A IS200TRPAH2A é uma placa de disparo primário de turbina aeroderivada projetada pela General Electric (GE) para seu sistema de controle Mark VIe™. Esta placa é a versão da série TRPA especificamente para a classificação de contato de saída de 125 V CC, usada principalmente para sistemas de proteção de emergência em turbinas a gás aeroderivadas, fornecendo funções de proteção contra sobrevelocidade, parada de emergência e controle de desarme.
A placa IS200TRPAH2A pode trabalhar com três pacotes de E/S para formar um sistema de proteção Triple Modular Redundant (TMR). A placa possui vários canais de entrada e saída, incluindo entradas de captação de velocidade, entradas de detecção de tensão, entrada de parada de emergência E-Stop e saídas de contato de disparo votadas por TMR. Os jumpers permitem uma configuração flexível da distribuição do sinal de entrada de velocidade para atender aos diferentes requisitos do sistema.
Os principais recursos do IS200TRPAH2A incluem:
Dedicado para Turbinas Aeroderivadas: Adequado para sistemas de proteção de emergência em turbinas a gás aeroderivadas.
Suporte a Redundância Modular Tripla (TMR): Funciona com três pacotes de E/S para obter controle de proteção altamente confiável.
Contatos de saída de 125 V CC: Contatos de disparo classificados em 125 V CC, adequados para tensões de controle industrial padrão.
Múltiplas entradas de velocidade: Suporta 12 captadores de velocidade magnética passiva ou 6 captadores de velocidade TTL ativos.
Entradas de detecção de tensão: 4 circuitos de detecção de tensão isolados para monitorar o status da tensão na cadeia de desarme.
Entrada de parada de emergência E-Stop: 1 entrada de parada de emergência à prova de falhas, 24-125 V CC, com tempo de resposta de hardware <5 ms.
Resposta rápida de disparo: Tempo de resposta do circuito de parada de emergência <5 ms, mais tempo de resposta do relé de disparo <1 ms, resultando em uma resposta geral extremamente rápida.
Detecção de curto-circuito: Circuito de detecção de curto-circuito de contato de relé integrado para garantir a confiabilidade do desarme.
Entradas de velocidade configuráveis: Os jumpers JP1 e JP2 permitem a seleção do método de distribuição do sinal de entrada de velocidade.
Identificação do chip de identificação: os conectores possuem chips de identificação somente leitura que armazenam informações da placa para verificação por pacotes de E/S.
A placa mede 33,0 cm de altura x 17,8 cm de largura, utiliza tecnologia de montagem em superfície e é adequada para instalação em gabinete de controle industrial.
II. Principais Funções
As funções principais do IS200TRPAH2A incluem, mas não estão limitadas a, o seguinte:
1. Entrada de sinal de velocidade
A placa IS200TRPAH2A oferece múltiplas opções de configuração de entrada de velocidade:
12 captadores magnéticos passivos de velocidade: 4 por seção TMR (R, S, T) para medição da velocidade da turbina.
6 captadores de velocidade TTL ativos: 2 por seção TMR como alternativa.
Os jumpers JP1 e JP2 configuram a distribuição da entrada de velocidade:
A sensibilidade da entrada de velocidade depende da frequência: mínimo de 24 mV pp a 2 Hz, mínimo de 276 mV pp a 20 kHz. A faixa de frequência de pulso é de 2 Hz a 20 kHz com precisão de 0,05% da leitura.
2. Saídas de contato de viagem votadas pelo TMR
O IS200TRPAH2A fornece duas saídas de contato de disparo votadas pelo TMR para acionar a bobina do disjuntor principal. Cada contato de disparo é composto por 6 dispositivos independentes, Forma A, dispostos em um padrão de votação. Quaisquer dois controladores votando para fechar estabelecerão um caminho de condução.
Avaliações de contato (versão H2A):
Tensão nominal: 125 V CC
Carga resistiva: 1 A CC
Carga indutiva (L/R = 7 ms, sem supressão): 1 A dc
Carga indutiva (L/R = 100 ms, com supressão): 1 A dc
Limitação de braçadeira de tensão ativa: Tensão máxima ≤200 V dc
Classificação de contato: NEMA Classe F, operações mínimas: 100.000
Notas importantes:
As saídas de contato são sensíveis à polaridade. Conecte o circuito com cuidado para evitar danificar os relés.
Não há contato ou supressão de solenóide. Os usuários devem adicionar supressão solenóide externa para evitar danos aos relés e seus contatos.
3. Entradas de detecção de tensão
O IS200TRPAH2A fornece 4 entradas de sensor de tensão isoladas de uso geral. Eles podem ser usados para monitorar quaisquer pontos no sistema de disparo e alimentar o status da tensão no controlador do sistema. As aplicações típicas incluem o monitoramento da tensão da fonte de alimentação para as duas cadeias de desarme e a detecção da tensão do solenóide do dispositivo que está sendo acionado pelos relés.
Especificações de entrada de detecção de tensão:
Classificação de tensão de entrada mín/máx: 16/140 V CC máx.
Corrente de fuga máxima: 3 mA
Atraso máximo de detecção: 60 ms
Tensão de isolamento: Isolado opticamente, 2500 V rms por um minuto
Classificação de surto/pico: 1000 V pk por 8,3 ms
4. Entrada de parada de emergência E-Stop
O IS200TRPAH2A inclui uma função E-Stop, que consiste em um circuito de entrada opticamente isolado projetado para uma entrada CC na faixa de 24 a 125 V nominais. Quando energizado, o circuito permite a alimentação da bobina nos circuitos de relé R, S e T através de caminhos de hardware independentes.
Especificações de entrada de parada de emergência:
Tensão de entrada: 24-125 V CC ±10% (18/140 V pacote Mín/Máx)
Carga máxima: 12 mA (5 mA típico)
Atraso máximo: 5 ms (<1 ms típico)
Características importantes:
O tempo de resposta do circuito E-Stop é <5 ms. Somado ao tempo de resposta do relé de desarme de <1 ms, isso produz uma resposta de parada de emergência muito rápida.
A parada de emergência é monitorada pelo pacote de E/S, mas a ação para remover a alimentação da bobina do relé de desarme está inteiramente no hardware do TRPA.
O sinal de parada de emergência relatado no ToolboxST é travado pelo firmware e precisa de uma reinicialização mestre para limpar esse status.
O E-Stop deve ser conectado a uma fonte CC LIMPA – bateria ou CA retificada filtrada (<5% de ondulação).
Deve haver um mínimo de 18 V CC nas entradas do TRP para operação adequada. A corrente necessária foi mantida baixa para minimizar a queda de tensão em cabos longos.
5. Detecção de contato em curto
Para preservar a confiabilidade de disparo, o IS200TRPAH2A aplica um circuito de detecção a cada conjunto de relés. Quando os relés são comandados para abrir e há tensão presente nos relés, o circuito detecta se um ou mais relés estão em curto. Este sinal vai para o pacote de E/S para criar um alarme. O circuito de detecção usa os comandos de relé de todos os três pacotes de E/S para evitar falsas indicações se um pacote de E/S votar para fechar enquanto os outros dois votam para abrir.
6. Configuração de fanout de entrada de velocidade
Os jumpers JP1 e JP2 configuram se as 4 entradas de velocidade passiva da seção R são distribuídas para os pacotes de E/S da seção S e T:
Jumpers não utilizados (armazenados na posição STORE): Cada conjunto de 4 entradas de pulso vai para seu próprio pacote de E/S dedicado.
Jumpers usados (colocados sobre pares de pinos): As 4 entradas de velocidade da seção R são distribuídas para todos os pacotes de E/S. Os terminais de entrada de velocidade da seção S e T ficam sem conexão e não devem ser usados.
III. Aplicativos do sistema
1. Aplicação em Sistemas de Proteção de Turbinas Aeroderivadas
A IS200TRPAH2A é a placa terminal central para sistemas de proteção de turbinas a gás aeroderivadas. Trabalhando com três pacotes de E/S (PTUR ou YTUR), forma um sistema de proteção de emergência Triplo Modular Redundante (TMR). Suas funções dentro do sistema incluem:
Proteção contra sobrevelocidade: Monitora a velocidade da turbina por meio de captadores de velocidade e aciona um desarme quando a velocidade excede os pontos de ajuste.
Parada de Emergência: Recebe sinais externos de parada de emergência por meio da entrada E-Stop, alimentando rapidamente os relés de desarme.
Controle de disparo: Aciona o disjuntor principal por meio de saídas de contato votadas pelo TMR para implementar desligamento de emergência.
Monitoramento de status: Monitora a tensão da fonte de alimentação e a tensão do solenóide na cadeia de desarme por meio de entradas de detecção de tensão.
Diagnóstico de falhas: Monitora o status dos contatos do relé por meio de circuitos de detecção de curto-circuito, identificando falhas imediatamente.
2. Diferenças da versão H1A
A principal diferença entre a versão IS200TRPAH2A e a versão H1A é a classificação do contato de saída:
| Versão |
Tensão nominal de contato |
de corrente nominal de contato |
Tensão de braçadeira |
| H1A |
24 V CC |
5 A CC (resistivo) |
≤60 V CC |
| H2A |
125 V CC |
1 A CC (resistivo) |
≤200 V CC |
A versão H2A é adequada para aplicações industriais que requerem tensão de controle de 125 V CC, enquanto a H1A é para sistemas de 24 V CC.
3. Versões certificadas de segurança
O documento menciona as versões IS200TRPAS1A e IS200TRPAS2A, que possuem certificação de segurança IEC 61508 para uso com YTUR. O IS200TRPAH2A é uma versão industrial padrão, não mencionada como certificada de segurança, mas funcionalmente compatível com as versões de segurança.
4. Cenários típicos de aplicação
Turbinas a Gás Aeroderivadas: Proteção de emergência para a série LM e outras turbinas a gás aeroderivadas.
Turbinas a Gás Industriais: Adequado para turbinas a gás industriais que requerem tensão de controle de 125 V CC.
Proteção do Gerador: Serve como interface de desarme para os principais sistemas de proteção do gerador.
Proteção do Compressor: Usado para proteção contra sobrevelocidade e parada de emergência em grandes compressores industriais.
4. Descrição detalhada da interface
1. Alocação do bloco terminal
| do bloco de terminais |
de finalidade |
dos terminais |
Descrição |
| TB1 |
Entradas de velocidade TTL, detecção de tensão, parada de emergência, saídas de relé |
24 |
Conecta captadores de velocidade ativos, entradas de detecção de tensão, entrada de parada de emergência e saídas de contato de desarme |
| TB2 |
Entradas de velocidade passiva |
24 |
Conecta captadores de velocidade magnéticos passivos |
Cada bloco terminal pode aceitar até dois fios #12 AWG e é conectável para facilitar a fiação e manutenção no local. Uma faixa de terminação blindada conectada ao aterramento do chassi está localizada imediatamente à esquerda de cada bloco terminal.
2. Configuração do Jumper
| de jumper |
da função |
Descrição da configuração |
| JP1, JP2 |
Seleção de fanout de entrada de velocidade |
Colocado sobre pares de pinos: Ventila as 4 entradas de velocidade passiva da seção R para os pacotes de E/S das seções S e T; Armazenado: Cada pacote de E/S usa entradas de velocidade dedicadas |
3.
| do pino das atribuições dos pinos do conector |
do nome do sinal |
Descrição |
| 1-2 |
VSEN1_A/B |
Entrada de detecção de tensão 1 |
| 3-4 |
VSEN2_A/B |
Entrada de detecção de tensão 2 |
| 5-6 |
VSEN3_A/B |
Entrada de detecção de tensão 3 |
| 7-8 |
VSEN4_A/B |
Entrada de detecção de tensão 4 |
| 9 |
K1DCN |
Relé de disparo 1 negativo |
| 10 |
K1DCP |
Relé de disparo 1 positivo |
| 13 |
K2DCN |
Relé de disparo 2 negativo |
| 14 |
K2DCP |
Relé de disparo 2 positivo |
| 15 |
E-TRP |
Entrada de parada de emergência |
| 16 |
E-TRPR |
Retorno de parada de emergência |
| 17 |
P24O |
Saída de 24 V (para alimentação de parada de emergência) |
| 18 |
P24R |
Retorno 24 V |
| 19-20 |
TTL2_T/TTL1_T |
Entradas de velocidade TTL da seção T |
| 21-22 |
TTL2_S/TTL1_S |
Seção S Entradas de velocidade TTL |
| 23-24 |
TTL2_R/TTL1_R |
Entradas de velocidade TTL da seção R |
| 25-26 |
PR1_TH/PR1_TL |
Entrada de velocidade passiva da seção T 1 |
| 27-28 |
PR2_TH/PR2_TL |
Entrada de velocidade passiva da seção T 2 |
| 29-30 |
PR3_TH/PR3_TL |
Entrada de velocidade passiva da seção T 3 |
| 31-32 |
PR4_TH/PR4_TL |
Entrada de velocidade passiva da seção T 4 |
| 33-34 |
PR1_SH/PR1_SL |
Seção S Entrada de velocidade passiva 1 |
| 35-36 |
PR2_SH/PR2_SL |
Seção S Entrada de velocidade passiva 2 |
| 37-38 |
PR3_SH/PR3_SL |
Seção S Entrada de velocidade passiva 3 |
| 39-40 |
PR4_SH/PR4_SL |
Entrada de velocidade passiva da seção S 4 |
| 41-42 |
PR1_RH/PR1_RL |
Entrada de velocidade passiva da seção R 1 |
| 43-44 |
PR2_RH/PR2_RL |
Entrada de velocidade passiva da seção R 2 |
| 45-46 |
PR3_RH/PR3_RL |
Entrada de velocidade passiva da seção R 3 |
| 47-48 |
PR4_RH/PR4_RL |
Entrada de velocidade passiva da seção R 4 |
V. Princípios Operacionais
1. Projeto do sistema
A placa IS200TRPAH2A possui dois métodos de aplicação:
Usado com TTUR: Quando uma placa terminal TTUR é usada para acomodar três pacotes de E/S, o TRPA pode ser conectado usando três cabos com conectores DC-37 pinos em cada extremidade. Neste modo, o TRPA fornece duas saídas de relé de disparo votadas por contato, parada de emergência e quatro sensores de tensão. As entradas de velocidade TRPA não estão ativas e não devem ser conectadas.
Pacotes de E/S montados diretamente: Três pacotes de E/S são montados diretamente no TRPA. Neste modo, as entradas de velocidade TRPA tornam-se caminhos ativos para o pacote de E/S, permitindo uma solução de disparo primário de placa terminal única. A operação simplex não é possível.
2. Princípio operacional do relé de disparo
Os relés de disparo são feitos usando conjuntos de seis dispositivos individuais Forma A dispostos em um padrão de votação. Quaisquer dois controladores que votem para fechar estabelecerão um caminho de condução através do conjunto. Para detectar relés em curto, um circuito sensor é aplicado a cada conjunto de relés. Quando os relés são comandados para abrir e há tensão presente nos relés, o circuito detecta se um ou mais relés estão em curto. Este sinal vai para o pacote de E/S para criar um alarme.
3. Princípio operacional da parada de emergência
A função E-Stop consiste em um circuito de entrada opticamente isolado. Quando energizado, o circuito permite a alimentação da bobina nos circuitos de relé R, S e T através de caminhos de hardware independentes. A parada de emergência é monitorada pelo pacote de E/S, mas a ação para remover a alimentação da bobina do relé de disparo está inteiramente no hardware do TRPA, garantindo uma resposta extremamente rápida e alta confiabilidade.
Notas importantes:
O sinal de parada de emergência relatado no ToolboxST é travado pelo firmware e precisa de uma reinicialização mestre para limpar esse status. True indica um circuito de parada de emergência concluído. False indica uma perda da parada de emergência desde a última reinicialização mestre, e não o estado atual do circuito da parada de emergência.
Se o usuário não precisar ou usar um E-Stop, faça um jumper da fonte de alimentação TRP local (P240 e P24R) para as respectivas entradas TRP na placa terminal.
VI. Diagnóstico e configuração
1. Funções de diagnóstico
O IS200TRPAH2A realiza os seguintes testes de diagnóstico através dos pacotes de E/S:
| do item de diagnóstico |
Descrição |
| Feedback do detector de contato em curto |
Verifica o feedback do detector de contato em curto; um alarme é criado se houver um problema com o sinal de controle. |
| Feedback de entrada de parada de emergência |
Verifica o sinal de entrada de parada de emergência; uma falha é criada se houver um problema. |
| Verificação do jumper de ventilação do captador de velocidade |
Verifica a posição dos jumpers de ventilação do captador de velocidade; um alarme é criado se houver uma incompatibilidade entre a intenção e a posição real. |
| Alarme de diagnóstico composto |
Se algum dos sinais acima não funcionar, ocorre um alarme de diagnóstico composto. |
| Verificação de chip de identificação |
Verifica a correspondência do ID do conector; uma incompatibilidade cria uma falha de incompatibilidade de hardware. |
Os sinais de diagnóstico podem ser bloqueados individualmente e redefinidos com o sinal RESET_DIA após retornarem ao normal.
2. Método de configuração
A configuração do IS200TRPAH2A é feita principalmente através dos jumpers JP1 e JP2 para selecionar o método fanout de entrada de velocidade. Outras configurações são concluídas através dos pacotes de E/S e do software ToolboxST.
VII. Instalação e Manutenção
1. Precauções de instalação
Aplicação de 240 Vca Aviso: Em aplicações de 240 Vca, não faça inadvertidamente a conexão cruzada entre as tensões de 240 Vca e CC. A tensão de pico excederá a classificação do Transorb, resultando em falha.
Aplicações de 120 Vca: Em aplicações de 120 Vca, a classificação Transorb pode suportar o pico de tensão sem causar falha.
Fiação do E-Stop: O E-Stop deve ser conectado a uma fonte CC limpa. Use cabo de par trançado e evite usar fiação CA.
Polaridade de saída de contato: As saídas de contato são sensíveis à polaridade. Conecte o circuito com cuidado para evitar danificar os relés.
2. Recomendações de Manutenção
Inspeção Periódica: Verifique se os blocos terminais estão firmemente conectados e se os fios não estão soltos.
Limpeza: Limpe regularmente a placa para evitar o acúmulo de poeira.
Proteção ESD: Use uma pulseira de aterramento ao manusear a placa e guarde-a em sacos antiestáticos.
Gerenciamento de peças sobressalentes: mantenha uma placa TRPAH2A sobressalente para reduzir o tempo de inatividade em caso de falha.
