Плата первичного отключения турбины GE IS200TRPAH2AFD — это клеммная колодка с критически важными параметрами безопасности, используемая в системах промышленного управления GE для защиты авиационных турбин. Являясь членом семейства плат TRPA, плата первичного отключения авиационных турбин IS200TRPAH2AFD обеспечивает основную функцию отключения для авиационных турбин, принимая входные данные о скорости от пассивных магнитных или активных устройств TTL с частотой импульсов, контролируя напряжения цепи отключения, обеспечивая отказоустойчивый вход аварийного останова и управляя двумя выходными контактами отключения с голосованием TMR на катушку отключения главного выключателя.
Плата первичного отключения турбины IS200TRPAH2AFD идентифицируется по нумерации деталей GE, используемой во всей линейке продуктов Industrial Control Systems. Префикс «IS200» идентифицирует плату как продукт GE Industrial Control Systems, а префикс «200» указывает, что плата представляет собой сборку базового уровня. Аббревиатура «TRPA» обозначает функциональное назначение платы как плата основного отключения авиационной турбины. Обозначение «H2» идентифицирует группу аппаратного обеспечения и вариант номинала выходного контакта 125 В постоянного тока, а суффикс «AFD» идентифицирует комбинацию художественного оформления и функциональной версии. Все цифры важны при заказе или замене любой платы, поскольку платы разных уровней ревизии могут не содержать идентичное оборудование, и GE обеспечивает обратную совместимость заменяемых плат, отмечая при этом, что разные уровни ревизии могут не содержать идентичные компоненты.
Плата первичного отключения турбины IS200TRPAH2AFD представляет собой версию H2A семейства TRPA, обеспечивающую номинальное напряжение выходных контактов 125 В постоянного тока. Семейство TRPA также включает версию H1A с номиналами выходных контактов 24 В постоянного тока, а также версии S1A и S2A, сертифицированные по безопасности и сертифицированные по стандарту IEC 61508 с пакетом ввода-вывода YTUR. Плата совместима с системой управления Mark VIe с использованием пакета ввода-вывода IS220PTUR, но несовместима с системой управления безопасностью Mark VIeS с использованием пакета ввода-вывода IS200YTUR, поскольку версии H1A и H2A не сертифицированы по безопасности. Версия H2A предназначена для применений, требующих напряжения 125 В постоянного тока для катушки и цепочки отключения, которые обычно используются в крупных турбинных установках на базе авиационной техники.
В этом вводном документе представлена подробная техническая информация, функциональные описания, назначения разъемов, руководство по настройке и подробные характеристики платы первичного отключения турбины GE IS200TRPAH2AFD, которая служит важным справочным материалом для инженеров систем управления, техников по техническому обслуживанию и системных интеграторов, работающих с промышленным оборудованием управления GE.
Функциональная архитектура и обработка сигналов
Плата первичного отключения авиационной турбины IS200TRPAH2AFD построена на основе надежной тройной модульной резервной архитектуры (TMR), которая обеспечивает основную функцию отключения авиационной турбины. Плата выполняет несколько различных функций, которые вместе обеспечивают надежную и безопасную защиту турбины, включая определение скорости, контроль напряжения цепочки отключения, обработку аварийного останова и выход реле отключения с голосованием TMR.
Плата принимает двенадцать пассивных датчиков частоты импульсов, по четыре на секцию R, S и T, считывающих зубчатое колесо для измерения скорости турбины, или, альтернативно, шесть активных входов частоты импульсов, по два на секцию TMR. Эта возможность измерения скорости позволяет плате обнаруживать условия превышения скорости и запускать функцию основного отключения, когда скорость турбины превышает безопасный рабочий предел. Входы скорости настраиваются с помощью перемычек JP1 и JP2, которые выбирают подключение датчиков частоты импульсов секции R к блокам S и TI/O, обеспечивая гибкость в схеме подключения входов скорости.
На плате предусмотрены два выходных контакта 24 В постоянного тока (H1A) или 125 В постоянного тока (H2A) с TMR-голосованием для подключения к катушке главного выключателя для катушки отключения. Реле отключения изготавливаются с использованием наборов из шести отдельных устройств формы А, расположенных по принципу голосования, так что любые два контроллера, которые голосуют за замыкание, устанавливают путь проводимости через комплект. Поскольку обнаружение короткого замыкания реле важно для сохранения надежности отключения, к каждому из наборов реле применяется чувствительная цепь. Когда реле получает команду на размыкание и на реле присутствует напряжение, схема определяет, закорочены ли одно или несколько реле, и этот сигнал поступает на блок ввода-вывода для создания аварийного сигнала. Сенсорная схема использует команды реле от всех трех блоков, чтобы избежать ложной индикации в случае, если один блок ввода-вывода голосует за закрытие реле, а два других пакета ввода-вывода голосуют за открытие.
На плате имеются четыре схемы обнаружения напряжения 24–125 В постоянного тока для контроля цепочки отключения. Поскольку цепь цепочки отключения не является фиксированной, на TRPA имеется четыре изолированных входа датчика напряжения общего назначения, которые можно использовать для мониторинга любых точек в системе отключения и передачи состояния напряжения в системный контроллер, где можно принять меры. Типичным использованием этих входов может быть определение напряжения питания для двух цепочек отключения и определение напряжения соленоида устройства, управляемого реле.
На плате имеется один отказоустойчивый вход аварийного останова 24–125 В постоянного тока для отключения питания реле отключения. Функция аварийного останова состоит из оптически изолированной входной цепи, рассчитанной на вход постоянного тока в диапазоне номинального напряжения от 24 В до 125 В. При подаче питания схема обеспечивает питание катушки в цепях реле R, S и T через независимые аппаратные пути. Время срабатывания этой схемы составляет менее пяти миллисекунд, а в сочетании со временем срабатывания реле отключения менее одной миллисекунды это обеспечивает очень быструю реакцию аварийного останова. Аварийный останов контролируется блоком ввода-вывода, но действие по отключению питания катушки реле отключения полностью осуществляется аппаратным обеспечением TRPA, обеспечивая аппаратную функцию безопасности, которая не зависит от программного обеспечения.
Конструкция системы и режимы работы
Плата первичного отключения турбины IS200TRPAH2AFD предназначена для применения в двух различных конфигурациях системы, обеспечивая гибкость в архитектуре защиты турбины.
В первой конфигурации клеммная колодка TTUR используется для размещения трех блоков ввода-вывода, а клеммная колодка TRPA может быть подключена с помощью трех кабелей с 37-контактными разъемами постоянного тока на каждом конце. В этом режиме работы TRPA обеспечивает два релейных выхода с голосовым управлением, аварийный останов и четыре датчика напряжения, в то время как TTUR обеспечивает обычный набор функций, описанных для этой платы, включая входы скорости, синхронизирующие реле и обратные связи по напряжению шины и генератора. Входы скорости TRPA не активны и не должны быть подключены к этой плате, поэтому функция измерения скорости обеспечивается платой TTUR, а не TRPA.
Во второй конфигурации плату TRPA можно использовать с тремя блоками ввода-вывода, установленными непосредственно на ней. В этом режиме работы входы скорости TRPA становятся активными путями к блоку ввода-вывода, что позволяет использовать решение для первичного отключения с помощью одной клеммной колодки. В этой конфигурации симплексная работа невозможна, поскольку архитектура TMR требует присутствия всех трех пакетов ввода-вывода для правильной работы функций голосования и резервирования.
Входы скорости платы первичного отключения турбины IS200TRPAH2AFD предоставляют два варианта использования с блоками ввода-вывода, установленными непосредственно на TRPA. Каждый блок ввода-вывода может получать выделенный набор из четырех входов скорости от соответствующих клеммных точек TRPA, как это сделано в TTUR. В качестве альтернативы, на TRPA можно установить перемычки P1 и P2, чтобы подключить первые четыре входа скорости, те, которые относятся к блоку R, и передать их по каналам S и T. При выборе этой опции точки клеммной колодки для входов скорости S и T становятся неподключаемыми и их не следует использовать.
Таблица конфигурации перемычек для соединений входов скорости определяет несколько возможных вариантов расположения. При подключении ко всем двенадцати импульсным входам, от PR1_R до PR4_T, каждый набор из четырех импульсных входов подключается к своему собственному выделенному блоку ввода-вывода, а перемычки использовать нельзя, и их необходимо установить в положение STORE. При подключении к импульсным входам TTL, от TTL1_R до TTL2_T, каждый набор из двух импульсных входов подключается к отдельному блоку ввода-вывода, а перемычки использовать нельзя, и их необходимо установить в положение STORE. При подключении только к четырем нижним импульсным входам, от PR1_R до PR4_R, без подключения к TTL1_R через TTL2_T или от PR1_S к PR4_T, один и тот же набор сигналов передается на все блоки ввода-вывода, и перемычку следует установить на пары контактов. При подключении к двум нижним импульсным входам, TTL1_R через TTL2_R, сигналы TTL не могут распределяться веером, и только блок RI/O будет получать данные, поэтому перемычку нельзя использовать, и ее необходимо установить в положение STORE.
Контактные выходы платы первичного отключения турбины IS200TRPAH2AFD чувствительны к полярности, поэтому схему следует подключать осторожно, чтобы не повредить реле. На плате нет подавления контактов или соленоидов, и пользователь должен добавить внешнее подавление соленоидов, чтобы избежать повреждения реле и их контактов. Контактные выходы платы рассчитаны на класс F NEMA и рассчитаны минимум на 100 000 операций.
Для работы реле на вход аварийного останова и отключения должно быть подано питание. Если пользователю не требуется или не используется аварийный останов, то локальный источник питания отключения P24O и P24R следует подключить к соответствующим входам отключения на клеммной колодке. Устройство аварийной остановки должно быть подключено к чистому источнику постоянного тока: аккумулятору или фильтрованному выпрямленному источнику переменного тока с пульсациями менее 5%. Для правильной работы на входах отключения должно быть минимум 18 В постоянного тока. Требуемый ток поддерживается на низком уровне, чтобы минимизировать падение напряжения на длинных участках кабеля. Поскольку вход отключения происходит очень быстро, менее 5 миллисекунд, а контакты выходного реле также работают быстро, менее 15 миллисекунд, во избежание неправильной работы следует использовать лучшие методы подключения, используя по возможности витую пару и избегая прокладки проводов переменного тока.
Сигнал аварийной остановки, отображаемый на вкладке «Аварийный останов» ToolboxST, фиксируется встроенным программным обеспечением и требует общего сброса для очистки этого состояния. Значение «истина» указывает на завершение работы схемы аварийного останова, а значение «ложь» указывает на потерю аварийного останова с момента последнего общего сброса, а не на текущее состояние схемы аварийного останова.
Установка и подключение
Плата первичного отключения турбины IS200TRPAH2AFD разработана для простой установки и подключения на месте. Датчики частоты импульсов TTL, датчики напряжения, аварийный останов и реле выключателя подключаются к клеммной колодке ввода-вывода TB1, а пассивные датчики частоты импульсов подключаются к TB2. Каждый блок крепится двумя винтами и имеет 24 клеммы, к которым можно подключить провода размером до 12 AWG, а клеммная планка экрана, прикрепленная к заземлению корпуса, расположена сразу слева от каждого клеммного блока, обеспечивая надлежащее экранирование и заземление полевой проводки.
В приложениях с напряжением 240 В переменного тока важно не перепутать случайное напряжение 240 В переменного и постоянного тока, поскольку пиковое напряжение превысит номинал Transorb и приведет к сбою. Большинство источников переменного тока работают с заземленной нейтралью, и если создается случайное соединение между напряжением 125 В постоянного тока и напряжением переменного тока, сумма пикового напряжения переменного тока и напряжения 125 В постоянного тока подается на Transorb, подключенный между постоянным током и землей. Однако в приложениях с напряжением 120 В переменного тока номинал Transorb может выдерживать пиковое напряжение, не вызывая сбоев.
Размер платы составляет 33,0 см в высоту и 17,8 см в ширину (13 x 7 дюймов), а клеммные колодки можно отсоединять от клеммной колодки для технического обслуживания. Плата включает в себя 62-контактный разъем DC-типа для блоков ввода-вывода и 37-контактные разъемы DC-37 с защелкивающимися креплениями для кабелей JR4, JS4 и JT4 к TTUR для контактов простого отключения, аварийного останова и цепей измерения напряжения.
Диагностика и обнаружение неисправностей
Плата первичного отключения турбины IS200TRPAH2AFD предоставляет комплексные диагностические возможности, которые помогают в проверке системы и выявлении неисправностей. Проверяется обратная связь от датчика замыкания контактов, и в случае проблем с управляющим сигналом должна быть создана сигнализация. Проверяется обратная связь от входа аварийного останова и отключения, и если есть проблемы с сигналом, должна быть создана неисправность. Проверяется обратная связь от перемычек разворота датчика скорости, и в случае несоответствия между намеренным и фактическим положением должен быть подан сигнал тревоги.
Если какой-либо из этих сигналов становится неработоспособным, возникает комплексный диагностический сигнал тревоги, и диагностические сигналы могут быть индивидуально зафиксированы, а затем сброшены с помощью сигнала RESET_DIA, если они исправны. Разъемы клеммной колодки имеют собственное идентификационное устройство, которое опрашивается блоком ввода-вывода, при этом идентификационное устройство представляет собой микросхему, доступную только для чтения, закодированную серийным номером клеммной колодки, типом платы, номером версии и расположением разъема. Когда чип считывается пакетом ввода-вывода и обнаруживается несоответствие, создается ошибка несовместимости оборудования, не позволяющая системе работать с неправильным или несовместимым оборудованием.
Конфигурация
Плата первичного отключения турбины IS200TRPAH2AFD настраивается с помощью перемычек JP1 и JP2, которые выбирают подключение четырех пассивных датчиков скорости секции R к блокам ввода-вывода секций S и T. Установка перемычки на пары контактов распределяет четыре входа скорости R на две другие секции TMR, а оставление перемычек в положении STORE сохраняет выделенные входы скорости для каждой секции. Конфигурацию необходимо проверить на соответствие проводке системы и предполагаемому рабочему режиму, чтобы обеспечить правильную работу функций измерения скорости и отключения.
Пригодность приложений и системная интеграция
Плата первичного отключения авиационной турбины IS200TRPAH2AFD является важнейшим компонентом системы защиты авиационной турбины, обеспечивающей функцию первичного отключения, которая защищает турбину от условий превышения скорости и других опасных событий. Архитектура TMR платы с тремя пакетами ввода-вывода и голосованием выходов реле отключения обеспечивает отказоустойчивость и высокую доступность, необходимые для критически важной для безопасности функции защиты.
Возможность измерения скорости платы с двенадцатью пассивными устройствами измерения частоты импульсов или шестью активными входами частоты импульсов TTL позволяет дублировать измерение скорости турбины в трех секциях TMR, гарантируя, что состояние превышения скорости будет обнаружено даже в случае отказа одного датчика скорости. Четыре схемы обнаружения напряжения на плате позволяют контролировать напряжение цепочки отключения в нескольких точках, обеспечивая диагностическую видимость состояния системы отключения. Аппаратная функция аварийного останова платы обеспечивает быстрый и надежный способ отключения питания от реле отключения независимо от программного обеспечения и пакетов ввода-вывода.
В конфигурации на основе TTUR TRPA обеспечивает выходы реле отключения, аварийную остановку и датчики напряжения, тогда как TTUR обеспечивает входы скорости, а также функции синхронизации и обратной связи по напряжению. В конфигурации прямого монтажа TRPA обеспечивает комплексное решение для первичного отключения: входы скорости, выходы реле отключения, аварийный останов и датчики напряжения интегрированы в одну клеммную колодку.
Контактные выходы платы чувствительны к полярности, и пользователю необходимо добавить внешнее подавление соленоидов для защиты реле и их контактов. Вход аварийного останова должен быть подключен к чистому источнику постоянного тока, а проводка должна соответствовать рекомендациям, чтобы избежать неправильной работы входных цепей быстрого отключения и выходных реле.
Техническое обслуживание и жизненный цикл
Плата первичного отключения турбины IS200TRPAH2AFD рассчитана на длительный срок службы с минимальным обслуживанием. Плата содержит реле отключения в качестве единственных движущихся частей, а ее прочная конструкция и технология поверхностного монтажа обеспечивают высокую надежность при непрерывной промышленной эксплуатации. Плановое техническое обслуживание состоит из периодического визуального осмотра платы, клеммных блоков и проводки, проверки соответствия напряжений расцепителя техническим характеристикам и подтверждения правильности подключения экранированных клемм.
Функции диагностики платы, включая обратную связь детектора короткого замыкания, обратную связь по входу аварийной остановки, обратную связь по перемычке датчика скорости и встроенный идентификационный чип, упрощают поиск неисправностей и гарантируют, что в каждом месте установлена правильная плата. Если детектор короткого замыкания обнаруживает закороченное реле, генерируется сигнал тревоги, предупреждающий техника по техническому обслуживанию о потенциальной потере надежности отключения. Если обратная связь по входу аварийного останова указывает на проблему, создается неисправность, предупреждающая оператора о потенциальной потере функции аварийного останова.
Если плата требует замены, процесс прост. После обесточивания соответствующего оборудования и проверки отсутствия питания следует промаркировать и снять вставные клеммные колодки, а также снять плату с крепления. Запасную плату следует установить в то же положение, перемычки JP1 и JP2 установить в соответствии с исходной конфигурацией, а клеммные блоки повторно подключить, как указано на этикетке, прежде чем возвращать систему в эксплуатацию.
GE Industrial Control Systems гарантирует совместимость сменных плат, даже если платы разных версий могут содержать разное аппаратное обеспечение. При заказе замены первичной платы отключения турбины для авиационных двигателей IS200TRPAH2AFD укажите полный номер детали и описание, серийный номер привода или системы, а также номер списка материалов (ML). Завод может заменить более поздние версии в зависимости от наличия и усовершенствований конструкции, но обратная совместимость замененных плат гарантирована.
Заключение
Плата первичного отключения авиационной турбины GE IS200TRPAH2AFD — это надежный, прочный и критически важный для безопасности модуль защиты для турбин GE Industrial Control Systems. Его двенадцать пассивных или шесть активных входов скорости, два выходных контакта отключения с голосованием TMR и номиналом 125 В постоянного тока, четыре изолированные цепи обнаружения напряжения, аппаратная функция аварийного останова и комплексная диагностика обеспечивают измерение скорости, выход отключения, мониторинг напряжения и функции аварийного останова, необходимые для основной функции отключения.
Плата первичного отключения турбины IS200TRPAH2AFD для аэродинамических турбин со съемными клеммными блоками, четко обозначенными разъемами, комплексной диагностикой и поддержкой конфигураций системы как на базе TTUR, так и с прямым монтажом разработана для легкой установки, проверки и обслуживания. Благодаря качественному производству, глобальной сети поддержки и приверженности обратной совместимости GE, плата первичного отключения турбины IS200TRPAH2AFD продолжает обеспечивать производительность, долговечность и безопасность, которые промышленные пользователи ожидают от GE. Независимо от того, используется ли она в новой установке или в качестве замены существующей платы, плата первичного отключения авиационной турбины IS200TRPAH2AFD обеспечивает основные функции отключения, необходимые для надежной и безопасной работы авиационной турбины.
