Dispositivo de proteção contra sobrevelocidade 8237-1600 ProTech-GII

O 8237-1600 é um dispositivo de proteção contra sobrevelocidade de alta confiabilidade da série ProTech‑GII da Woodward. Ele é projetado para turbinas a vapor, turbinas a gás, turbinas hidrelétricas e grandes motores alternativos. Este modelo apresenta construção para montagem em painel , entradas de energia mistas de alta e baixa tensão (AT/LV), , 2oo3 (duas em três) saídas de relé votadas e entradas votadas . É um dispositivo de segurança certificado para SIL 3 (IEC 61508) e atende aos padrões API 670, API 612 e API 611.

O 8237‑1600 usa três módulos independentes (A, B, C) em uma arquitetura tripla modular redundante (TMR) . Cada módulo monitora a velocidade e a aceleração do rotor através de seu próprio sensor de velocidade. Quando um evento de sobrevelocidade ou sobreaceleração é detectado, o sistema emite um comando de desligamento para desligar a turbina ou o motor, protegendo tanto o pessoal quanto o equipamento.

Este dispositivo é ideal para aplicações críticas em geração de energia, petróleo e gás, propulsão marítima e acionamentos industriais onde segurança e alta disponibilidade são necessárias.

2. Principais recursos

• Redundância Modular Tripla (TMR) – Três módulos independentes; qualquer falha isolada não afeta as outras. Hot-swap (substituição on-line) é compatível.

• 2oo3 Saídas de relé de disparo votadas – A lógica de votação interna garante que pelo menos dois módulos devem desarmar antes que os relés de saída mudem de estado, evitando desarmes espúrios.

• Entradas de velocidade flexíveis – Cada módulo aceita um sensor de velocidade, configurável como MPU passivo ou sonda ativa de proximidade/correntes parasitas.

• Proteção contra sobrevelocidade e sobreaceleração – Faixa de desarme por sobrevelocidade: 0‑32.000 rpm; faixa de disparo de sobreaceleração: 0‑25.000 rpm/s.

• Gerenciadores de redundância de velocidade e aceleração – Permitem votação mediana, de alta seleção ou de baixa seleção entre até três sinais; comportamento de fallback configurável.

• Autotestes abrangentes – Teste temporário de ponto de ajuste de sobrevelocidade, teste de velocidade simulado manual/automático, teste de sequência automática (testa todos os três módulos automaticamente), teste de lâmpada.

• Registro de eventos – Registros não voláteis de excesso de velocidade/sobreaceleração (20 eventos), desarmes (50 eventos), alarmes (50 eventos) e pico de velocidade/aceleração.

• Interface do usuário – Painel frontal com suporte a vários idiomas (inglês/chinês), monitoramento em tempo real, configuração e início de testes.

• Comunicação Modbus RTU – porta RS‑232/RS‑485 por módulo para monitoramento e controle remoto.

• Ferramenta de programação e configuração (PCT) – software para PC para configuração offline/online, gerenciamento de arquivos e exportação de logs.

• Certificações de segurança – TUV SIL 3, CSA Classe I Divisão 2, ATEX Zona 2, GOST e atende aos padrões API.

3. . Descrição funcional detalhada

3.1 Lógica de disparo e configuração de saída (modelos de relé votados)

No 8237‑1600, cada módulo avalia independentemente seus próprios sinais de velocidade e aceleração. Quando ocorre uma condição de desarme (sobrevelocidade, sobreaceleração, perda de velocidade, etc.), o módulo ativa seu bloqueio de desarme interno. Os três módulos compartilham seu status de desarme através de um barramento CAN certificado. Um interno módulo eleitor 2oo3 monitora os três sinais de disparo e desenergiza ou energiza os dois relés de disparo redundantes Forma-C adequadamente. A ação do eleitor pode ser configurada como:

• Desenergizar para desarmar (à prova de falhas): a perda de energia causa um desarme.

• Energizar para desarmar : a energia deve ser aplicada para desarmar.

3.2 Gerenciadores de Redundância de Velocidade e Aceleração

Quando habilitado, o gerenciador de redundância permite que cada módulo utilize não apenas seu próprio sinal de velocidade, mas também os sinais de velocidade dos outros dois módulos. Isso permite:

• Votação na mediana, valor de velocidade mais alto ou mais baixo.

• Lógica de fallback quando apenas dois sinais estão íntegros (HSS ou LSS).

• Ação configurável quando duas entradas falham (desarme ou não desarme).

• Alarme de diferença com limite ajustável e atraso de tempo.

Este recurso é especialmente útil quando apenas duas sondas de velocidade estão instaladas ou quando uma sonda falha online.

3.3 Lógica de inicialização e detecção de falha de velocidade

O ProTech‑GII inclui dois auxílios de partida complementares para evitar disparos espúrios enquanto a turbina está parada ou em baixa velocidade:

• Speed ​​Fail Trip : Se a velocidade estiver abaixo do Speed ​​Fail Setpoint e a entrada Speed ​​Fail Override não estiver fechada, ocorre um desarme.

• Speed ​​Fail Timeout Trip : Após um comando de Partida, se a velocidade não exceder o setpoint dentro do timeout configurado, ocorre um desarme.

Estas funções garantem que o sistema não desarme durante a inicialização normal quando a saída da MPU pode ser zero.

3.4 Registro de eventos e indicação de primeiro a sair

Cada módulo armazena os seguintes logs em memória não volátil:

O indicador first-out é crucial para solucionar a causa raiz de um evento de desarme.

4. Destaques de instalação e fiação

4.1 Requisitos Ambientais

• Instale em um gabinete IP56 (ou superior).

• Temperatura ambiente: -20°C a +60°C.

• Evite luz solar direta, água, condensação e forte interferência eletromagnética.

• Forneça ventilação e espaço adequados para acesso ao painel frontal.

• Monte verticalmente.

4.2 Fiação de Energia

• Cada módulo requer duas fontes de energia independentes (uma de alta tensão e uma de baixa tensão).

• Cada fonte de alimentação deve ter seu próprio disjuntor.

• As entradas HV devem ser conectadas ao terra de proteção (PE) com fio ≥1,5 mm².

4.3 Fiação do Sensor de Velocidade

• Use cabo de par trançado blindado; conecte a blindagem em uma extremidade (lado do módulo).

• Modo MPU: 1–35 Vrms, impedância de 1,5 kΩ, detecção de fio aberto ativa.

• Modo sonda ativa: módulo fornece alimentação de 24 Vcc; limites de entrada Vlow <2V, Vhigh >4V.

• Cada sonda deve ser conectada a apenas um módulo (sem conexões paralelas).

4.4 Saídas de Relé

• Relés de desarme (Form‑C): 8 A a 220 Vca/8 A a 24 Vcc – podem acionar diretamente solenóides de desarme.

• Relé de alarme (estado sólido): 1 A @ 24 Vcc – para anúncio remoto.

• Use fonte de alimentação externa se a corrente total exceder 500 mA.

4.5 Modbus e Porta de Serviço

• Modbus: RS‑485 comprimento máximo de 1.500 pés, RS‑232 máximo de 50 pés.

• A porta de serviço (RS‑232) serve apenas para conexão temporária (programação/recuperação de log).

5. Configuração e Operação

5.1 Configuração do painel frontal

• Idioma: inglês ou chinês.

• Senha necessária para nível de teste (por exemplo, iniciar testes) e nível de configuração (alterar parâmetros).

• O módulo deve estar no estado desarmado para entrar no modo de configuração.

• Parâmetros configuráveis: tipo de sonda, dentes da engrenagem, relação de transmissão, pontos de ajuste de sobrevelocidade/sobreaceleração, gerenciador de redundância, Modbus, modos de teste, etc.

5.2 Ferramenta de Programação e Configuração (PCT)

• Conecta-se via porta de serviço (RS‑232).

• Permite a criação/edição offline de arquivos de configurações (*.wset).

• Upload/download online de configurações.

• Exporte registros para HTML.

• Suporta comparação de configuração entre arquivos.

5.3 Copiar configuração entre módulos

• Do painel frontal, a configuração de um módulo pode ser copiada para outro módulo.

• Itens excluídos: senhas, endereços de escravos Modbus, preferências da tela inicial.

• O alarme de incompatibilidade de configuração pode ser ativado/desativado.

6. Certificações de segurança e conformidade

Estado Seguro : Quando configurado como Desenergizar para desarmar , o módulo desarma após perda total de energia – a condição à prova de falhas.

7. Aplicações Típicas

O 8237‑1600 é adequado para:

• Geradores de turbina a gás – proteção contra excesso de velocidade para evitar falha das pás.

• Compressores acionados por turbinas a vapor – em refinarias e fábricas de produtos químicos.

• Turbinas hidrelétricas – proteção antidescontrole.

• Motores alternativos (gás/diesel) – para compressão de gás ou energia de emergência.

• Motores e compressores de alta velocidade – detecção de sobreaceleração.

Sua capacidade de suportar substituição de módulos on-line e votação 2oo3 o torna ideal para aplicações onde o tempo de inatividade é extremamente caro.

8. Solução de problemas e manutenção

8.1 Indicações de LED do painel frontal

8.2 Falhas e Soluções Comuns

8.3 Manutenção Recomendada

• Execute o teste de sequência automática a cada 6–12 meses para verificar todos os módulos.

• A cada 5–10 anos, devolva a unidade à Woodward ou a um centro de serviço autorizado para inspeção e atualizações.

• Se armazenado por mais de 24 meses, ligue a alimentação por 5 minutos para reformar os capacitores eletrolíticos.

9. Informações para pedidos e acessórios