IS220PPROH1A, GE'nin Mark VIe kontrol sistemi içindeki kritik bir bileşendir ve Yedek Türbin Koruması (PPRO) I/O paketinin belirli bir modelini temsil eder. Bu modül, ana kontrol sisteminden bağımsız olarak yedek koruma fonksiyonları sağlamak ve birincil kontrol arızası durumunda türbin aşırı hız koruması ve jeneratör senkronizasyon kontrolleri gibi güvenlik açısından kritik operasyonların güvenilir bir şekilde yürütülmesini sağlamak üzere tasarlanmıştır. PPROH1A, gaz türbinleri ve buhar türbinleri de dahil olmak üzere çeşitli türbin türlerine uygun, yüksek güvenilirlik ve gerçek zamanlı performans sunan bir BPPB işlemci kartını içerir. Tasarımı, endüstriyel kontrol standartlarına uygundur ve -30°C ila 65°C çalışma sıcaklığı aralığıyla zorlu ortamlarda kararlı çalışma sağlar.
IS220PPROH1A genellikle SPRO, TPROH#C veya TREA terminal kartlarıyla birlikte çalışan Üçlü Modüler Yedekli (TMR) konfigürasyonunda dağıtılır. Acil durum açma panolarına (örn. TREG, TREL, TRES) DC-37 pin konnektörlü kablolar aracılığıyla bağlanır. Modül aynı zamanda durum izleme ve ana denetleyiciyle veri alışverişi için Ethernet iletişimini (IONet) de destekler. Yedekleme koruma sisteminin temeli olan PPROH1A, hem donanım hem de bellenim tabanlı aşırı hız algılama yeteneklerine sahiptir ve çok sayıda teşhis ve izleme işlevini entegre eder. Bu, sistemin anormalliklere anında tepki verebilmesini, ekipmanın hasar görmesini veya güvenlik olaylarını önleyebilmesini sağlar.
Ayrıntılı İşlevsel Açıklama
IS220PPROH1A, hız izleme, mantık değerlendirmesi, röle kontrolü ve ana kontrol sistemiyle etkileşimi kapsayan çeşitli temel koruma fonksiyonları sağlar. Başlıca işlevleri aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmıştır:
1. Aşırı Hız Koruması
Aşırı hız koruması IS220PPROH1A'nın temel işlevlerinden biridir. Modül, Yüksek Basınçlı (HP), Orta Basınçlı (IP) ve Düşük Basınçlı (LP) şaftlara karşılık gelen manyetik alıcılardan (MPU'lar) üç hız sinyali alır. Aşırı hız tespiti hem donanımda hem de ürün yazılımında uygulanır. Donanım aşırı hız koruması tamamen yazılımdan bağımsız, 60 ms'den daha kısa yanıt süresine sahip programlanabilir mantık devrelerine dayanmaktadır. Ayar noktası (OSHW_Setpoint) yalnızca modülün açılması sırasında yüklenir ve ürün yazılımı arızalansa bile etkili çalışma sağlanır. Donanımın aşırı hız açması, ayar noktasını aşmak için art arda iki şaft devri gerektirir, bu da yanlış açmaları önler.
Firmware aşırı hız koruması, işlemci hesaplamalarına dayanır ve dinamik ayar noktası ayarlamasını destekler. Kullanıcılar aşırı hız eşiğini yapılandırma parametreleri aracılığıyla ayarlayabilir ve hem çevrimiçi hem de çevrimdışı test modları desteklenir. Ek olarak, PPROH1A konfigürasyonu 'Hız Bazlı Aşırı Hız' (RBOS) özelliğine ilişkin parametreler içerebilse de, RBOS fonksiyonunun PPROH1A donanımının kendisinde DESTEKLENMEDİĞİNİN dikkate alınması çok önemlidir; bu özellik yalnızca PPROS1B modelinde mevcuttur. PPROH1A konfigürasyonunda RBOS etkinleştirilirse sistem bir hata oluşturacak ve modülün çevrimiçi olmasını engelleyecektir.
2. Hızlanma ve Yavaşlama Tespiti
Modül, her şaft için hız değişim oranını (hızlanma/yavaşlama) gerçek zamanlı olarak hesaplar. Bu değerler yapılandırılmış eşikleri aşarsa bir açma tetiklenir. Hızlanma hesaplaması, yapılandırılabilir bir zaman penceresi (10–100 ms) boyunca ardışık iki hız örneği arasındaki farka dayanır. Yavaşlama tespiti %100/saniyelik sabit bir eşik kullanır. Bu işlev, ani yük kaybı veya mekanik tutukluk gibi anormal türbin dinamiklerini yakalar.
3. LP Mili Kilitli Algılaması
Çok şaftlı türbinler için IS220PPROH1A, LP şaft kilitli algılama sağlar. LP şaft hızı sıfır kalırken HP şaft hızı minimum hız eşiğinin üzerindeyse, modül bunu LP şaft kilitleme anormalliği olarak tanımlar ve bir açma sinyali üretir. Bu işlev, şaftın yanlış hizalanmasından kaynaklanan ekipman hasarını önler.
4. Acil Durdurma (E-Stop) İzleme
IS220PPROH1A, TREG veya TREA terminal panosundan gelen Acil Durdurma sinyalini izler. Acil Durdurma etkinleştirildiğinde, modül derhal ana kontrol sistemini çapraz açar ve açma rölelerine enerji verilmesini engeller. Acil Durdurma durumu, geri bildirim sinyalleri (KESTOP#_Fdbk) aracılığıyla gerçek zamanlı olarak raporlanarak sistemin güvenli bir durumda kalması sağlanır.
5. Hız Farkı Tespiti
Modül, kendi hesaplanan nabız hızını (RPM) ana kontrol sistemi tarafından sağlanan hız sinyaliyle (Hız1) karşılaştırır. Fark, birbirini takip eden üç örnekleme periyodu boyunca belirlenmiş bir eşiği (nominal hızın yüzdesine dayalı olarak) aşarsa, bir hız farkı alarmı tetiklenir. Bu fonksiyon ana kontrol hızı sinyali arızasını veya iletişim anormalliklerini tespit eder.
6. Ana Kontrol Watchdog ve İletişim İzleme
IS220PPROH1A, IONet aracılığıyla ana kontrol cihazından bir 'cihaz kalp atışı' sinyali alır. Ardışık beş veri çerçevesi boyunca kalp atışı güncellemesi algılanmazsa, bir ana kontrol iletişim kaybı belirlenir ve bir gözlemci alarmı tetiklenir. Eş zamanlı olarak modül, Ethernet çerçevesi senkronizasyon durumunu izler. Tutarlı çerçeve numarası hataları da koruyucu bir eylemi tetikleyecektir.
7. Senkronizasyon Kontrol Fonksiyonu (K25A)
IS220PPROH1A, jeneratör ile yardımcı veri yolu arasındaki senkronizasyon kontrolünü destekler. Modül, iki PT girişine (jeneratör tarafı ve bara tarafı) dayalı olarak voltajı, frekansı, faz açısını ve kaymayı hesaplar. Tüm parametreler ayarlanan pencereler içerisinde olduğunda (örn. frekans farkı ≤ 0,27 Hz, faz farkı ≤ 10°) ve senkronizasyon izin sinyali (SynCk_Perm) aktif olduğunda, K25A rölesine enerji vererek devre kesicinin kapanmasını sağlar. Bu fonksiyon aynı zamanda ölü bara kapatma bypass mantığını da içerir.
8. Servo İntihar Rölesi Kontrolü (K4CL)
Simpleks kontrol sistemlerinde IS220PPROH1A, yakıt vanalarını veya buhar vanalarını kapanmaya zorlamak için K4CL rölesini çalıştırabilir. Bu işlev, istenmeyen etkinleştirmeyi önlemek için çevrimiçi aşırı hız testleri sırasında genellikle devre dışı bırakılır.
9. Röle Çıkışlarını Açma ve Tasarruf Etme
Modül, üç Acil Durum Açma Rölesi (ETR1–ETR3) sürücü komutu sağlar ve üç Ekonomizasyon Rölesi (KE1–KE3) için kontrolü destekler. Tasarruf röleleri, başlatmadan sonra açma solenoid bobini yoluna seri direnç kazandırmak, tutma akımını azaltmak ve cihazın ömrünü uzatmak için kullanılır.
10. Otomatik Arıza Tespiti ve Durum Göstergesi
IS220PPROH1A, aşağıdakileri içeren kapsamlı kendi kendine teşhis özelliğine sahiptir:
Açılışta Otomatik Test: RAM'i, flash belleği, Ethernet bağlantı noktalarını ve diğer donanımı kontrol eder.
Güç Kaynağı İzleme: Dahili güç kaynağı durumunu sürekli olarak izler.
Geri Besleme Akımı Kontrolü: Röle sürücü devrelerindeki tutarlılığı doğrular.
Donanım Eşleştirme Kontrolü: Terminal kartı, toplama kartı ve işlemci kartı arasındaki uyumluluğu sağlar.
Ön panelde Çalışma Durumu, Acil Durdurma, Aşırı Hız, Watchdog, Senkronizasyon ve Seçenek durumunu gösteren altı LED göstergesi bulunur. TMR seti genelinde sistem zaman senkronizasyonu durumunun görsel bir göstergesini sağlayan döner bir LED modu da yapılandırılabilir.
Çalışma Prensibi Açıklaması
IS220PPROH1A'nın koruma mantığı donanım devreleri, programlanabilir mantık ve bellenimin işbirliğine dayanmaktadır. Çalışma prensibi üç açıdan açıklanmaktadır: sistem mimarisi, sinyal akışı ve mantık işleme.
1. Sistem Mimarisi ve Sinyal Akışı
IS220PPROH1A modülü doğrudan SPRO, TPROH#C veya TREA terminal panosuna takılır ve DC-62 pinli konnektör aracılığıyla veri alışverişi yapar. MPU sensörlerinden gelen hız sinyalleri, modülün nabız hızı giriş kanallarına girmeden önce terminal kartı tarafından koşullandırılır. PT voltaj sinyalleri, fanlı dağıtım devresi (TPRO) veya doğrudan (SPRO) yoluyla modülün analog giriş kanallarına girer.
Dahili olarak, BPPB işlemci kartı koruma algoritmalarını yürütürken özel uygulama kartı (BPRO), donanım aşırı hız karşılaştırması ve röle sürüşü gibi donanım düzeyindeki mantığı yönetir. Mantıksal kararlar için tüm giriş sinyalleri yazılım tarafından dijitalleştirilir ve işlenir. Çıkış sinyalleri, röle sürücü devreleri aracılığıyla açma solenoidlerini kontrol eder. Modül, durum izleme ve parametre yapılandırması için Sinyal Alanı verilerini IONet üzerinden ana kontrol sistemiyle paylaşır.
2. Aşırı Hız Koruma Prensibi
Donanım aşırı hız tespiti, işlemciyi atlayarak tamamen programlanabilir mantıkta uygulanır. Hız darbe sinyali, PRScale parametresi kullanılarak RPM'ye dönüştürülür ve önceden ayarlanmış OSHW_Setpoint ile karşılaştırılır. Ardışık iki devir periyodu aşırı hıza işaret ediyorsa, bir donanım açma sinyali (OS#_HW_Trip) tetiklenir. Bu yol hızlı tepki verir ve son derece sağlamdır ve sistemin son savunma hattı olarak hizmet eder.
Firmware aşırı hız tespiti, işlemci tarafından hesaplanan hız değerine dayalıdır ve dinamik ayar noktası ayarlamasını ve test modlarını destekler. Kullanıcılar eşiği Sinyal Alanı parametreleri (örn. OS#_Setpoint) aracılığıyla gerçek zamanlı olarak değiştirebilir. Ürün yazılımı aynı zamanda buhar türbini uygulamaları için yüke bağlı olarak aşırı hız ayar noktasını dinamik olarak ayarlayan bir 'Açma Tahmini' fonksiyonunu da destekler.
3. Açma Sinyali Birleştirme Mantığı
Koruyucu işlevler (örn. aşırı hız, hızlanma, Acil Durdurma, bekçi köpeği zaman aşımı) tarafından oluşturulan tüm açma sinyalleri, bileşik bir açma sinyalinde (ComposTrip1) birleştirilir. Bu sinyal, açma rölelerini çalıştırmadan önce oylama mantığına (TMR sisteminde 3 üzerinden 2) tabi tutulur. Açma mantığı, işlemci arızalansa bile çalışmayı sağlamak için bellenimi atlayan doğrudan yollara (örneğin, donanım aşırı hızı ve doğrudan temas girişleri) ve iletişim sağlığı değerlendirmelerine bağlı olan koşullu yollara bölünmüştür.
4. Senkronizasyon Kontrol Algoritması
Senkronizasyon kontrol fonksiyonu, jeneratörün ve veriyolunun gerilim fazını ve frekansını gerçek zamanlı olarak izlemek için Faz Kilitli Döngü (PLL) tekniğini kullanır. Modül şunu hesaplar:
Gerilim Farkı (GenVoltsDiff)
Frekans Farkı (GenFreqDiff)
Faz Açısı Farkı (GenPhaseDiff)
Tüm parametreler yapılandırılmış limitleri dahilinde olduğunda ve SyncCheck_Perm sinyali doğru olduğunda modül, K25A rölesine enerji vermek için L25A_Cmd sinyalini çıkarır. Baypas modu (SynCk_ByPass) etkinleştirilirse, ölü bara koşulları altında kapatmaya izin verilir.
5. İletişim ve İzleme Mekanizması
IS220PPROH1A, kalp atışı sinyalini her karede güncelleyerek IONet aracılığıyla ana kontrol cihazıyla iletişimi sürdürür. İletişim kesilirse watchdog sayacı artar ve sonunda bir alarm tetiklenir. Modül aynı zamanda ana kontrolün hız sinyalinin 'titreşim' karakteristiğini de izler: eğer hız değeri birden fazla ardışık çerçeve boyunca değişmeden kalırsa, bir 'Eski Hız' olarak değerlendirilir ve bir koruma eylemini tetikler. Bu mekanizmalar, yedekleme sisteminin ana kontrol anormalliklerini anında tespit edebilmesini ve koruma işlevlerini devralabilmesini sağlar.
6. Röle Kontrolü ve Geri Bildirim
Açma rölesi (ETR) tahrik komutu, bileşik açma sinyali ve etkinleştirme sinyali tarafından belirlenir. Modül, komut verilen durumun gerçek durumla eşleştiğinden emin olmak için eşzamanlı olarak röle geri besleme sinyallerini (K#_Fdbk) ve solenoid voltajını (SOL#_Vfdbk) izler. Bir tutarsızlık tespit edilirse bir teşhis alarmı oluşturulur (örneğin, Alarmlar 69–71).
