A placa de disparo primário de turbina aeroderivada GE IS200TRPAH2AGD é uma placa terminal de segurança crítica usada nos sistemas de controle industrial da GE para aplicações de proteção de turbinas aeroderivadas. Como membro da família de placas TRPA, a placa de desarme primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD fornece a função de desarme primária para turbinas aeroderivadas, aceitando entradas de velocidade de dispositivos de taxa de pulso TTL magnéticos passivos ou ativos, monitorando tensões de cadeia de desarme, fornecendo uma entrada de parada de emergência à prova de falhas e acionando duas saídas de contato de desarme votadas por TMR para a bobina de desarme do disjuntor principal.
A placa de disparo primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD é identificada pela convenção de numeração de peça GE usada em toda a linha de produtos de sistemas de controle industrial. O prefixo “IS200” identifica a placa como um produto da GE Industrial Control Systems, com “200” indicando especificamente que a placa é um conjunto de nível básico. A sigla “TRPA” identifica a designação funcional da placa como Placa de Trip Primária de Turbina Aeroderivada. A designação “H2” identifica o grupo de hardware e a variante nominal do contato de saída de 125 V CC, enquanto o sufixo “AGD” identifica a arte e a combinação de revisão funcional. Todos os dígitos são importantes ao solicitar ou substituir qualquer placa, pois placas de diferentes níveis de revisão podem não conter hardware idêntico, e a GE garante compatibilidade retroativa de placas de substituição, ao mesmo tempo em que observa que diferentes níveis de revisão podem não conter componentes idênticos.
A placa de disparo primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD é a versão H2A da família TRPA, fornecendo classificações de contato de saída de 125 V CC. A família TRPA também inclui a versão H1A com classificações de contato de saída de 24 V CC e as versões com certificação de segurança S1A e S2A que são certificadas pela IEC 61508 com o pacote de E/S YTUR. A placa é compatível com o sistema de controle Mark VIe usando o pacote de E/S IS220PTUR, mas não é compatível com o controle de segurança Mark VIeS usando o pacote de E/S IS200YTUR, pois as versões H1A e H2A não são certificadas de segurança. A versão H2A destina-se a aplicações que requerem bobina de disparo de 125 V CC e tensões de cadeia de disparo, que são comuns em instalações de turbinas aeroderivadas maiores.
Esta introdução ao produto fornece informações técnicas detalhadas, descrições funcionais, atribuições de conectores, orientações de configuração e especificações abrangentes para a placa de disparo primário de turbina aeroderivada GE IS200TRPAH2AGD, servindo como uma referência essencial para engenheiros de sistemas de controle, técnicos de manutenção e integradores de sistemas que trabalham com equipamentos de controle industrial GE.
Arquitetura Funcional e Processamento de Sinais
A placa de disparo primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD é construída em torno de uma arquitetura robusta tripla modular redundante (TMR) que fornece a função de disparo primário para a turbina aeroderivada. A placa executa diversas funções distintas que, juntas, garantem proteção confiável e segura da turbina, incluindo detecção de velocidade, monitoramento de tensão da cadeia de desarme, tratamento de parada de emergência e saída de relé de desarme votada por TMR.
A placa aceita doze dispositivos passivos de taxa de pulso, quatro por seção R, S e T, detectando uma roda dentada para medir a velocidade da turbina ou, alternativamente, seis entradas ativas de taxa de pulso, duas por seção TMR. Esta capacidade de medição de velocidade permite que a placa detecte condições de excesso de velocidade e inicie a função de desarme primário quando a velocidade da turbina exceder o limite operacional seguro. As entradas de velocidade são configuradas usando jumpers JP1 e JP2, que selecionam a ventilação dos captadores de taxa de pulso da seção R para os pacotes S e TI/O, proporcionando flexibilidade no arranjo da fiação das entradas de velocidade.
A placa fornece dois contatos de saída votados por TMR de 24 V CC (H1A) ou 125 V CC (H2A) para a bobina do disjuntor principal para a bobina de desarme. Os relés de disparo são feitos usando conjuntos de seis dispositivos individuais da forma A dispostos em um padrão de votação, de modo que quaisquer dois controladores que votem para fechar estabelecerão um caminho de condução através do conjunto. Como a detecção de um relé em curto é importante para preservar a confiabilidade do disparo, existe um circuito de detecção aplicado a cada um dos conjuntos de relés. Quando os relés são comandados para abrir e há tensão presente nos relés, o circuito detectará se um ou mais relés estão em curto e esse 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 para evitar uma indicação falsa no caso de um pacote de E/S votar para fechar o relé enquanto os outros dois pacotes de E/S votam para abrir.
A placa inclui quatro circuitos de detecção de tensão de 24–125 V CC para monitorar a sequência de desarme. Como o circuito da cadeia de desarme não é fixo, há quatro entradas de sensores de tensão isolados de uso geral no TRPA que podem ser usadas para monitorar quaisquer pontos no sistema de desarme e direcionar o status da tensão para o controlador do sistema, onde ações podem ser tomadas. O uso típico dessas entradas pode ser detectar a tensão da fonte de alimentação para as duas cadeias de disparo e detectar a tensão do solenóide do dispositivo que está sendo acionado pelos relés.
A placa inclui uma entrada de parada de emergência à prova de falhas de 24–125 V CC para remover energia dos relés de desarme. A função de parada de emergência consiste em um circuito de entrada opticamente isolado projetado para uma entrada CC na faixa de 24 V 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. O tempo de resposta deste circuito é inferior a cinco milissegundos e, combinado com o tempo de resposta dos relés de disparo inferior a um milissegundo, 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, fornecendo uma função de segurança baseada em hardware que não depende de software.
Design do sistema e modos operacionais
A placa de disparo primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD foi projetada para aplicação em duas configurações de sistema diferentes, proporcionando flexibilidade na arquitetura de proteção da turbina.
Na primeira configuração, uma placa terminal TTUR é usada para acomodar três pacotes de E/S, e a placa terminal TRPA pode ser conectada usando três cabos com conectores DC-37 pinos em cada extremidade. Neste modo de operação, o TRPA fornece duas saídas de relé de disparo votadas por contato, parada de emergência e quatro sensores de tensão, enquanto o TTUR fornece o conjunto normal de recursos descritos para essa placa, incluindo entradas de velocidade, relés de sincronização e feedbacks de tensão de barramento e gerador. As entradas de velocidade TRPA não estão ativas e não devem ser conectadas com este arranjo de placa, portanto a função de medição de velocidade é fornecida pela placa TTUR e não pelo TRPA.
Na segunda configuração, a placa TRPA pode ser usada com três pacotes de E/S montados diretamente nela. Neste modo de operação, as entradas de velocidade para o 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 nesta configuração, porque a arquitetura TMR exige que todos os três pacotes de E/S estejam presentes para que as funções de votação e redundância funcionem corretamente.
As entradas de velocidade da placa de disparo primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD oferecem duas opções quando usadas com pacotes de E/S montados diretamente no TRPA. Cada pacote de E/S pode receber um conjunto dedicado de quatro entradas de velocidade de seus respectivos pontos terminais TRPA, como é feito no TTUR. Alternativamente, os jumpers P1 e P2 podem ser colocados no TRPA para receber as primeiras quatro entradas de velocidade, aquelas do pacote R, e direcioná-las para os pacotes S e T. Quando esta opção é selecionada, os pontos da placa terminal para as entradas de velocidade S e T ficam sem conexão e não devem ser usados.
A tabela de configuração de jumpers para conexões de entrada de velocidade define diversas disposições possíveis. Ao conectar todas as doze entradas de pulso, PR1_R a PR4_T, cada conjunto de quatro entradas de pulso vai para seu próprio pacote de E/S dedicado e os jumpers não podem ser usados e devem ser colocados na posição STORE. Ao conectar as entradas de pulso TTL, TTL1_R a TTL2_T, cada conjunto de duas entradas de pulso vai para seu próprio pacote de E/S dedicado e os jumpers não podem ser usados e devem ser colocados na posição STORE. Ao conectar apenas às quatro entradas de pulso inferiores, PR1_R a PR4_R, sem fiação a TTL1_R a TTL2_T ou PR1_S a PR4_T, o mesmo conjunto de sinais é espalhado para todos os pacotes de E/S e o jumper deve ser colocado sobre os pares de pinos. Ao conectar às duas entradas de pulso inferiores, TTL1_R a TTL2_R, os sinais TTL não podem ser ventilados e apenas o pacote RI/O receberá dados, portanto o jumper não pode ser usado e deve ser colocado na posição STORE.
As saídas de contato da placa de disparo primário da turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD são sensíveis à polaridade, portanto, o circuito deve ser conectado com cuidado para evitar danos aos relés. Não há supressão de contato ou solenóide na placa, e o usuário deve adicionar supressão externa de solenóide para evitar danos aos relés e seus contatos. As saídas de contato da placa são classificadas para NEMA classe F, com um mínimo de 100.000 operações.
A entrada de parada de emergência e desarme deve estar energizada para que os relés funcionem. Caso o usuário não necessite ou utilize uma parada de emergência, então a fonte de alimentação de disparo local, P24O e P24R, deve ser ligada em ponte às respectivas entradas de disparo na placa terminal. A parada de emergência deve ser conectada a uma fonte CC limpa, seja uma bateria ou uma fonte CA retificada filtrada com ondulação inferior a 5%. Deve haver um mínimo de 18 V CC nas entradas de disparo para operação adequada. A corrente necessária é mantida baixa para minimizar a queda em cabos longos. Como a entrada de disparo é muito rápida, menos de 5 milissegundos, e os contatos do relé de saída também são rápidos, menos de 15 milissegundos, as melhores práticas de fiação devem ser utilizadas para evitar operação incorreta, usando cabo de par trançado quando possível e evitando operar com fiação CA.
O sinal de parada de emergência relatado na guia E-Stop do ToolboxST é travado pelo firmware e precisa de uma reinicialização mestre para limpar esse status. Um verdadeiro indica um circuito de parada de emergência concluído, enquanto um falso indica uma perda da parada de emergência desde o último Master Reset, e não o estado atual do circuito de parada de emergência.
Instalação e fiação
A placa de disparo primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD foi projetada para instalação simples e fiação de campo. Os captadores de taxa de pulso TTL, detecção de tensão, parada de emergência e o relé do disjuntor são conectados ao bloco terminal de E/S TB1, enquanto os captadores de taxa de pulso passivos são conectados ao TB2. Cada bloco é preso com dois parafusos e possui 24 terminais que aceitam fios de até #12 AWG, e uma faixa de terminação de blindagem conectada ao aterramento do chassi está localizada imediatamente à esquerda de cada bloco de terminal, garantindo blindagem e aterramento adequados da fiação de campo.
Em aplicações de 240 V CA, é importante não cruzar inadvertidamente as tensões de 240 V CA e CC, pois a tensão de pico excederá a classificação do Transorb e resultará em falha. A maioria das fontes CA opera com um neutro aterrado e, se uma conexão inadvertida entre 125 V CC e a tensão CA for criada, a soma da tensão de pico CA e 125 V CC será aplicada ao Transsorb conectado entre CC e terra. No entanto, em aplicações de 120 V CA, a classificação Transorb pode suportar o pico de tensão sem causar falha.
O tamanho da placa é de 33,0 cm de altura por 17,8 cm de largura (13 pol. x 7 pol.) e os blocos de terminais podem ser desconectados da placa de terminais para manutenção. A placa inclui um conector do tipo DC-62 pinos para os pacotes de E/S e os conectores DC-37 pinos com fixadores de travamento para os cabos JR4, JS4 e JT4 para o TTUR, para contatos de desarme, parada de emergência e circuitos de detecção de tensão.
Diagnóstico e detecção de falhas
A placa de disparo primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD fornece recursos de diagnóstico abrangentes que auxiliam na verificação do sistema e no isolamento de falhas. O feedback do detector de contato em curto é verificado e, se houver algum problema com o sinal de controle, um alarme deverá ser gerado. O feedback da parada de emergência e da entrada de desarme é verificado e, se houver um problema com o sinal, uma falha deverá ser criada. O feedback dos jumpers de ventilação do captador de velocidade é verificado e, se houver uma incompatibilidade entre a intenção e a posição real, um alarme deverá ser criado.
Se qualquer um desses sinais falhar, um alarme de diagnóstico composto ocorrerá e os sinais de diagnóstico poderão ser travados individualmente e, em seguida, redefinidos com o sinal RESET_DIA se ficarem íntegros. Os conectores da placa terminal possuem seu próprio dispositivo de identificação que é interrogado pelo pacote de E/S, sendo o dispositivo de identificação um chip somente leitura codificado com o número de série da placa terminal, tipo de placa, número de revisão e localização do plugue. Quando o chip é lido pelo pacote de E/S e uma incompatibilidade é encontrada, uma falha de incompatibilidade de hardware é criada, evitando que o sistema opere com hardware incorreto ou incompatível.
Configuração
A placa de disparo primário da turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD é configurada usando jumpers JP1 e JP2, que selecionam a ventilação dos quatro captadores de velocidade passivos da seção R para os pacotes de E/S das seções S e T. Colocar o jumper sobre os pares de pinos ventila as quatro entradas de velocidade R para as outras duas seções do TMR, enquanto deixar os jumpers na posição STORE preserva as entradas de velocidade dedicadas para cada seção. A configuração deve ser verificada em relação à fiação do sistema e ao modo de operação pretendido para garantir a operação correta das funções de medição de velocidade e desarme.
Adequação de aplicativos e integração de sistemas
A placa de desarme primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD é um componente crítico do sistema de proteção de turbina aeroderivada, fornecendo a função de desarme primário que protege a turbina contra condições de excesso de velocidade e outros eventos perigosos. A arquitetura TMR da placa, com três pacotes de E/S e votação nas saídas de relé de disparo, fornece a tolerância a falhas e a alta disponibilidade necessárias para uma função de proteção crítica para a segurança.
A capacidade de medição de velocidade da placa, com doze dispositivos passivos de taxa de pulso ou seis entradas ativas de taxa de pulso TTL, permite que a velocidade da turbina seja medida de forma redundante nas três seções do TMR, garantindo que uma condição de sobrevelocidade seja detectada mesmo se um sensor de velocidade falhar. Os quatro circuitos de detecção de tensão da placa permitem que as tensões da cadeia de desarme sejam monitoradas em vários pontos, proporcionando visibilidade diagnóstica da integridade do sistema de desarme. A função de parada de emergência baseada em hardware da placa fornece um meio rápido e confiável de remoção de energia dos relés de desarme, independente do software e dos pacotes de E/S.
Na configuração baseada em TTUR, o TRPA fornece as saídas de relé de disparo, parada de emergência e sensores de tensão, enquanto o TTUR fornece as entradas de velocidade e as funções de sincronização e realimentação de tensão. Na configuração de montagem direta, o TRPA fornece a solução completa de disparo primário, com entradas de velocidade, saídas de relé de disparo, parada de emergência e sensores de tensão, todos integrados em uma única placa terminal.
As saídas de contato da placa são sensíveis à polaridade e o usuário deve adicionar supressão de solenóide externa para proteger os relés e seus contatos. A entrada de parada de emergência deve ser conectada a uma fonte CC limpa e a fiação deve seguir as melhores práticas para evitar operação incorreta dos circuitos de relé de entrada e saída de disparo rápido.
Manutenção e Ciclo de Vida
A placa de disparo primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD foi projetada para longa vida útil com manutenção mínima. A placa contém os relés de disparo como únicas peças móveis, e sua construção robusta e tecnologia de montagem em superfície garantem alta confiabilidade em operação industrial contínua. A manutenção de rotina consiste na inspeção visual periódica da placa, dos blocos terminais e da fiação, na verificação de que as tensões da cadeia de desarme estão dentro das especificações e na confirmação de que os terminais da blindagem estão conectados corretamente.
Os recursos de diagnóstico da placa, incluindo o feedback do detector de contato em curto, o feedback da entrada de parada de emergência, o feedback do jumper de ventilação do captador de velocidade e o chip de identificação integrado, simplificam a solução de problemas e garantem que a placa correta seja instalada em cada local. Se o detector de contato em curto identificar um relé em curto, um alarme será criado, alertando o técnico de manutenção sobre uma potencial perda de confiabilidade de disparo. Se o feedback da entrada de parada de emergência indicar um problema, será criada uma falha, alertando o operador sobre uma possível perda da função de parada de emergência.
Se a placa precisar ser substituída, o processo é simples. Após desenergizar o equipamento associado e verificar se não existe energia, os blocos terminais conectáveis devem ser etiquetados e removidos, e a placa deve ser removida de sua montagem. A placa de substituição deve ser instalada na mesma posição, os jumpers JP1 e JP2 ajustados para corresponder à configuração original e os blocos terminais reconectados conforme etiquetado antes de retornar o sistema ao serviço.
A GE Industrial Control Systems garante a compatibilidade de suas placas de substituição, mesmo que placas de diferentes níveis de revisão possam não conter hardware idêntico. Ao solicitar uma placa de disparo primária de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD de reposição, forneça o número completo da peça e a descrição, o número de série do inversor ou do sistema e o número da lista de materiais (ML). A fábrica pode substituir versões posteriores com base na disponibilidade e melhorias de design, mas a compatibilidade retroativa das placas de substituição é garantida.
Conclusão
A placa de disparo primário de turbina aeroderivada GE IS200TRPAH2AGD é um módulo de proteção confiável, robusto e de segurança crítica para aplicações de turbinas aeroderivadas da GE Industrial Control Systems. Suas doze entradas de velocidade passivas ou seis ativas, suas duas saídas de contato de desarme votadas por TMR com classificação de 125 V CC, seus quatro circuitos de detecção de tensão isolados, sua função de parada de emergência baseada em hardware e seus diagnósticos abrangentes fornecem medição de velocidade, saída de desarme, monitoramento de tensão e funcionalidade de parada de emergência necessária para a função de desarme primário.
Com seus blocos de terminais conectáveis, conectores claramente identificados, diagnósticos abrangentes e suporte para configurações de sistema baseadas em TTUR e de montagem direta, a placa de disparo primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD foi projetada para fácil instalação, verificação e manutenção. Apoiada pela fabricação de qualidade da GE, pela rede de suporte global e pelo compromisso com a compatibilidade com versões anteriores, a placa de disparo primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD continua a oferecer o desempenho, a durabilidade e a segurança que os usuários industriais esperam da GE. Seja usada em uma nova instalação ou como substituição de uma placa existente, a placa de disparo primário de turbina aeroderivada IS200TRPAH2AGD fornece a funcionalidade de disparo primária necessária para uma operação confiável e segura de turbina aeroderivada.
