IS215VPROH2B Türbin Acil Durum Koruma Kartı, General Electric'in (GE) Mark VI gaz ve buhar türbini kontrol sistemleri içindeki temel, bağımsız bir bileşendir ve en yüksek güvenlik seviyesi koruma mimarisini oluşturur. Bu kart, Acil Durum Aşırı Hız Koruması (EOS) ve diğer kritik güvenlik yedekleme işlevleri için özel olarak tasarlanmıştır. Temel felsefesi fiziksel, elektriksel ve mantıksal olarak ana kontrol sisteminden tamamen bağımsız bir 'son savunma hattı' oluşturmaktır. Türbinlerin, özellikle de gaz ve buhar türbinleri gibi büyük, yüksek hızlı dönen ekipmanların çalışması sırasında, aşırı hız, yıkıcı hasarlara yol açabilecek en tehlikeli arızalardan biridir. VPRO sistemi, özellikle de VPROH2B düşük güçlü versiyonu, ana kontrol sistemleri (
,
,
) hepsi başarısız olur.
IS215VPROH2B kartı bağımsız, Üçlü Modüler Yedekli (TMR) Koruma Modülü içerisinde çalışır
raf. Bu modül, R8, S8 ve T8 olarak adlandırılan üç özdeş VPRO kartı içerir (önceki sürümler X, Y, Z olarak adlandırılıyordu). Bu üç kart, fiziksel olarak izole edilmiş bir muhafaza içerisinde paralel olarak çalışarak '3'te 2' oylama mantığını uygular. Tasarım, koruma sisteminin bütünlüğünden ödün vermeden ünite çalışırken herhangi bir kartın kapatılmasına, değiştirilmesine veya bakımına olanak tanır.
IS215VPROH2B, üç bağımsız manyetik hız alıcısı, senkronize kontrol voltajları, termokupllar ve analog girişler dahil olmak üzere TPRO terminal kartı aracılığıyla özel saha sensörlerinden sinyalleri alır. Eş zamanlı olarak, TREG terminal kartındaki röle grupları aracılığıyla son aktüatörleri (açma solenoidleri (ETD'ler)) doğrudan kontrol eder. Ana kontrol sistemi ile iletişim, kritik olmayan durum izleme ve Ethernet (IONet) aracılığıyla test komutu alışverişi ile sınırlıdır ve koruyucu eylemlerin bağımsızlığını ve güvenilirliğini sağlar.
Temel İşlevler ve Özellikler
IS215VPROH2B koruma kartı, kritik korumaya adanmış çok işlevli bir sistemi aşağıdaki temel işlevler ve tasarım özellikleriyle birleştirir:
1. Bağımsız Üçlü Yedekli Acil Durum Aşırı Hız Koruması (Temel Görev):
Tamamen Bağımsız Algılama Kanalları: Sistem, tamamen bağımsız iki hız sensörü grubu seti kullanır. İlk set (3 başlatma), hız kontrolü ve birincil aşırı hız koruması için ana kontrolör (VTUR) tarafından kullanılır. İkinci set (diğer 3 alıcı) yalnızca Koruma Modülündeki üç VPRO kartına ayrılmıştır
algılama düzeyinde fiziksel izolasyonun sağlanması.
'3'ün 2'si' Kablolu Oylama Mimarisi: Koruma modülü içindeki R8, S8 ve T8 VPRO kartları, kendilerine atanan hız sinyallerini bağımsız olarak işler. Herhangi bir aşırı hız gezisi kararının '3 üzerinden 2' oyu alması gerekiyor. Bir açma komutu yalnızca en az iki panelin bağımsız olarak aşırı hız durumuna karar vermesi durumunda verilir. Bu, yanlış açmaya (yanlış açma) veya açma başarısızlığına (kaçırılan açma) neden olan tek kart arızası olasılığını önemli ölçüde ortadan kaldırır.
Bağımsız Olarak Ayarlanabilir Açma Ayar Noktaları: Kullanıcılar, Birincil Aşırı Hız (ana kontrol sistemi) ve Acil Durum Aşırı Hız (VPRO koruma sistemi) ( için ayrı açma hızı ayar noktalarını yapılandırabilirler OS_Setpoint ) . Acil durum aşırı hız ayar noktası genellikle gerçek bir yedekleme olarak daha yükseğe ayarlanır. Ayrıca VPRO, Accel_Trip ) destekler. anormal hız artışlarını (örn. ani yük reddi) tespit etmek için Hızlanma Trip'ini ( Mutlak hız sınırı aşmamış olsa bile aşırı yüksek bir hızlanma oranı (örn. %100/s'yi aşan) bir alarmı tetikleyebilir.
2. Akıllı Hız İzleme ve Tutarsızlık Teşhisi:
Yüksek Hassasiyetli Hız Hesaplaması: VPRO, yüksek hassasiyetli bir zamanlayıcı kullanarak dişli dişlerinin geçme süresini ölçerek hızı hesaplar. %0,05 okuma doğruluğu ile 2 Hz ila 20 kHz arası darbe frekansı aralığını destekler.
Hız Farkı Koruması ( SpeedDiffEn ): Bu çok önemli bir çapraz doğrulama işlevidir. VPRO, kendi hesaplanan hızını hız sinyaliyle ( Hız1 ) sürekli olarak karşılaştırır. , IONet aracılığıyla ana kontrol cihazından alınan Fark, yapılandırılmış bir eşiği ( OS_Diff ) uzun bir süre boyunca aşarsa, bu, ana sistem veya algılama döngüsünde büyük bir sorun olduğunu gösterir ve VPRO, ana sistem ölçüm hatası nedeniyle koruma kaybını önlemek için bir açma başlatabilir.
Eski Hız Algılama ( StaleSpdEn ): Ana kontrolörden gelen hız sinyalinin 'dondurulmuş' (uzun bir süre boyunca değişmeden) olup olmadığını sürekli olarak izler. Donmuş bir sinyalin algılanması, ana kontrolör iletişiminde veya işlemesinde potansiyel bir arıza olduğunu gösterir ve VPRO bir alarm başlatabilir.
3. Kapsamlı ve Yedekli Açma Çıkışı Kontrolü:
Çift Bağımsız Açma Yolu: Açma solenoidleri (ETD'ler) iki terminal kartı tarafından ortaklaşa yönetilir: TRPG (negatif güç kaynağı sağlar) ve TREG (pozitif besleme sağlar ve röleler aracılığıyla kontroller sağlar). Her iki uç da bağımsız olarak gücü kesebilir, solenoidin enerjisini kesebilir ve hidrolik sistemi valfleri kapatacak şekilde çalıştırabilir. Bu, çift donanım kesme noktası sağlar.
Röle Grubu Oylama Kontrolü: TREG terminal kartı 12 röleye ev sahipliği yapar. Bunlar arasında 9 adet Acil Durum Açma Rölesi (ETR), her biri sırasıyla R8, S8 ve T8 VPRO kartları tarafından kontrol edilen üçerli üç gruba ayrılmıştır. Her grup bir açma solenoidini kontrol eder. Açma komutunun hem VPRO'lar içerisinde hem de röle grupları arasında oylama mantığını geçmesi gerekir, böylece eylem güvenilirliği sağlanır.
Ekonomileştirme Dirençleri ve Ekonomileştirme Röleleri (KE): Her bir açma solenoid devresi, bir tasarruf direnci (10 Ω, 70 W) ve bir Ekonomileştirme Rölesi (KE) ile devrededir (seri olarak bağlanır). Normal çalışma sırasında KE rölesine enerji verilir, direnç kısa devre yapar ve solenoidin enerjili kalması için tam voltaj almasına izin verilir. Bir açma komutu verildiği anda, ilk olarak KE rölesinin enerjisi kesilir ve açmayı tamamlamak için ETR açılmadan önce yaklaşık 0,1 saniye boyunca sınırlama direnci üzerinden akımı zorlar. Bu, uzun süreli çalışma sırasında bobin ısınmasını ve enerji tüketimini azaltır ve açılma sırasında röle kontaklarındaki ark oluşumunu en aza indirir.
4. Yedekleme Senkronizasyon Kontrolü ve Jeneratör Koruması:
VPRO, Yedekleme Senkronizasyon Kontrolü işlevini entegre eder. TPRO terminal kartı aracılığıyla jeneratör ve veri yolu tarafından iki bağımsız Potansiyel Transformatör (PT) sinyali (115 Vrms) alır.
İki voltaj arasındaki büyüklük farkını, frekans farkını ve faz açısı farkını doğru bir şekilde ölçmek için Faz Kilitli Döngü (PLL) teknolojisini kullanır. Nominal gerilim ve frekansta faz ölçüm doğruluğu ±1 dereceden daha iyidir.
Üç VPRO kartından gelen senkronizasyon kontrolü sonuçları bir röle aracılığıyla oylanır (örn. TTUR'da K25A). Kapatma komutu veya izin verme, yalnızca üç kartın tümü senkronizasyon koşullarının yerine getirildiğine karar verirse verilir ve bu, otomatik senkronizasyon için kritik bir yedek güvenlik kilidi sağlar.
5. Yardımcı İzleme ve Koruma Girişleri:
Termokupl Girişleri: Tipik olarak gaz türbinlerinde yedek egzoz aşırı sıcaklık koruması için kullanılan 9'a kadar termokupl girişini (E, J, K, T tipleri) destekler. Egzoz sıcaklığı ayar noktasını ( aşarsa bir alarm başlatılabilir . OwTemp_Trip ) Spesifikasyonlar, soğuk bağlantı telafisi ve kendi kendine teşhis özelliğine sahip VTCC panosuna benzer.
Analog Girişler: 3 analog giriş sağlar. Biri 4-20 mA, ±5 V dc ve ±10 V dc arasında seçilebilir; diğer ikisi 4-20 mA giriştir. Bunlar diğer kritik proses parametrelerini (örn. basınç, akış) izleyebilir ve açma koşulları olarak görev yapabilir.
Açma Kilitleme Girişleri: Diğer koruma sistemlerinden (örneğin, yüksek titreşim, düşük yağlama yağı basıncı, manuel acil durdurma düğmeleri) açma sinyalleri almak için 7'ye kadar kuru kontak girişi sağlar. Doğrudan açma veya koşullu açma modları için yapılandırılabilir.
6. Yüksek Güvenilirlik Tasarım ve Çevrimiçi Bakım Yeteneği:
Bağımsız Güç Kaynakları: Her VPRO kartı ve bir bütün olarak koruma modülü, Güç Dağıtım Modülünden (PDM) gelen 125 V DC'yi gerekli 5 V DC ve 28 V DC'ye dönüştüren bağımsız yerleşik güç kaynaklarıyla donatılmıştır. Üçlü güç kaynağı tasarımı, tek nokta elektrik kesintisi riskini ortadan kaldırır.
Çevrimiçi Test Fonksiyonları: Her açma solenoidi, kontrol cihazı yazılımı aracılığıyla çevrimiçi olarak test edilebilir. Bir test sırasında, diğer ikisini etkilemeden tek bir solenoidin enerjisi kesilebilir, böylece mekanik ve elektrik devresi bütünlüğü doğrulanır. Çevrimdışı aşırı hız simülasyon testleri de desteklenmektedir.
Modülerlik ve Çalışırken Değiştirilebilirlik: Üçlü yedekleme tasarımı nedeniyle, koruma modülünün tamamı, ünite çalışırken sistem korumasını kesintiye uğratmadan herhangi bir VPRO kartının çıkarılmasına ve değiştirilmesine olanak tanır.
Çalışma Prensibi
IS215VPROH2B sisteminin çalışma prensibi, bağımsız algılama, paralel işleme, yedekli oylama ve güvenli yürütmeyi birleştiren kapalı döngü bir güvenlik zinciridir.
1. Bağımsız Sinyal Toplama ve İşleme:
Hız Sinyalleri: EOS koruması için ikinci üç özel Manyetik Alıcıdan (MPU) oluşan ikinci gruptan gelen sinüs dalgası sinyalleri, uzun kablolar (300 m'ye kadar) aracılığıyla TPRO terminal panosuna gönderilir. Gürültü bastırıldıktan sonra R8, S8 ve T8 VPRO kartlarının özel yüksek hızlı darbe giriş bağlantı noktalarına (J5/J6 konektörleri aracılığıyla) beslenirler. Her bir VPRO kartı hesaplamak için yüksek hassasiyetli algoritmalar kullanarak, kendisine atanan darbeleri bağımsız ve eşzamanlı olarak sayar ve zamanlandırır .PR1/2/3 ) ve ivmeyi ( PR1/2/3_Accel ) , gerçek zamanlı olarak türbin hızını (
Senkronizasyon ve Analog Sinyaller: Jeneratör/veri yolu PT voltajları, termokupllar ve analog girişler gibi sinyaller paralelleştirilir ve TPRO terminal kartı üzerinde üç VPRO kartının tümüne dağıtılır (örneğin, üç termokupl sırasıyla R, S, T'ye gider). Her kart bağımsız olarak A/D dönüşümü, filtreleme ve mühendislik değeri hesaplamasını gerçekleştirir.
2. Koruma Mantığı Kararı ve Kurul İçi Oylama:
Her VPRO kartı, hesaplanan hızını kullanıcı tarafından yapılandırılan Acil Durum Aşırı Hız Açma Ayar Noktası ( OS_Setpoint ) ile karşılaştırır. Eş zamanlı olarak hızlanmanın limitleri aşıp aşmadığını kontrol eder ve ana kontrolörden alınan hız sinyali farkını ve durumunu değerlendirir.
Senkronizasyon kontrolleri, aşırı sıcaklık koruması, analog limit ihlalleri vb. için her kart ayrıca bağımsız olarak yapılandırılmış koruma mantığını yürütür ve bir 'ön açma kararı' durumu oluşturur.
3. Üçlü Yedekli Sistem Düzeyinde Oylama:
Bu, VPRO sisteminin temel güvenlik mekanizmasıdır. R8, S8 ve T8 kartları, ilgili koruma durumu bilgilerini, ana kontrol ağından ayrı, özel, yalıtılmış arka panel veya noktadan noktaya bağlantılar aracılığıyla değiştirir.
Her bir açma çıkışı için (örneğin, solenoid #1'i kontrol eden ETR1 rölesi), son 'etkinleştirme' komutu, en az iki VPRO kartının 'açma gerekli' oyu vermesini gerektirir. Sistem katı bir şekilde '3 üzerinden 2' donanım ve mantıksal oylama uygular. Bu, tek bir VPRO kartındaki herhangi bir arızanın (sensör hatası, işlemci arızası veya yazılım kaçağı) tek taraflı olarak yanlış hataya neden olmamasını sağlar. Tersine, iki kart doğru şekilde çalıştığı sürece koruma etkili kalır ve açma hatasını önler.
4. Güvenli Çıkış Sürüşü ve Uygulaması:
Oylanan açma komutu, TREG terminal panosundaki ilgili Acil Durum Açma Rölesi (ETR) üzerinde etki eder.
Açma Sırası: Bir açma koşulu karşılandığında: 1) İlk olarak, karşılık gelen Ekonomileştirme Rölesi'nin (KE) enerjisi kesilir ve akımın seri tasarruf direnci üzerinden akmasına neden olur. Solenoid bobin voltajı düşer ancak kısa bir süre korunur. 2) Hemen sonra (milisaniye), Acil Durum Açma Rölesi (ETR) açılır ve o solenoide giden 125 V DC gücü tamamen keser. Enerjisi kesilen solenoid, pilot hidrolik valfinin harekete geçmesine neden olur, bu da ana hidrolik devrenin basıncının düşmesine neden olur, bu da buhar veya yakıt valflerinin hızla kapanmasına ve türbinin kapanmasına neden olur.
Durum Geri Bildirimi ve Tanılama: VPRO, her ETR ve KE rölesi için sürücü bobini akımını (sürücü geri bildirimi) ve çıkış kontaklarının gerçek durumunu (kontak geri bildirimi) sürekli olarak izler. Ayrıca solenoidlere giden 125 V DC güç kaynağının sağlığını da izler. 'Komut' ile 'gerçek geri besleme' arasındaki herhangi bir uyumsuzluk veya güç kaybı, derhal ayrıntılı teşhis alarmlarını tetikler ve ön panel LED'lerinde gösterilir (RUN yeşil yanıp söner, FAIL kırmızı sabit, STATUS turuncu sabit), arızaların derhal tanımlanması sağlanır.
5. Ana Kontrol Sistemi ile Güvenli Arayüz:
VPRO, IONet Ethernet aracılığıyla ana denetleyiciyle (VCMI) iletişim kurar. Bu iletişim öncelikle aşağıdakiler için kullanılır:
VPRO'nun kendi sağlık durumunu, teşhis bilgilerini ve hız gibi hesaplanan verileri ana denetleyiciye raporlama.
Ana kontrol cihazından çevrimiçi test komutlarının, hız referans değerlerinin (hız farkı karşılaştırması için) ve kontrol gözlemcisi sinyallerinin alınması.
Anahtar Nokta: Bu iletişim ağı, gerçek zamanlı yolculuk kararlarının iletilmesi için kullanılmaz. Açma kararları koruma modülü içerisinde tamamen bağımsız olarak verilir. İletişim hatası, güvenlik sistemlerinin 'arızaya karşı emniyetli' prensibine bağlı kalarak VPRO'nun koruma fonksiyonlarını yerine getirme yeteneğini engellemez. Aslında, eğer iletişim kaybı 'Kontrol İzleyicisinin' ( ContWdogEn ) zaman aşımına uğramasına neden olursa, VPRO ana kontrolörün hala çalıştığını doğrulayamadığı için bir alarm başlatabilir.
VPROH1A/H1B Sürümlerinden Temel Farklılıklar
Düşük güç için optimize edilmiş bir versiyon olarak VPROH2B'nin VPROH1A/H1B ile karşılaştırıldığında temel işlevsel farklılıkları şunlardır:
İkinci TREG Kartı Desteği Yok: IS215VPROH2B, J4 konnektörü aracılığıyla ikinci bir TREG terminal kartının (daha fazla açma solenoidinin kontrolüne izin verecek şekilde) bağlanmasına yönelik desteği içermez. Bu, tek bir VPROH2B kartının en fazla bir TREG kartını ve ilgili 3 açma solenoidini yönetebileceği anlamına gelir. İkinci bir TREG kartı gerektiren uygulamalarda VPROH1A veya VPROH1B kullanılmalıdır.
Güç Tüketimi Optimizasyonu: Sürücü devresinin bir kısmını düzenleyerek (ikinci TREG için), genel güç tüketimi azaltılır ve potansiyel olarak kabin soğutmasına ve güç yükü planlamasına yardımcı olur.
Başvuru ve Özet
IS215VPROH2B Türbin Acil Durum Koruma Kartı, modern büyük gaz ve buhar türbinlerinin güvenlik mimarisinde vazgeçilmez bir 'koruyucudur'. Yüksek Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (SIL) ilkeleriyle uyumlu özel bir Güvenlik Enstrümanlı Sistem (SIS) oluşturarak geleneksel kontrol sistemlerinin kapsamını aşar. Değeri yalnızca Acil Durum Aşırı Hız Koruması sağlamasında değil, daha da önemlisi kapsamlı üçlü yedekli izolasyon tasarımı, kablolu güvenlik çıkışları ve kontrol ağından bağımsız mimarisi aracılığıyla gerçek bir 'güvenlik sınırı' oluşturmasında yatmaktadır.
Uygulamada, VPRO sistemi ana kontrol sistemi (VTUR, vb.) ile derin bir 'koruma kilitleme' ilişkisi oluşturur: ana sistem hassas kontrolü ve birincil korumayı yönetirken, VPRO bağımsız, güvenilir bir yedekleme görevi görür. Hız farkı karşılaştırması ve watchdog zamanlayıcıları gibi mekanizmalar aracılığıyla birbirlerini karşılıklı olarak izlerler. Herhangi birindeki arıza diğeri tarafından tespit edilebilir ve bir güvenlik eylemi başlatarak genel sistemin hata toleransını ve güvenliğini önemli ölçüde artırabilir.
