactie: Als aan een uitschakelvoorwaarde wordt voldaan (bijvoorbeeld oversnelheid) of als er een kritische fout wordt gedetecteerd, schakelt de YTURS1A onmiddellijk de veiligheidsgecertificeerde uitschakelrelaisuitgangen uit. Deze actie wordt lokaal binnen het I/O-pakket uitgevoerd, zonder dat er een commando van de hoofdcontroller nodig is, waardoor een zeer snelle responstijd wordt gegarandeerd.
Systeemcommunicatie: Tegelijkertijd communiceert de YTURS1A de status van alle ingangen, uitgangen en de interne diagnostiek naar de Mark VleS-controllers via IONet voor bewaking, alarmering en HMI-weergave op systeemniveau.
3. Gezondheidsmonitoring en diagnostische dekking
De IS220YTURS1A beschikt over uitgebreide ingebouwde diagnostiek om hardwarefouten, communicatieverlies en problemen met de stroomvoorziening te detecteren.
In het Mark VleS-systeem heeft elke van I/O afgeleide variabele een bijbehorende gezondheidsstatus. Deze gezondheid is een combinatie van puntgezondheid (uit de zelfdiagnose van het I/O-pakket) en verbindingsgezondheid (uit de validatie door de controller van de IONet-communicatie-integriteit).
Applicatiecode kan de gezondheid van kritische variabelen bewaken met behulp van het functieblok VAR_HEALTH, waardoor de veiligheidslogica passende actie kan ondernemen als een ingang als ongezond wordt beschouwd (bijvoorbeeld een redundante sensor selecteren, een alarm initiëren).
De brandingfunctie van het systeem garandeert configuratie-integriteit. Zodra de applicatie is getest en voorzien van een merknaam, genereert elke ongeautoriseerde wijziging van de code, constanten of hardware een diagnostisch alarm.
4. Integratie met YPRO en YSIL voor gelaagde bescherming
De IS220YTURS1A maakt vaak deel uit van een meerlaagse beveiligingsstrategie:
IS220YTURS1A (primaire bescherming): Dient als hoofdsysteem voor oversnelheid en vlambeveiliging.
YPRO (Backup Protection): Biedt een volledig onafhankelijke, redundante beschermingslaag tegen oversnelheid, vaak met zowel firmware als hardwaregebaseerde uitschakelmechanismen.
YSIL (Core Safety Protection): Biedt het hoogste niveau van veiligheidsintegriteit (SIL 3) voor de meest kritische functies, zoals bescherming van gascompressoren.
Configuratie en inbedrijfstelling
Configuratie van de IS220YTURS1A wordt uitgevoerd met behulp van de ToolboxST-applicatie.
1. Basisconfiguratie
2. Beveiligingsparameterinstellingen
Overtoerentrip-instelpunten (bijv. PR1Setpoint naar PR4Setpoint )
Acceleratie/deceleratie trip inschakelen en instelpunten
Vlamdetectietijdsinterval en drempellimieten ( FlameLimitHigh , FlameLimitLow )
Systeemlimietcontroles en diagnostische verschillimieten ( TMR_DiffLimit )
3. Jumperconfiguratie (op TRPA-bord)
Veiligheidscertificering en toepassingen
