Placa de viagem de turbina GE DS200TCTGG1A

O DS200TCTGG1A é uma placa de disparo de turbina projetada pela General Electric (GE) para seu sistema de controle de turbina Mark V. Pertencente à série TCTG (Turbine Trip Board), esta placa faz parte do grupo G1 e representa a revisão A (TCTGG1A). Ele é instalado na quarta posição do núcleo P1 e serve como um componente crítico para a implementação de funções de desligamento seguro no sistema de controle da turbina.

A principal função da placa DS200TCTGG1A é operar as válvulas de corte de combustível da turbina, cortando rapidamente o fornecimento de combustível quando condições anormais são detectadas para proteger o equipamento da turbina. Esta placa integra vários mecanismos lógicos de disparo e esquemas de proteção de redundância, incluindo relés de disparo primários (PTRs) e relés de disparo de emergência (ETRs), que empregam lógica de votação dois em três (2/3) em nível de hardware para garantir a confiabilidade dos comandos de disparo. Além disso, a placa incorpora circuitos de fechamento do disjuntor do gerador, relés de sincronização e interfaces de botão de disparo de hardware.

A placa DS200TCTGG1A desempenha um papel vital de proteção de segurança dentro do sistema de controle Mark V. Ele recebe sinais de disparo do Programa de Sequência de Controle (CSP), placas TCEA, placas TCQA e botões de disparo externos conectados por fio. Depois de processar esses sinais por meio de lógica redundante multinível, ele envia comandos de disparo para as válvulas de combustível e para o disjuntor do gerador. O design desta placa reflete o forte compromisso da GE com a segurança e a confiabilidade em aplicações de controle de turbinas, tornando-a adequada para equipamentos rotativos críticos, como turbinas a gás e turbinas a vapor.

Este produto é amplamente utilizado em usinas de energia, instalações petroquímicas, transmissão de gás natural e outros setores industriais, particularmente em aplicações de controle de turbinas com requisitos rigorosos de desligamento de segurança.

II. Funções principais

1. Controle do Relé de Disparo Primário (PTR)

Os relés PTR são uma função central da placa DS200TCTGG1A, usados ​​para executar operações de trip quando falhas no sistema são detectadas. Os sinais de disparo PTR são acionados pela placa TCQA com base nos dados gerados pelo Programa de Sequência de Controle (CSP). Esses sinais são transmitidos através do COREBUS para o mecanismo de E/S no núcleo R1. A placa STCA no núcleo R1 então grava os sinais de disparo através do conector 3PL na placa TCQA, que finalmente os grava na placa TCTG através do conector JD.

Os relés PTR empregam lógica de votação dois em três (2/3) em nível de hardware. Embora o mesmo sinal seja escrito em todos os três relés através do núcleo R1, uma votação secundária em nível de hardware é realizada para garantir a confiabilidade do comando de trip e a resistência a falhas de ponto único. Uma vez iniciado um disparo PTR, o CSP gera um sinal de disparo cruzado que aciona simultaneamente os relés ETR.

2. Controle do Relé de Disparo de Emergência (ETR)

Os relés ETR são controlados pelas placas TCEA (canais X, Y, Z) localizadas no núcleo P1 através dos conectores JLX, JLY e JLZ. Os relés ETR também utilizam lógica de votação dois em três (2/3) em nível de hardware: se dois dos três relés solicitarem um desarme, a placa TCTG aciona um desarme do sistema abrindo e fechando uma série de contatos relacionados.

Os seguintes sinais acionarão a ação do relé ETR:

• Excesso de velocidade do eixo de alta pressão e desaceleração rápida

• Excesso de velocidade do eixo de baixa pressão e desaceleração rápida

• Viagem cruzada (originária de uma viagem PTR)

Os sinais de disparo do ETR são então gravados na placa terminal PTBA através do conector JM para executar as operações reais de desligamento.

3. Circuito fechado do disjuntor do gerador

A placa DS200TCTGG1A integra a funcionalidade de controle de fechamento do disjuntor do gerador. Os sinais de fechamento originam-se de:

• Placa STCA (R1 Core): Executa um cálculo de verificação de sincronização (sync check) e gera um sinal permissivo para fechar o disjuntor.

• Placas TCEA (Núcleo P1): Utilize sinais PT da placa terminal PTBA para realizar cálculos de sincronização automática e gerar um sinal permissivo para fechar o disjuntor.

A placa DS200TCTGG1A realiza uma votação de dois em três (2/3) nos sinais de sincronização automática dos três canais TCEA. Se dois ou três sinais de sincronização automática forem válidos e o sinal de verificação de sincronização do núcleo R1 também tiver sido emitido, a placa TCTG envia um sinal permissivo para fechar o disjuntor para a placa PTBA através dos conectores JN e JM através dos relés K1, K2 e K3.

4. Circuito de disparo manual e externo

A placa DS200TCTGG1A suporta conexões com fio para dispositivos de disparo externos. As entradas de contato normalmente fechadas podem ser conectadas diretamente à placa terminal PTBA, acionando um desarme quando os contatos abrem. Os botões de parada de emergência são um exemplo típico de tais dispositivos.

Esses sinais de disparo externos são lidos pela placa TCTG através do conector JN e acionam os relés K22, K23, K24 e K25 (referidos como relés '4', correspondendo ao número do dispositivo padrão ANSI para Proteção Mestre). Quando esses relés são acionados, eles desenergizam o barramento de proteção de 24 Vcc utilizado pelos relés PTR e ETR, fazendo com que eles iniciem um desarme.

As placas TCEA normalmente monitoram os sinais de disparo de hardware 1 a 3 para detectar eventos de parada de emergência e registrar esses eventos de volta no Control Engine.

5. Botões de disparo de hardware

Os botões de disparo de hardware podem desenergizar diretamente a fonte de alimentação de 24 V CC para os relés PTR e ETR, obtendo disparo independente em nível de hardware que não depende da lógica de software, aumentando ainda mais a segurança e a confiabilidade do sistema.

6. Sincronizando Relés

A placa DS200TCTGG1A também integra relés de sincronização para sincronização do gerador com a rede elétrica, garantindo tempo de fechamento preciso e evitando impacto tanto no gerador quanto na rede.

7. Ativação da braçadeira servo de sobrevelocidade de emergência

A placa possui um jumper de hardware (J1) usado para aplicar 24 V CC às saídas do servo. Quando habilitado, este jumper fornece controle de emergência de servo clamp de sobrevelocidade para servoválvulas de um a quatro. O relé real para esta função está localizado na placa TCQC.

III. Arquitetura de hardware

1. Estrutura do Conselho

A placa DS200TCTGG1A utiliza uma estrutura de placa de circuito impresso padrão e integra:

• Conectores de Interface Múltipla: Para conexões com o núcleo P1, núcleo R1 e dispositivos externos.

• Jumpers de hardware: Um jumper configurável (J1).

• Matriz de Relés: Incluindo relés PTR, relés ETR, relés de sincronização e relés “4”.

• Sem configuração de software: A placa TCTG não contém configuração de software; todas as funções são implementadas através da lógica de hardware.

2. Descrição do conector

3. Jumper de hardware

4. Descrição do Relé

4. Detalhes da lógica do circuito

1. Circuito de Relé ETR

O circuito de relé ETR é a lógica central para implementar disparos de emergência na placa TCTG. As placas TCEA (canais X, Y, Z) no núcleo P1 enviam sinais de disparo para a placa TCTG através dos conectores JLX, JLY e JLZ. Os relés ETR realizam votação dois em três (2/3) em nível de hardware:

• Três canais TCEA controlam respectivamente os relés ETR correspondentes.

• Se dois ou três relés solicitam um desarme, o sistema aciona um desarme abrindo e fechando uma série de contatos relacionados.

• Este mecanismo de votação em nível de hardware garante que, mesmo que um único canal falhe, o sistema ainda possa responder corretamente às condições de disparo.

As condições que desencadeiam uma viagem ETR incluem:

• Sobrevelocidade do eixo de alta pressão

• Sobrevelocidade do eixo de baixa pressão

• Desaceleração rápida

• Viagem cruzada (originária de uma viagem PTR)

Os sinais de disparo ETR são finalmente gravados na placa terminal PTBA através do conector JM para executar ações de segurança, como corte de combustível.

2. Circuito de Relé PTR

O circuito de relé PTR lida com sinais de trip gerados pelo Programa de Sequência de Controle (CSP). O fluxo do sinal é o seguinte:

1. O CSP específico do site gera um sinal de disparo.

2. O sinal é gravado no mecanismo de E/S no núcleo R1 por meio do COREBUS.

3. A placa STCA no núcleo R1 grava o sinal na placa TCQA através do conector 3PL.

4. A placa TCQA grava o sinal na placa TCTG através do conector JD.

Embora os três relés PTR recebam o mesmo sinal de trip através do núcleo R1, a placa TCTG ainda realiza votação dois em três (2/3) no nível de hardware para garantir a confiabilidade do comando de trip. Uma vez iniciado um disparo PTR, o CSP gera um sinal de disparo cruzado que aciona simultaneamente os relés ETR.

3. Circuito fechado do disjuntor do gerador

O fechamento do disjuntor do gerador requer que duas condições sejam satisfeitas simultaneamente:

• Permissiva de Sincronização Automática: Calculada pelos três canais TCEA (X, Y, Z) com base nos sinais PT da placa terminal PTBA. O conselho do TCTG realiza uma votação de 2/3 nesses sinais.

• Verificação Permissiva de Sincronização: Calculada pela placa STCA no núcleo R1.

Somente quando ambas as condições forem atendidas a placa TCTG envia um sinal permissivo de fechamento do disjuntor para a placa PTBA através dos relés K1, K2 e K3.

4. Circuito de disparo manual e externo

Sinais de disparo externos (como botões de parada de emergência) são conectados à placa terminal PTBA. Quando um contato normalmente fechado abre:

1. O conector JN lê este sinal.

2. A placa TCTG aciona os relés K22-K25 (os “4” relés).

3. Os relés “4” desenergizam o barramento de proteção de 24 Vcc utilizado pelos relés PTR e ETR.

4. Os relés PTR e ETR perdem energia, provocando um desarme do sistema.

Este projeto garante que os sinais de disparo externos sejam independentes da lógica do software, alcançando proteção de segurança independente no nível do hardware.

V. Instalação e Manutenção

1. Local de montagem

A placa DS200TCTGG1A é instalada na quarta posição do núcleo P1, formando um componente central do sistema de controle Mark V junto com outras placas principais.

2. Etapas de instalação

1. Verifique se a energia está desligada: Certifique-se de que o sistema esteja desenergizado e verifique se não existe energia em nenhum circuito usando equipamento de teste de alta tensão.

2. Localize o slot da placa: confirme se o quarto slot do núcleo P1 está disponível.

3. Instale a placa: Alinhe a placa TCTG com as guias do slot e empurre-a suavemente até que os conectores do backplane estejam totalmente encaixados.

4. Prenda o painel frontal: Aperte os parafusos prisioneiros na parte superior e inferior do painel frontal para fixar a placa.

5. Conecte os cabos: De acordo com os desenhos do sistema, conecte os conectores J7W, JDR, JDS, JDT, JLX, JLY, JLZ, JN, JM, etc.

6. Configurar Jumper: Defina o jumper J1 (Habilitação de Grampo servo de Sobrevelocidade de Emergência) de acordo com os requisitos da aplicação.

7. Ligue e verifique: Após ligar, verifique a operação normal da placa por meio de diagnósticos do sistema.

3. Etapas de remoção

1. Verifique se a energia está desligada: certifique-se de que o sistema esteja desenergizado e verifique se não existe energia em nenhum circuito.

2. Etiquete os cabos: etiquete todos os cabos com suas posições de conexão antes da remoção.

3. Desconecte os cabos: desconecte cuidadosamente todos os conectores.

4. Afrouxe o painel frontal: Afrouxe os parafusos prisioneiros no painel frontal.

5. Remova a placa: Retire com cuidado a placa TCTG.

4. Recomendações de manutenção

• Inspeção Periódica: Verifique regularmente o status da placa e a integridade dos contatos do conector.

• Precauções antiestáticas: Sempre use uma pulseira aterrada ao manusear a placa. Guarde a placa em um saco antiestático quando não estiver em uso.

• Confirmação do jumper: Ao substituir uma placa, certifique-se de que a configuração do jumper J1 na nova placa corresponda à da placa antiga.

• Gerenciamento de peças sobressalentes: Recomenda-se manter pelo menos uma placa TCTG idêntica no local como sobressalente para minimizar o tempo de inatividade em caso de falha.

VI. Aplicações

A placa de disparo de turbina DS200TCTGG1A é amplamente utilizada nos seguintes cenários industriais:

• Controle de Turbina a Gás: Como componente de proteção de segurança em sistemas Mark V, executando corte de combustível após detecção de excesso de velocidade, desaceleração rápida e outras anormalidades.

• Controle de Turbina a Vapor: Execução de operações de desarme em sistemas de proteção de turbinas a vapor para evitar danos ao equipamento.

• Proteção do Gerador: Trabalhar com circuitos fechados do disjuntor do gerador para obter sincronização e proteção para a conexão do gerador à rede.

• Usinas de Ciclo Combinado: Servindo como um componente central dos sistemas de proteção de turbinas em configurações de eixo múltiplo ou eixo único.

• Sistemas de acionamento industrial: Fornecem funções de proteção de segurança em sistemas de controle para grandes compressores, bombas e outros equipamentos rotativos.