Główna płytka wyłączająca turbiny lotniczej GE IS200TRPAH2AFD jest listwą zaciskową o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa, stosowaną w przemysłowych systemach sterowania GE do zastosowań związanych z ochroną turbin lotniczych. Jako członek rodziny płytek TRPA, podstawowy moduł wyzwalający turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD zapewnia podstawową funkcję wyłączania dla turbin lotniczych, akceptując sygnały wejściowe prędkości z pasywnych urządzeń magnetycznych lub aktywnych urządzeń generujących impulsy TTL, monitorując napięcia stringów wyzwalających, zapewniając bezpieczne wejście zatrzymania awaryjnego i sterując dwoma wyjściami styków wyłączających z głosowaniem TMR do cewki wyłączającej głównego wyłącznika.
Podstawowy wyłącznik wyzwalający turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD jest identyfikowany na podstawie konwencji numeracji części GE stosowanej w całej linii produktów przemysłowych systemów sterowania. Przedrostek „IS200” identyfikuje płytkę jako produkt GE Industrial Control Systems, przy czym „200” wyraźnie wskazuje, że płytka jest zespołem podstawowym. Akronim „TRPA” określa funkcjonalne oznaczenie płytki jako główny wyłącznik wyzwalający turbiny lotniczej. Oznaczenie „H2” identyfikuje grupę sprzętu i wariant wartości znamionowej styku wyjściowego 125 V DC, natomiast przyrostek „AFD” identyfikuje kombinację wersji graficznej i funkcjonalnej. Wszystkie cyfry są ważne przy zamawianiu lub wymianie dowolnej płytki, ponieważ płyty o różnych poziomach wersji mogą nie zawierać identycznego sprzętu, a GE zapewnia kompatybilność wsteczną płyt zamiennych, pamiętając jednocześnie, że różne poziomy wersji mogą nie zawierać identycznych komponentów.
Podstawowy moduł wyzwalający turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD to wersja H2A rodziny TRPA, zapewniająca napięcie wyjściowe styków 125 V DC. Rodzina TRPA obejmuje również wersję H1A z napięciem wyjściowym 24 V DC oraz wersje z certyfikatami bezpieczeństwa S1A i S2A, które posiadają certyfikat IEC 61508 z pakietem we/wy YTUR. Płyta jest kompatybilna z systemem sterowania Mark VIe przy użyciu pakietu we/wy IS220PTUR, ale nie jest kompatybilna ze sterowaniem Mark VIeS Safety przy użyciu pakietu we/wy IS200YTUR, ponieważ wersje H1A i H2A nie posiadają certyfikatu bezpieczeństwa. Wersja H2A jest przeznaczona do zastosowań wymagających napięcia cewki wyzwalającej i łańcucha wyzwalającego 125 V DC, które są powszechne w większych instalacjach turbin lotniczych.
To wprowadzenie do produktu zawiera szczegółowe informacje techniczne, opisy funkcjonalne, przypisania złączy, wskazówki dotyczące konfiguracji i kompleksowe specyfikacje podstawowego wyłącznika różnicowego turbiny lotniczej GE IS200TRPAH2AFD, służące jako podstawowe źródło informacji dla inżynierów systemów sterowania, techników konserwacji i integratorów systemów pracujących z przemysłowym sprzętem sterującym GE.
Architektura funkcjonalna i przetwarzanie sygnałów
Podstawowy moduł wyzwalający dla turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD jest zbudowany w oparciu o solidną architekturę potrójnie modułową redundantną (TMR), która zapewnia podstawową funkcję wyłączania dla turbiny lotniczej. Płyta spełnia kilka odrębnych funkcji, które razem zapewniają niezawodną i bezpieczną ochronę turbiny, w tym wykrywanie prędkości, monitorowanie napięcia łańcucha wyłączającego, obsługę zatrzymania awaryjnego i wyjście przekaźnika wyłączającego z głosowaniem TMR.
Płyta obsługuje dwanaście pasywnych urządzeń pomiaru pulsu, po cztery na sekcję R, S i T, wykrywających koło zębate do pomiaru prędkości turbiny, lub alternatywnie sześć aktywnych wejść częstości impulsów, po dwa na sekcję TMR. Ta funkcja pomiaru prędkości pozwala karcie wykryć warunki nadmiernej prędkości i zainicjować podstawową funkcję wyłączania, gdy prędkość turbiny przekracza bezpieczny limit operacyjny. Wejścia prędkości są konfigurowane za pomocą zworek JP1 i JP2, które wybierają rozłożenie przetworników częstotliwości impulsów sekcji R do pakietów S i TI/O, zapewniając elastyczność w układzie okablowania wejścia prędkości.
Płytka dostarcza dwa styki wyjściowe 24 V DC (H1A) lub 125 V DC (H2A) z głosowaniem TMR do cewki głównego wyłącznika dla cewki wyłączającej. Przekaźniki wyłączające są wykonane przy użyciu zestawów sześciu oddzielnych urządzeń typu A rozmieszczonych według wzoru głosowania, tak że dowolne dwa sterowniki, które głosują za zamknięciem, ustanowią ścieżkę przewodzenia przez zestaw. Ponieważ wykrycie zwarcia przekaźnika jest ważne dla zachowania niezawodności wyłączania, w każdym zestawie przekaźników zastosowano obwód czujnikowy. Kiedy przekaźniki otrzymają polecenie otwarcia, a na przekaźnikach pojawi się napięcie, obwód wykryje, czy jeden lub więcej przekaźników jest zwartych, a sygnał ten trafia do pakietu we/wy, aby wywołać alarm. Obwód czujnikowy wykorzystuje polecenia przekaźnika ze wszystkich trzech pakietów, aby uniknąć fałszywego wskazania w przypadku, gdy jeden pakiet we/wy głosuje za zamknięciem przekaźnika, podczas gdy pozostałe dwa pakiety we/wy głosują za otwarciem.
Płytka zawiera cztery obwody wykrywania napięcia 24–125 V DC do monitorowania ciągu wyzwalającego. Ponieważ obwód łańcucha wyzwalającego nie jest stały, w TRPA znajdują się cztery izolowane wejścia czujników napięcia ogólnego przeznaczenia, które można wykorzystać do monitorowania dowolnych punktów w systemie wyzwalania i przekazywania stanu napięcia do sterownika systemu, gdzie można podjąć działanie. Typowym zastosowaniem tych wejść może być wykrywanie napięcia zasilania dwóch ciągów wyzwalających oraz wykrywanie napięcia cewki urządzenia napędzanego przez przekaźniki.
Płyta zawiera jedno wejście bezpiecznego zatrzymania awaryjnego 24–125 V DC, służące do odłączania zasilania od przekaźników wyłączających. Funkcja zatrzymania awaryjnego składa się z optycznie izolowanego obwodu wejściowego zaprojektowanego dla wejścia prądu stałego w zakresie od 24 V do 125 V nominalnego. Po zasileniu obwód umożliwia zasilanie cewki w obwodach przekaźników R, S i T poprzez niezależne ścieżki sprzętowe. Czas reakcji tego obwodu wynosi mniej niż pięć milisekund, co w połączeniu z czasem reakcji przekaźników wyłączających mniejszym niż jedna milisekunda zapewnia bardzo szybką reakcję zatrzymania awaryjnego. Zatrzymanie awaryjne jest monitorowane przez pakiet we/wy, ale działanie polegające na odłączeniu zasilania cewki przekaźnika wyłączającego odbywa się całkowicie sprzętowo w TRPA, zapewniając funkcję bezpieczeństwa opartą na sprzęcie, niezależną od oprogramowania.
Projekt systemu i tryby pracy
Główny moduł wyzwalający turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD jest przeznaczony do stosowania w dwóch różnych konfiguracjach systemu, zapewniając elastyczność w architekturze ochrony turbiny.
W pierwszej konfiguracji listwa zaciskowa TTUR służy do umieszczenia trzech pakietów wejść/wyjść, a listwę zaciskową TRPA można podłączyć za pomocą trzech kabli zakończonych na każdym końcu złączami DC-37 pin. W tym trybie pracy TRPA zapewnia dwa wyjścia przekaźnika wyłączającego z głosowaniem stykowym, wyłącznik awaryjny i cztery czujniki napięcia, podczas gdy TTUR zapewnia normalny zestaw funkcji opisanych dla tej karty, w tym wejścia prędkości, przekaźniki synchronizujące oraz sprzężenie zwrotne napięcia szyny i generatora. Wejścia prędkości TRPA nie są aktywne i nie powinny być łączone z tym układem płytek, dlatego funkcję pomiaru prędkości zapewnia płyta TTUR, a nie TRPA.
W drugiej konfiguracji płyta TRPA może być używana z trzema pakietami I/O zamontowanymi bezpośrednio na niej. W tym trybie pracy wejścia prędkości do TRPA stają się aktywnymi ścieżkami do pakietu we/wy, umożliwiając rozwiązanie awaryjne z pojedynczą listwą zaciskową. W tej konfiguracji operacja simpleksowa nie jest możliwa, ponieważ architektura TMR wymaga obecności wszystkich trzech pakietów we/wy, aby funkcje głosowania i redundancji działały prawidłowo.
Wejścia prędkości podstawowej płytki wyzwalającej turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD zapewniają dwie opcje, jeśli są używane z pakietami we/wy zamontowanymi bezpośrednio na TRPA. Każdy pakiet we/wy może otrzymać dedykowany zestaw czterech wejść prędkości z odpowiednich punktów końcowych TRPA, tak jak ma to miejsce w TTUR. Alternatywnie, zworki P1 i P2 można umieścić na TRPA, aby przejąć pierwsze cztery wejścia prędkości, te dla pakietu R, i przełączyć je do pakietów S i T. Po wybraniu tej opcji punkty na listwie zaciskowej dla wejść prędkości S i T stają się niepodłączone i nie powinny być używane.
Tabela konfiguracji zworek dla połączeń wejściowych prędkości definiuje kilka możliwych rozwiązań. Podczas okablowania wszystkich dwunastu wejść impulsowych, od PR1_R do PR4_T, każdy zestaw czterech wejść impulsowych jest podłączany do własnego, dedykowanego pakietu wejść/wyjść, a zworki nie mogą być używane i muszą być ustawione w pozycji STORE. Podczas podłączania wejść impulsowych TTL, od TTL1_R do TTL2_T, każdy zestaw dwóch wejść impulsowych jest podłączany do własnego dedykowanego pakietu wejść/wyjść, a zworki nie mogą być używane i muszą być ustawione w pozycji STORE. W przypadku okablowania tylko do czterech dolnych wejść impulsowych, od PR1_R do PR4_R, bez okablowania do TTL1_R do TTL2_T lub PR1_S do PR4_T, ten sam zestaw sygnałów jest przekazywany do wszystkich pakietów we/wy, a zworkę należy umieścić na parach pinów. Podczas podłączania do dwóch dolnych wejść impulsowych, TTL1_R do TTL2_R, sygnały TTL nie mogą być rozdzielane i tylko pakiet RI/O będzie odbierał dane, więc zworka nie może być używana i musi być ustawiona w pozycji STORE.
Wyjścia stykowe podstawowej płytki wyzwalającej turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD są wrażliwe na polaryzację, dlatego obwód należy okablować ostrożnie, aby uniknąć uszkodzenia przekaźników. Na płytce nie ma tłumienia styków ani elektrozaworów, a użytkownik musi dodać zewnętrzne tłumienie elektromagnesu, aby uniknąć uszkodzenia przekaźników i ich styków. Wyjścia stykowe płytki są przystosowane do klasy F NEMA i wymagają minimum 100 000 operacji.
Aby przekaźniki mogły działać, wejście zatrzymania awaryjnego i wyłączenia musi być zasilane. Jeśli użytkownik nie potrzebuje wyłącznika awaryjnego lub go nie używa, wówczas lokalne źródło zasilania awaryjnego, P24O i P24R, należy zmostkować do odpowiednich wejść wyłączających na listwie zaciskowej. Wyłącznik awaryjny musi być podłączony do czystego źródła prądu stałego, akumulatora lub filtrowanego, wyprostowanego źródła prądu przemiennego o tętnieniach mniejszych niż 5%. Aby zabezpieczenie działało prawidłowo, na wejściach wyzwalających musi znajdować się napięcie co najmniej 18 V DC. Wymagany prąd jest utrzymywany na niskim poziomie, aby zminimalizować spadek na długich kablach. Ponieważ wejście wyzwalające jest bardzo szybkie, mniej niż 5 milisekund, a styki przekaźnika wyjściowego są również szybkie, mniej niż 15 milisekund, należy stosować najlepsze praktyki okablowania, aby uniknąć nieprawidłowego działania, używając skrętki, jeśli to możliwe, i unikając pracy z okablowaniem prądu przemiennego.
Sygnał zatrzymania awaryjnego zgłaszany na karcie ToolboxST E-Stop jest blokowany przez oprogramowanie sprzętowe i wymaga resetu głównego, aby usunąć ten stan. Wartość „prawda” wskazuje na zakończenie obwodu zatrzymania awaryjnego, natomiast wartość „fałsz” oznacza utratę funkcji zatrzymania awaryjnego od ostatniego resetu głównego, a nie bieżący stan obwodu zatrzymania awaryjnego.
Instalacja i okablowanie
Główny moduł wyzwalający turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD został zaprojektowany z myślą o prostej instalacji i okablowaniu w terenie. Czujniki częstotliwości impulsów TTL, wykrywanie napięcia, wyłącznik awaryjny i przekaźnik wyłącznika są podłączone do listwy zaciskowej we/wy TB1, natomiast pasywne przetworniki częstotliwości impulsów są podłączone do listwy zaciskowej TB2. Każdy blok jest przytrzymywany dwiema śrubami i ma 24 zaciski, do których można podłączyć przewody o średnicy do 12 AWG, a listwa zakończeniowa ekranu przymocowana do uziemienia obudowy znajduje się bezpośrednio po lewej stronie każdego bloku zacisków, zapewniając właściwe ekranowanie i uziemienie okablowania obiektowego.
W zastosowaniach 240 V AC ważne jest, aby przypadkowo nie krzyżować napięć 240 V AC i DC, ponieważ napięcie szczytowe przekroczy wartość znamionową Transorb i spowoduje awarię. Większość zasilaczy prądu przemiennego działa z uziemionym przewodem neutralnym i jeśli zostanie utworzone przypadkowe połączenie między napięciem 125 V DC a napięciem AC, suma napięcia szczytowego AC i 125 V DC jest doprowadzana do Transorba podłączonego pomiędzy DC a masą. Jednakże w zastosowaniach 120 V AC parametry Transorb mogą wytrzymać napięcie szczytowe bez powodowania awarii.
Wymiary płytki to 33,0 cm wysokości i 17,8 cm szerokości (13 cali x 7 cali), a listwy zaciskowe można odłączyć od listwy zaciskowej w celu konserwacji. Płytka zawiera złącze pinowe DC-62 dla pakietów wejść/wyjść oraz złącza pinowe DC-37 z zatrzaskami do kabli do JR4, JS4 i JT4 do TTUR, tylko do styków wyzwalających, wyłącznika awaryjnego i obwodów wykrywania napięcia.
Diagnostyka i wykrywanie usterek
Główny moduł wyzwalający turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD zapewnia kompleksowe możliwości diagnostyczne, które pomagają w weryfikacji systemu i izolowaniu usterek. Sprawdzana jest informacja zwrotna z czujnika zwarcia styków i w przypadku problemu z sygnałem sterującym powinien zostać wywołany alarm. Sprawdzane jest sprzężenie zwrotne z wejścia zatrzymania awaryjnego i wyłączenia awaryjnego, a jeśli wystąpi problem z sygnałem, powinna zostać wygenerowana usterka. Sprawdzane jest sprzężenie zwrotne ze zworek rozwierania czujnika prędkości i w przypadku niezgodności między zamierzoną pozycją a rzeczywistą pozycją należy wywołać alarm.
Jeśli którykolwiek z tych sygnałów ulegnie awarii, wystąpi złożony alarm diagnostyczny, a sygnały diagnostyczne można indywidualnie zablokować, a następnie zresetować za pomocą sygnału RESET_DIA, jeśli staną się prawidłowe. Złącza listwy zaciskowej mają własne urządzenie identyfikacyjne, które jest sprawdzane przez pakiet we/wy, przy czym urządzenie identyfikacyjne jest chipem tylko do odczytu, zakodowanym za pomocą numeru seryjnego listwy zaciskowej, typu płytki, numeru wersji i lokalizacji wtyczki. Gdy chip zostanie odczytany przez pakiet we/wy i napotkane zostanie niedopasowanie, generowany jest błąd niezgodności sprzętowej, uniemożliwiający działanie systemu z nieprawidłowym lub niedopasowanym sprzętem.
Konfiguracja
Podstawową płytkę wyzwalającą turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD konfiguruje się za pomocą zworek JP1 i JP2, które wybierają rozłożenie czterech pasywnych przetworników prędkości sekcji R do pakietów we/wy sekcji S i T. Umieszczenie zworki na pinach łączy cztery wejścia prędkości R z pozostałymi dwiema sekcjami TMR, natomiast pozostawienie zworek w pozycji STORE pozwala zachować dedykowane wejścia prędkości dla każdej sekcji. Konfigurację należy zweryfikować pod kątem okablowania systemu i zamierzonego trybu pracy, aby zapewnić prawidłowe działanie funkcji pomiaru prędkości i wyłączania.
Przydatność aplikacji i integracja systemu
Główny moduł wyzwalający turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD jest krytycznym elementem systemu ochrony turbiny lotniczej, zapewniającym podstawową funkcję wyłączania, która chroni turbinę przed warunkami nadmiernej prędkości i innymi niebezpiecznymi zdarzeniami. Architektura TMR płytki, z trzema pakietami wejść/wyjść i funkcją głosowania na wyjściach przekaźników wyłączających, zapewnia odporność na błędy i wysoką dostępność wymaganą dla funkcji zabezpieczających o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa.
Możliwość pomiaru prędkości na płycie, z dwunastoma pasywnymi urządzeniami pomiaru częstości impulsów lub sześcioma aktywnymi wejściami częstości impulsów TTL, umożliwia redundantny pomiar prędkości turbiny w trzech sekcjach TMR, zapewniając wykrycie stanu nadmiernej prędkości nawet w przypadku awarii jednego czujnika prędkości. Cztery obwody wykrywania napięcia na płycie umożliwiają monitorowanie napięć łańcucha wyzwalającego w wielu punktach, zapewniając diagnostyczny wgląd w stan systemu wyzwalającego. Sprzętowa funkcja zatrzymania awaryjnego płytki zapewnia szybki i niezawodny sposób odłączania zasilania od przekaźników wyłączających, niezależnie od oprogramowania i pakietów we/wy.
W konfiguracji opartej na TTUR, TRPA zapewnia wyjścia przekaźnika wyłączającego, wyłącznik awaryjny i czujniki napięcia, podczas gdy TTUR zapewnia wejścia prędkości oraz funkcje synchronizacji i sprzężenia zwrotnego napięcia. W konfiguracji do montażu bezpośredniego TRPA zapewnia kompletne rozwiązanie wyzwalania pierwotnego, z wejściami prędkości, wyjściami przekaźnika wyłączającego, wyłącznikiem awaryjnym i czujnikami napięcia zintegrowanymi na jednej listwie zaciskowej.
Wyjścia stykowe płytki są wrażliwe na polaryzację i użytkownik musi dodać zewnętrzne tłumienie elektromagnesu, aby chronić przekaźniki i ich styki. Wejście zatrzymania awaryjnego musi być podłączone do czystego źródła prądu stałego, a okablowanie powinno być zgodne z najlepszymi praktykami, aby uniknąć nieprawidłowego działania obwodów wejściowych i wyjściowych przekaźnika szybkiego wyłączania.
Konserwacja i cykl życia
Podstawowy wyłącznik wyzwalający turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD został zaprojektowany z myślą o długiej żywotności przy minimalnej konserwacji. Płyta zawiera przekaźniki wyłączające jako jedyne ruchome części, a jej solidna konstrukcja i technologia montażu powierzchniowego zapewniają wysoką niezawodność w ciągłej pracy przemysłowej. Rutynowa konserwacja obejmuje okresową kontrolę wzrokową płytki, listew zaciskowych i okablowania, sprawdzenie, czy napięcia łańcucha wyłączającego mieszczą się w specyfikacji oraz potwierdzenie, że zaciski ekranu są prawidłowo podłączone.
Funkcje diagnostyczne płytki, w tym sygnał zwrotny czujnika zwarcia, sygnał wejściowy zatrzymania awaryjnego, sygnał zwrotny zworki zwiększania prędkości oraz wbudowany chip identyfikacyjny, upraszczają rozwiązywanie problemów i zapewniają, że w każdym miejscu zostanie zainstalowana właściwa płyta. Jeśli czujnik zwarcia wykryje zwarcie przekaźnika, generowany jest alarm ostrzegający technika konserwacji o potencjalnej utracie niezawodności wyłączania. Jeśli sygnał zwrotny na wejściu zatrzymania awaryjnego wskaże problem, generowany jest błąd, ostrzegający operatora o potencjalnej utracie funkcji zatrzymania awaryjnego.
Jeśli płyta wymaga wymiany, proces jest prosty. Po odłączeniu zasilania powiązanego sprzętu i sprawdzeniu, czy nie ma zasilania, wtykowe listwy zaciskowe należy oznaczyć i usunąć, a płytkę należy zdjąć z mocowania. Przed oddaniem systemu do użytku płytkę zamienną należy zainstalować w tym samym miejscu, ustawić zworki JP1 i JP2 zgodnie z pierwotną konfiguracją, a bloki zacisków ponownie podłączyć zgodnie z etykietą.
Firma GE Industrial Control Systems zapewnia kompatybilność swoich płytek zamiennych, nawet jeśli płyty o różnych poziomach wersji mogą nie zawierać identycznego sprzętu. Zamawiając zamienny pierwotny moduł wyzwalający turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD, należy podać pełny numer części i opis, numer seryjny przemiennika lub systemu oraz numer listy materiałów (ML). Fabryka może zastąpić nowsze wersje w zależności od dostępności i ulepszeń konstrukcyjnych, ale gwarantowana jest kompatybilność wsteczna płyt zamiennych.
Wniosek
Główny moduł wyzwalający turbiny lotniczej GE IS200TRPAH2AFD to niezawodny, solidny moduł zabezpieczający o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa, przeznaczony do zastosowań w turbinach lotniczych pochodzenia GE Industrial Control Systems. Dwanaście pasywnych lub sześć aktywnych wejść prędkości, dwa wyjścia stykowe wyłączające zatwierdzone przez TMR o napięciu znamionowym 125 V DC, cztery izolowane obwody detekcji napięcia, sprzętowa funkcja zatrzymania awaryjnego i kompleksowa diagnostyka zapewniają pomiar prędkości, wyjście wyłączenia, monitorowanie napięcia i funkcję zatrzymania awaryjnego wymaganą dla podstawowej funkcji wyłączania.
Dzięki wtykowym blokom zacisków, wyraźnie oznakowanym złączom, wszechstronnej diagnostyce i obsłudze konfiguracji systemu opartych na TTUR i montowanych bezpośrednio, główna tablica wyzwalacza turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD została zaprojektowana z myślą o łatwej instalacji, weryfikacji i konserwacji. Wspierany przez wysokiej jakości produkcję GE, globalną sieć wsparcia i zaangażowanie w kompatybilność wsteczną, pierwotny wyłącznik wyzwalający turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD w dalszym ciągu zapewnia wydajność, trwałość i bezpieczeństwo, których oczekują użytkownicy przemysłowi od GE. Niezależnie od tego, czy jest używany w nowej instalacji, czy jako zamiennik istniejącej płytki, główny moduł wyzwalający turbiny lotniczej IS200TRPAH2AFD zapewnia podstawową funkcjonalność wyzwalania wymaganą do niezawodnej i bezpiecznej pracy turbiny lotniczej.
