IS220PPRAH1A, acil durum türbin koruması için tasarlanmış, GE Mark VIe kontrol sistemi içindeki kritik bir G/Ç modülüdür. PPRA serisinin bir parçasıdır ve TREA terminal kartı ve WREA opsiyon kartıyla birleştirildiğinde tamamen bağımsız bir yedek aşırı hız koruma sistemi oluşturur. Bu sistem, birincil kontrol sistemi arızası durumunda bile güvenilir türbin alarm koruması sağlamak için Üçlü Modüler Yedekleme (TMR) mimarisine sahiptir.
IS220PPRAH1A, bir BPPB işlemci kartı içerir ve altı hızlı giriş sinyalini destekler. Bu girişler, çeşitli türbin konfigürasyonlarına (örneğin, tek şaftlı, iki şaftlı, üç şaftlı üniteler) uyacak şekilde farklı gruplar halinde yapılandırılabilir. Modül, aşırı hız tespiti, hızlanma/yavaşlama tespiti, ana kontrol sistemi izleme ve kontak açma girişi işleme dahil olmak üzere hem donanımda hem de bellenimde uygulanan koruma fonksiyonlarını sağlar. Gaz türbinleri ve buhar türbinleri gibi dönen makinelerin korunmasına yönelik temel bir bileşendir.
Sistem Mimarisi ve Uyumluluk
1.Sistem Bileşenleri
IS220PPRAH1A G/Ç Modülü: Sinyal alımı, mantık işleme ve koruma kararlarından sorumludur.
TREA Terminal Kartı: Röle çıkışları, açma giriş arayüzleri sağlar ve Acil Durdurma (E-Stop) ve aşırı hız koruma fonksiyonlarını destekler.
WREA Opsiyon Kartı: Hız sinyali tekrarlayıcı çıkışlarıyla sistem yeteneklerini genişleterek güvenilirliği artırır.
2.Uyumluluk Notları
IS220PPRAH1A, PPRAS1A ve PPRAS1B varyantlarının yanı sıra PPRA serisinin bir parçasıdır. Ancak IEC 61508 standartlarına göre sertifikalı değildir ve bu nedenle Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (SIL) sertifikası gerektiren güvenlik döngülerinde kullanılmamalıdır. SIL sertifikalı uygulamalar için PPRAS1A veya S1B versiyonları kullanılmalıdır. PPRAH1A, -30°C ila 65°C çalışma sıcaklığı aralığına sahiptir ve bu da onu genel endüstriyel ortamlara uygun hale getirir.
3.Kurulum Gereksinimleri
Bir TREA terminal kartıyla birlikte kullanılmalıdır ve WREA seçenek kartının kurulmasını gerektirir.
TMR sistemini oluşturmak için üç PPRA modülünün aynı anda kurulması gerekir; tek veya ikili paket işlemi desteklenmez.
Modül, DC-62 pinli konnektör aracılığıyla doğrudan TREA kartına takılır ve dişli direkler kullanılarak sabitlenir.
Ayrıntılı Temel İşlevler
1. Hız Girişi ve Sinyal İşleme
IS220PPRAH1A, türbin mili düzenine göre yapılandırılabilen altı hız sensörü girişini kabul eder:
Üç Grup İki Sensör (şaft başına iki sensör, üç şafta kadar)
İki Grup Üç Sensör (şaft başına üç sensör, iki şafta kadar)
Her hız sinyali, her şaft için gerçek hızı temsil eden tek bir nabız hızı değeri çıkışı sağlamak üzere Yüksek Seçim veya Medyan Seçim algoritması yoluyla işlenir. Modül aynı şaft üzerindeki sensörler arasındaki fark tespitini gerçekleştirir. Fark yapılandırılabilir bir eşiği (örneğin, 25 RPM) aşarsa, bir 'Çift hız sensörleri uyuşmazlığı' teşhis alarmı oluşturulur.
2. Aşırı Hız Koruma Fonksiyonu
2.1. Firmware Aşırı Hız Koruması
Programlanabilir mantıkta uygulanır. Aşırı hız açma ayar noktası, Sinyal Alanından veya yerel bir konfigürasyon değerinden alınabilir.
Çevrimiçi ve çevrimdışı aşırı hız testini destekler. Test sırasında açma ayar noktası geçici olarak azaltılabilir (yapılandırılan değerin %94'üne kadar).
Bir ayar noktası anlaşması kontrolü içerir; konfigürasyon değeri hız sıfır olduğunda Sinyal Alanından alınan değerle eşleşmiyorsa bir hata bildirilir ve işlem engellenir.
2.2. Donanım Aşırı Hız Koruması
Tamamen donanım mantığında, işlemci donanım yazılımından bağımsız olarak ve 20 ms'den daha kısa yanıt süresiyle uygulanır.
Aşırı hız ayar noktası yalnızca modül önyüklendiğinde veya kapatıldığında yüklenir ve çalışma sırasında değiştirilemez.
Altı hız girişinin her biri, donanım aşırı hızına karşı ayrı ayrı izlenir ve aygıt yazılımı arızalansa bile koruma sağlanır.
Bir alarmı başlatmak amacıyla ayar noktasını aşmak için iki bitişik şaft devri gerektirir, böylece sahte alarmlar önlenir.
3. Hızlanma ve Yavaşlama Koruması
Modül, gerçek zamanlı hız değişim oranını (hızlanma) hesaplar ve yapılandırılabilir bir hızlanma tetikleme eşiğini destekler.
Yavaşlama koruması saniyede %100'lük sabit bir açma eşiği kullanır ve yapılandırılamaz.
Hızlanma, yapılandırılabilir bir süre boyunca (AccelCalTime, 10-100 ms) iki bitişik hız örneğinin karşılaştırılmasıyla hesaplanır.
4. Ayrık Kontak Girişi Açma Fonksiyonu
IS220PPRAH1A, iki modda çalışabilen dört adet yalıtılmış ayrık kontak açma girişini destekler:
Doğrudan Açma: Giriş sinyali, maksimum hız için donanım yazılımı mantığını atlayarak doğrudan bir donanım açmasını tetikler.
Koşullu Açma: Açma eylemi iletişim durumuna bağlıdır (bir ağ canlı tutma sinyaliyle gösterilir). Kontrol cihazı iletişimi kesilirse koşullu açmalara otomatik olarak izin verilir.
Tüm kontak girişleri, kontak çatırtısından kaynaklanan yanlış alarmları önlemek için 8 ms'lik bir geri tepme filtresi içerir.
5. Ana Kontrol Watchdog Fonksiyonu
Modül, ana denetleyici tarafından sağlanan kalp atışı sinyalini (Cihazın Kalp Atışı) sürekli olarak izler.
Ardışık beş veri çerçevesi için kalp atışı değerinde herhangi bir değişiklik tespit edilmezse, bir kontrol izleme alarmı kilitlenir.
Ana kontrol cihazı normale döner ve 60 saniye boyunca doğru şekilde iletişim kurarsa açma durumu otomatik olarak sıfırlanır.
6. Hız Farkı ve Bayat Hız Tespiti
Hız Farkı Koruması: PPRA tarafından hesaplanan hızı (PulseRate1) ana kontrol cihazı tarafından sağlanan hız değeriyle (Speed1) karşılaştırır. Fark, ardışık üç örnek için yapılandırılabilir bir yüzdeyi (RatedRPM_TA'ya göre) aşarsa bir hata başlatılır.
Eski Hız Koruması: Ana kontrolörden gelen hız değeri (Hız1) ardışık 100 veri çerçevesi boyunca değişmeden kalırsa (sinyal bütünlüğünün kaybına işaret eder), bir açma kilitlenir. Bu koruma, canlı hız sinyalinin her zaman küçük değişiklikler ('titreşim') sergilemesi ilkesine dayanmaktadır.
7. Zaman Senkronizasyonu ve Kare Senkronizasyonu İzleme
Modül, IONet genelinde zaman senkronizasyonuna dayanır. Senkronizasyon çerçeve numarasını izler.
Büyük hatalar veya senkronizasyon kaybı tespit edilirse (örn. sıra dışı çerçeveler), bir Çerçeve Senkronizasyonu etkinleştirilir.
Bu, PPRA'nın ana denetleyiciyle zaman senkronizasyonlu kalmasını sağlayarak iletişim gecikmelerinden kaynaklanan koruma arızalarını önler.
8. Röle Çıkışları ve Geri Besleme
IS220PPRAH1A, üç Acil Durum Açma Rölesi (ETR1–ETR3) için sürücü sinyallerini sağlar ve geri besleme durum sinyallerini izler.
Her röle sürücüsünün komut verilen durumu, gerçek geri besleme durumuyla karşılaştırılır. Bir uyumsuzluk bir teşhis alarmı oluşturur.
Bir test fonksiyonu, sistem hatasına neden olmadan test amacıyla her bir rölenin enerjisinin ayrı ayrı kesilmesine olanak tanır.
Çalışma Prensipleri ve Sinyal Akışı
Sinyal Türü Kuralları
(SS) ile biter: Sinyal, PPRA içerisinde üretilir ve kontrolörün Sinyal Alanına gönderilir.
SS ile biter: Sinyal kontrolörde üretilir ve Sinyal Alanı aracılığıyla PPRA tarafından alınır.
(IO) ile biter: Sinyal PPRA içinde üretilir ve donanıma gönderilir.
IO ile biter: Sinyal, PPRA'ya bir donanım girişidir.
CFG ile biter: Bir konfigürasyon parametresini belirtir.
Açma Sinyali Kombinasyonu
Tüm bireysel açma sinyalleri (örn. aşırı hız, hızlanma, kontak girişi, watchdog), röle çıkış mantığında kullanılan tek bir Bileşik Açma sinyalinde (ComposTrip1) birleştirilir. En önemlisi, donanım aşırı hız tetiklemeleri ve doğrudan temas tetiklemelerinin aygıt yazılımında değil, tamamen donanımda veya programlanabilir mantıkta uygulanan yolları vardır. Bu, işlemci ürün yazılımı arızasının bu kritik sinyallerin bir hata başlatmasını engelleyememesini sağlar.
Arızaya Karşı Korumalı Tasarım
Modül, güç kapatıldığında, başlatma sırasında, donanım sıfırlaması sırasında veya çevrimiçi olmadığında varsayılan olarak 'açma' durumuna geçer.
Bir donanım gözlemci devresi, ürün yazılımının çalışmasını izler. Bir ürün yazılımı arızası tespit edilirse, bir donanım sıfırlaması tetiklenir ve bu da bir alarma neden olur.
Tüm kritik sinyaller (hız, kalp atışı, çerçeve senkronizasyonu), zaman aşımı veya tutarsızlık algılama mekanizmalarını içerir ve sistemin anormal koşullar altında güvenli bir şekilde açma durumuna geçmesini sağlar.
Yapılandırma ve Tanılama
Yapılandırma Aracı
Modül GE'nin ToolboxST yazılımı kullanılarak yapılandırılır. Temel yapılandırma parametreleri şunları içerir:
Türbin Tipi (örn. Gaz Türbini, Buhar Türbini)
Hız Giriş Gruplaması (Üç Grup veya İki Grup)
Aşırı Hız Ayar Noktaları, Hızlanma Ayar Noktası, Fark Sınırları
Watchdog, Hız Farkı ve Eski Hız algılama gibi işlevler için ayarları etkinleştirin/devre dışı bırakın.
Kendi Kendine Teşhis
Açılışta Otomatik Test: RAM'i, flash belleği, Ethernet bağlantı noktalarını ve işlemci donanımını kontrol eder.
Sürekli İzleme: Dahili güç kaynaklarını, analog geri besleme akımlarını ve röle komut/geribildirim durumlarını izler.
Elektronik Kimlik Doğrulaması: Modül, terminal kartı ve opsiyon kartı donanımının uyumlu olduğunu ve yüklenen uygulama koduyla eşleştiğini kontrol eder.
Durum Göstergesi LED'leri
Modül ön panelinde altı durum LED'i bulunur:
RUN: Rölelere enerji verildiğinde yeşil (Run), Rölelerin enerjisi kesildiğinde kırmızı (Trip).
ESTP: Acil Durdurma girişi (destekleniyorsa) çalışma durumundayken yeşil, Acil Durdurma etkinken Kırmızı.
OSPD: Aşırı hız durumu algılanıp kilitlendiğinde kırmızı.
WDOG: Watchdog fonksiyonlarına (Kontrol Watchdog, Hız Farkı vb.) dayalı bir alarm aktif olduğunda kırmızı.
SIL: PPRAH1A, SIL işlevselliğini desteklemez; bu LED geçerli değildir.
KREA: Yeşil, KREA alt modülünde gücün algılandığını gösterir.
