O IS200TSVCH1A é um componente de interface central do subsistema de controle de servo dentro do sistema de controle Mark VIe da General Electric (GE). Como uma placa terminal de entrada/saída servo (TSVC), o IS200TSVCH1A é projetado especificamente para fazer interface com o pacote de processador de E/S PSVO e o driver servo WSVO, fornecendo acionamento de corrente bidirecional para servoválvulas eletro-hidráulicas em turbinas a vapor e a gás, enquanto simultaneamente adquire sinais de feedback de posição de transformadores diferenciais variáveis lineares (LVDT) ou sensores de relutância diferencial variável linear (LVDR). A placa suporta configurações simplex e tripla modular redundante (TMR), atendendo aos requisitos de controle que vão desde válvulas de admissão de turbina a vapor simples até as mais críticas e válvulas de combustível de turbina a gás.
A principal característica da versão TSVCH1 são seus quatro transformadores de isolamento integrados (T1 a T4), que fornecem energia de excitação isolada por transformador para sensores de posição LVDT/LVDR. Este projeto de isolamento galvânico suprime efetivamente o ruído de modo comum e a interferência do loop de terra, garantindo alta precisão e estabilidade a longo prazo dos sinais de feedback de posição. O IS200TSVCH1A pode lidar simultaneamente com até 8 sinais de feedback de posição LVDT e 2 sinais de fluxo de taxa de pulso, e emite 2 correntes de controle de servoválvula (cada uma capaz de acionar até 3 bobinas), cobrindo de forma abrangente os requisitos de servocontrole de precisão de válvulas de vapor e válvulas de combustível em grandes unidades de geração de energia.
Arquitetura do sistema e principais recursos
O IS200TSVCH1A funciona em coordenação com o pacote de E/S PSVO e o servo driver WSVO dentro do gabinete de controle. As três seções de controle (R, S e T) correspondem a três PSVOs e três WSVOs respectivamente, conectados através dos conectores J1 (para PSVO) e conectores J2 (para WSVO) na placa para integração plug-and-play. A placa fornece entradas de alimentação independentes de 28 V CC para cada seção (através do conector J28). As fontes de alimentação para as três seções são isoladas mutuamente na placa e podem ser habilitadas ou desabilitadas manualmente de forma independente usando as chaves SW1, SW2 e SW3, suportando manutenção online.
Em uma configuração TMR, cada saída servo pode acionar três bobinas independentes, permitindo uma saída de votação 2 em 3 no nível de hardware. Mesmo se uma única bobina falhar, as duas bobinas restantes ainda poderão manter a força de controle normal da válvula. A placa também possui uma interface de disparo de emergência (JD1 ou JD2) para receber um sinal de disparo externo do Módulo de Proteção (PPRO). Sob condições anormais, como excesso de velocidade de emergência, isso força a válvula a fechar, servindo como backup de segurança definitivo para o servo amplificador.
Outra característica notável do TSVCH1 é o “relé suicida” dentro do canal de saída do servo. Sob controle de firmware, quando a posição da válvula excede seus limites de segurança, este relé provoca um curto-circuito no sinal de saída PSVO para sinalizar comum, reduzindo rapidamente a corrente do servo a zero. A válvula então retorna à sua posição segura sob força de mola ou hidráulica. Este estado requer um comando de reinicialização manual para ser eliminado, garantindo que o sistema não se recuperará acidentalmente antes que a falha seja confirmada e resolvida.
Funções principais detalhadas
1. Canais de saída servo
O IS200TSVCH1A fornece dois canais de saída de corrente servo bidirecionais totalmente independentes, cada um configurável como:
A faixa de corrente do servo é selecionada por meio de jumpers integrados, suportando diversas etapas padrão de ±10 mA, ±20 mA, ±40 mA, ±80 mA e ±120 mA, bem como combinações não padrão. Os jumpers ajustam simultaneamente o resistor limitador de corrente interno correspondente, garantindo que o driver WSVO tenha margem de tensão dinâmica suficiente em várias impedâncias da bobina. A placa suporta comprimentos de cabo servo de até 300 metros (984 pés), com uma resistência total máxima de cabo bidirecional de 15 Ω, atendendo às necessidades de layout descentralizado de unidades grandes.
2. Feedback de posição LVDT
O IS200TSVCH1A pode aceitar até 8 canais de sinais de sensor de posição LVDT ou LVDR. Cada circuito de servocontrole pode ser configurado com 1, 2, 3 ou 4 sensores LVDT, obtendo feedback redundante único, duplo, triplo ou quádruplo. O TSVCH1 fornece potência de excitação de 7 V rms e 3,2 kHz para os LVDTs através dos quatro transformadores de isolamento T1 a T4, com distorção harmônica total inferior a 1%. O design isolado separa completamente o circuito do sensor da eletrônica de controle, reduzindo efetivamente a interferência de modo comum.
O sinal de saída CA do LVDT (normalmente 0,7 V rms na posição zero e 3,5 V rms no curso completo) é convertido em um sinal CC na placa, condicionado por meio de um filtro passa-baixa e enviado ao pacote de E/S PSVO para conversão A/D por meio do conector DC-37. Cada canal de feedback apresenta uma verificação de limite alto/baixo de hardware e uma verificação de limite de sistema de software configurável. Em uma configuração de sensor redundante, se um sensor falhar, o sistema de controle o exclui automaticamente do cálculo de feedback e muda para o sensor íntegro, obtendo operação ininterrupta.
3. Entradas de frequência de pulso
O IS200TSVCH1A fornece dois canais de entrada de taxa de pulso, compatíveis com captadores magnéticos passivos e transdutores de taxa de pulso ativos (tipo TTL) de forma intercambiável, sem configuração de hardware. Essas duas entradas são normalmente usadas para medição de fluxo de combustível líquido e monitoramento de feedback do divisor de fluxo em aplicações de turbinas a gás e geralmente não são usadas em aplicações de turbinas a vapor.
As entradas de taxa de pulso podem monitorar uma faixa de frequência de 2 Hz a 12 kHz. As três fontes de alimentação de 28 V CC introduzidas através do conector J28 são de diodo altamente selecionado e com corrente limitada na placa para fornecer excitação de 24 V CC para pontas de prova ativas. Os sinais de entrada são amostrados e processados no pacote de E/S PSVO a uma taxa de 10 ms ou 20 ms. Comprimentos de cabo de até 300 metros são suportados, sendo recomendado cabo de par trançado blindado.
4. Recursos de segurança e redundância
O IS200TSVCH1A integra múltiplas garantias de segurança:
Disparo de Emergência : Um sinal de disparo externo do módulo de proteção PPRO é conectado ao conector JD1 ou JD2. Em aplicações simplex, o sinal de disparo controla diretamente o relé K1 na placa, desconectando a saída do servo e aplicando uma polarização para forçar o fechamento da válvula. Esta função só está ativa quando as servobobinas são acionadas a partir da seção R, sendo essencial verificar se a chave SW1 está na posição ON e o LED DS1 verde está aceso, indicando que a alimentação P28T está disponível para o circuito K1.
Votação de saída TMR : Em um sistema TMR, as três bobinas de cada canal servo são acionadas de forma independente. Uma única falha do driver não afeta a força geral de controle na válvula. Enquanto isso, o pacote de E/S PSVO monitora a corrente do servo e o sinal de feedback LVDT de cada canal em tempo real, emitindo um alarme de diagnóstico se um limite for excedido.
Manutenção Online : As três alimentações de energia de 28 V são controladas independentemente pelos interruptores SW1, SW2 e SW3. Quando um PSVO ou WSVO em uma seção específica precisa ser substituído, apenas o botão liga/desliga do canal correspondente precisa ser desligado. O componente pode então ser removido com segurança enquanto os canais restantes continuam a manter o servocontrole, sem a necessidade de desligamento.
5. Configuração e Diagnóstico
A configuração de hardware do IS200TSVCH1A é realizada principalmente através de jumpers. Em aplicações simplex, a corrente da bobina para Servo 1 é selecionada por JP1, e para Servo 2 por JP2. Nas aplicações TMR, as três correntes da bobina para o Servo 1 são selecionadas por JP1, JP3 e JP5, e os três canais para o Servo 2 por JP2, JP4 e JP6. Além disso, a placa possui três interruptores de energia (SW1-SW3) e indicadores LED correspondentes (status P28R, P28S, P28T). Todos os outros parâmetros servo (como corrente nominal, número de bobinas em paralelo, número de sensores LVDT, tempos de filtro, etc.) são configurados no pacote de E/S PSVO através do aplicativo ToolboxST.
O IS200TSVCH1A, trabalhando com o pacote de E/S PSVO, fornece cobertura de diagnóstico abrangente:
Corrente do servo fora dos limites ou falha de não resposta.
Falha de sinal de feedback LVDT fora dos limites (travável).
Falha de incompatibilidade do chip de ID da placa (evita a substituição incorreta da placa).
Leitura automática do chip ID em cada conector, verificando tipo de placa, número de série e revisão.
Todas as informações de diagnóstico podem ser visualizadas e redefinidas detalhadamente através do ToolboxST, facilitando a rápida localização e resolução de falhas.
Cenários de aplicação
O IS200TSVCH1A é aplicado principalmente no servocontrole de precisão das seguintes máquinas rotativas de grande porte:
Controle de posição da válvula principal de admissão de vapor da turbina a vapor.
Controle da válvula de admissão de vapor de reaquecimento da turbina a vapor.
Controle da válvula de controle de combustível da turbina a gás (gás ou combustível líquido).
Controle da válvula reguladora da turbina da bomba de água de alimentação.
Palheta guia de entrada do compressor e controle de posição da válvula anti-surto.
Qualquer sistema servo eletro-hidráulico que exija alta confiabilidade, alta precisão e acionamento por cabo de longa distância.
Em uma configuração TMR, um único IS200TSVCH1A atende totalmente aos requisitos de controle redundante de válvulas críticas, fornecendo uma garantia sólida para a operação segura e estável de unidades de geração de energia. Em aplicações simplex, seu tamanho compacto e funcionalidade rica também podem fornecer servocontrole de alto desempenho para unidades menores ou sistemas auxiliares.
