GE IS220PTURH1B Türbine Özel Birincil Gezi I/O Paketi

IS220PTURH1B, GE'nin Mark VIe ve Mark VIeS kontrol sistemlerinde kullanılan Türbine Özel Birincil Açma/Kapama Paketidir. ControlST yazılım paketi V04.07 veya üstünü gerektiren, işlevsel olarak uyumlu bir BPPC işlemci kartı içeren PTUR serisi içindeki bir modeldir. Bu modül, türbin kontrol terminal kartları (örn. TTURH1C, TRPAH1A, STURHxA) ile bir veya iki I/O Ethernet ağı arasında elektriksel arayüz görevi görür ve kritik türbin koruma ve kontrol işlevlerinin uygulanması için temel bileşen görevi görür.

IS220PTURH1B, hız izleme, otomatik senkronizasyon (senkronizasyon), şaft voltajı/akım izleme ve (TRPG terminal kartıyla kullanıldığında) alev algılama dahil olmak üzere, buhar ve gaz türbinlerinin güvenli ve istikrarlı çalışması için gerekli olan sinyalleri işlemek üzere özel olarak tasarlanmıştır. Nihai hedefi, ana kesiciyi ve birincil açma solenoidlerini güvenilir bir şekilde çalıştırarak aşırı hız gibi tehlikeli durumlarda ünitenin hızlı kapanmasını sağlamaktır. Modül, hem Simplex hem de Üçlü Modüler Yedekli (TMR) sistem konfigürasyonlarını destekleyerek çeşitli türbin uygulamaları için oldukça güvenilir bir birincil koruma katmanı sağlar.

Temel İşlevsel Açıklama

IS220PTURH1B, birden fazla sinyal işleme fonksiyonunu kapsamlı bir türbin birincil koruma platformuna entegre eder.

1. Dört Hız Sensörü Girişi

• Hız : Normal tek şaftlı türbinler için.

• Speed_High : Standart türün üzerinde genişletilmiş bir hız aralığı sağlar.

• Speed_HSNG : Hız ölçümlerindeki periyodik hataları ortadan kaldırmak için bir diş haritalama algoritması kullanarak, hız çarkındaki tutarsız diş aralığını telafi etmek için kullanılır.

• Speed_LM : LM serisi gaz türbinleri için tasarlanmıştır.

• Akış : Akış bölücü yakıt akışı ölçümleri için.

• Arayüz Tipi: Pasif manyetik hız alıcılarını bağlamak için 4 kanal sağlar.

• Frekans Aralığı: 2 Hz ila 20.000 Hz arasında geniş bir darbe hızı giriş aralığını destekler ve 2 RPM dönen dişli hızından (rotorun durdurulup durdurulmadığını belirlemek için) nominal hızın çok üzerindeki aşırı hız sinyallerine kadar doğru ölçümü mümkün kılar.

• Sinyal Dönüşümü: Dahili devreler darbe frekansı sinyallerini dijital hız değerlerine dönüştürür.

• Nabız Hızı Tipi Yapılandırması: Uygulama türü aracılığıyla esnek bir şekilde yapılandırılabilir PRType parametresi :

2. Jeneratör ve Bara Gerilim Girişleri (Otomatik Senkronizasyon)

• Giriş Sinyalleri: Harici Potansiyel Transformatörlerden (PT'ler), nominal 115 V RMS'den jeneratör voltajı ve bara voltajı sinyallerini alır.

• Temel Fonksiyon: Bu girişler otomatik senkronizasyon fonksiyonu için kullanılır ve kesiciyi kapatmadan önce jeneratörün sistem veriyolunun voltajını, frekansını ve fazını tam olarak eşleştirmesine olanak tanır.

• Ölçüm Doğruluğu: Frekans ölçüm doğruluğu 45-66 Hz aralığında %0,05'tir; Faz farkı ölçüm doğruluğu ±1°'den daha iyidir.

3. Şaft Gerilimi ve Şaft Akımı İzleme

• AC Testi: Ölçüm devresinin bütünlüğünü doğrulamak için 2 kHz test voltajı uygular.

• DC Testi: Harici devrenin (fırçalar, şaft ve ara bağlantı kabloları dahil) sürekliliğini test etmek için 5 V DC kaynağı uygular. üzerindeki direnç okumaları BrushLimit ayarının olası bir arızayı gösterir.

• Şaft-Toprak Gerilimi: Darbe frekansını (0-2000 Hz) izler.

• Şaft Akımı: Bir şönt aracılığıyla akımı (AC amper) ölçer.

• Amaç: Statik elektrikten (örneğin, buhar türbinlerindeki son aşamadaki kovalardan gelen su damlacıkları), jeneratör alanındaki AC dalgalanmasından veya jeneratör manyetik devre asimetrilerinden kaynaklanabilecek elektrik akımı akışının neden olduğu rulman potansiyel hasarını izlemek.

• İçeriğin İzlenmesi:

• Test Fonksiyonları:

4. Alev Dedektörü Girişleri (TRPG'li)

• TRPG birincil açma terminal kartıyla birlikte kullanıldığında PTURH1B, sekiz alev dedektöründen gelen sinyalleri izleyebilir.

• Çalışma Prensibi: Alev yokken dedektör besleme voltajına şarj olur. Alevin varlığı dedektörün belirli bir seviyeye kadar şarj olmasına ve ardından TRPG aracılığıyla deşarj olmasına neden olur. Daha yüksek alev yoğunluğu deşarj frekansını artırır (0-1000 darbe/sn). PTUR bu deşarj enerjilerini voltaj darbelerine dönüştürür ve bunları sayar.

5. Çıkış Fonksiyonları

• Birincil Açma Solenoid Arayüzü: TRPx serisi açma terminal kartlarına (3'e kadar) bağlı açma solenoidlerini çalıştırır ve sonuçta türbinin acil durum açma sistemini tetikler.

• Otomatik Senkronizasyon Kontrolü: TTURH1C terminal kartındaki K25 (Otomatik Senkronizasyon) rölesini kontrol ederek ana kesici (52G) kapatma bobinine hassas kapatma komutları verir.

• Senkronizasyona İzin Veren: K25P rölesini kontrol ederek jeneratör senkronizasyonu için sıra izni sağlar.

6. Teşhis ve Durum İzleme

• Modül, güç kaynağı izleme, donanım kontrolleri, iletişim durumu ve kritik rölelerin ve sensörlerin geri bildirim izlemesini içeren kapsamlı kendi kendine teşhis sağlar.

Donanım Mimarisi ve Çalışma Prensipleri

(A) Donanım Bileşimi

IS220PTURH1B modülü aşağıdakilerden oluşur:

• BPPC İşlemci Kartı: Dağıtılmış G/Ç paketleri, iletişim, mantık işleme ve veri işleme için ortak işlemci çekirdeği.

• Uygulamaya Özel Kart: Türbine özgü sinyallerin (örn. hız, voltaj) işlenmesi için özel devreler içerir.

• Analog Toplama Yardımcı Kartı: Gerilimler ve kuyu izleme sinyalleri gibi analog sinyallerin yüksek hassasiyetle alınmasından sorumludur.

• Konektörler:

• Alt DC-62 pinli konnektör: Doğrudan ilgili terminal panosuna (TTUR, STUR, TRPA) takılır ve tüm I/O sinyallerini iletir.

• RJ-45 Ethernet Bağlantı Noktaları (ENET1, ENET2): Mark VIe denetleyiciyle iletişim için, tek veya çift ağ yedekliliğini destekler.

• 3 pinli güç girişi: Harici 28V DC güç kaynağı.

(B) Otomatik Senkronizasyon Sistemi Prensipleri

Bu, IS220PTURH1B'nin en karmaşık ve temel işlevlerinden biridir ve şebekeye sorunsuz bir bağlantı için jeneratör kesiciyi en uygun anda (sıfıra yakın faz farkı) kapatmayı amaçlar.

1. Sinyal Toplama ve Hesaplama:

• IS220PTURH1B, jeneratör voltajını ( V_Gen ) ve bara voltajını ( V_Bus ) sürekli olarak izler.

• hassas bir şekilde hesaplar .GenPhaseDiff ), kaymayı ( GenFreqDiff , frekans farkı) ve ivmeyi Sıfır voltaj geçiş tekniği kullanarak aralarındaki faz farkını (

• Kayma: Jeneratör frekansı bara frekansından yüksek olduğunda pozitiftir. Faz: Jeneratör veriyoluna öncülük ettiğinde pozitiftir.

2. Kapatma Kararı ve Tahmini:

• Otomatik senkronizasyon algoritması kapatma komutunu tam olarak sıfır faz farkı anında vermez ancak kesicinin çalışma süresini tahmin etmesi gerekir.

• mevcut faza, akım kaymasına, akım hızlanmasına ve yapılandırılan Kesici Kapanma Süresine ( CBxCloseTime ) bağlı olarak öngörülen kapanma süresini hesaplar.Algoritma,

• Jeneratör şu anda gecikme yaşıyorsa (negatif faz farkı) ve en az son 10 ardışık döngü boyunca gecikme yaşıyorsa VE algoritma, kesicinin gerçek kapanma anında önde olacağını tahmin ediyorsa kapatma komutu verilir. Bu strateji, kapatma anında minimum faz farkı sağlar.

3. Röle Koordinasyonu:
   Jeneratör kesicisinin kapatılması, üç röle tarafından kontrol edilen üç koşulun aynı anda karşılanmasını gerektirir:

• K25P (Senkronizasyona İzin Veren Röle): Doğrudan kontrol cihazı uygulama koduyla çalıştırılır. Türbinin senkronizasyon için doğru sıra durumunda olup olmadığını kontrol eder.

• K25 (Otomatik Senkronizasyon Rölesi): PTURH1B içindeki otomatik senkronizasyon algoritması tarafından yönlendirilir. Gerilim, frekans ve faz koşulları karşılandığında ve kapanma doğru şekilde tahmin edildiğinde etkinleşir.

• K25A (Senkronizasyon Kontrol Rölesi): TTUR'da bulunur ancak PPRO veya YPRO I/O modülündeki senkronizasyon kontrol algoritması tarafından çalıştırılır (3'te 2 mantığına dayalı). Fazın veya kaymanın izin verilen bir aralık dahilinde olmasını sağlayarak bağımsız bir yedekleme kontrolü görevi görür.

• Kesici kapatma devresi yalnızca ilk olarak K25A'nın (optimizasyona müdahale etmesini önlemek için) ve ardından K25 ve K25P'nin başlatma alması durumunda tamamlanır.

4. Uyarlanabilir Kontrol:

• Algoritma, kesicinin kapanma süresinin kendinden uyarlamalı kontrolünü sağlar. Her kapanmadan sonra 52G/a yardımcı kontaktan gelen geri bildirimi kullanarak kesicinin gerçek kapanma süresini ölçer ve bunu ayar noktasıyla karşılaştırır.

• Daha sonra otomatik olarak ayarlayarak CBxCloseTime parametresini kapatma başına bir döngü (16,6/20 ms) artışlarla gerçek değere yaklaştırır ve kapanma doğruluğunu sürekli olarak geliştirir. Bu ayar, yapılandırılabilir ile sınırlıdır CBxAdaptLimit parametresi .

5. Çalışma Modları:

• Kapalı: Senkronizasyon devre dışı bırakılır.

• Manuel: Operatör kapatma komutunu başlatır ancak bu hala K25A kontaklarına tabidir.

• Otomatik: Sistem voltajı ve hızı otomatik olarak eşleştirir ve ardından kesiciyi doğru zamanda kapatır.

• Monitör: Otomatik modla aynıdır ancak kesiciyi gerçekten kapatmadan sistem performansını test etmek ve doğrulamak için kullanılan K25 rölesinin gerçek çıkışını engeller.

(C) Hızlı Aşırı Hız Koruma Prensipleri

Son derece hızlı yanıt gerektiren uygulamalar için IS220PTURH1B, yerleşik hızlı aşırı hız açma algoritmalarını etkinleştirebilir. Açma mantığı, denetleyiciyi atlayarak doğrudan PTUR içerisinde yürütülür ve 30 ms veya daha az bir açma süresiyle sonuçlanır.

1. PR_Tek Algoritma:

• Uygulama: Öncelikle LM gaz türbinleri için kullanılır ve yedeklilik sağlar.

• Prensip: İki yedek hız sensörü sinyali iki yedek PTUR'a bölünür. Her PTUR bağımsız olarak kendi hız sinyallerini işler ( PulseRate1 ila PulseRate4 ).

• Koruma Tipleri: Her hız kanalı bağımsız bir aşırı hız ayar noktasına ( sahip olabilir . PRxSetpoint ) Ayrıca AcATrip , AccBTrip ) sağlar.hızlı rotor hızlanmasına karşı koruma sağlamak için hızlanma tetikleme koruması (

2. PR_Max Algoritması:

• Uygulama: Tek bir PTUR, iki yedek hız sensörüne bağlanır.

• Prensip: Algoritma, MAX(PR1, PR2) ve MAX(PR3, PR4) ) maksimum değerini kullanır.karar verme için iki hız sinyalinin (

• Koruma Tipleri: Aşırı hız ve hızlanma korumasının yanı sıra, yavaşlama tripi ( de sağlar . DecelTrip ) koruması (mil arızasına karşı) ve hız farkı tripi ( FastDiffTrip ) Bir sensör arızalanırsa diğeri yine de koruma sağlayarak rahatsız edici tetiklemeleri önleyebilir.

(D) Şaft Gerilimi/Akımı İzleme Prensipleri

• Normal İzleme: Şaft ile toprak arasındaki voltajı ve şöntten geçen akımı ölçmek için yüksek empedanslı enstrümantasyon kullanır ve aşırı seviyelerde alarm verir.

• Test Modları:

• AC Testi: Tüm kanalın bütünlüğünü doğrulamak için ölçüm devresinin girişine 2 kHz test voltajı uygular.

• DC Testi: Harici devrenin (fırçalar, şaft, teller) direncini ölçmek için 5V DC uygular. üzerinde ölçülen bir direnç, BrushLimit ayarının zayıf fırça teması gibi potansiyel bir arızaya işaret eder.

Kurulum, Yapılandırma ve Tanılama

1. Kurulum:

• IS220PTURH1B modülünü doğrudan monte edilen terminal panosunun konnektörlerine (TTUR, STUR, TRPA) takın.

• Ethernet portlarının yanındaki dişli saplamaları ve özel bir montaj braketini kullanarak G/Ç paketini mekanik olarak sabitleyin ve DC-62 pin konektörüne dik açılı kuvvet uygulanmadığından emin olun.

• Bir veya iki Ethernet kablosunu ve 28V DC güç kaynağını bağlayın.

2. Yapılandırma (ToolboxST Yazılımını Kullanarak):

• Nabız Hızı Parametreleri: PRType , PRScale'i (devir başına darbe sayısı), TeethPerRev'i (hız çarkındaki dişler) vb. ayarlayın.

• Otomatik Senkronizasyon Parametreleri: CBxCloseTime'ı (kesici kapatma süresi), CBxAdaptLimit'i (uyarlanabilir limit) vb. yapılandırın.

• Hızlı Açma Parametreleri: Açma Tipini (PR_Single veya PR_Max) seçin ve karşılık gelen aşırı hız, hızlanma, yavaşlama ayar noktalarını ayarlayın.

• Sistem Limitleri: Çeşitli sinyaller için alarm ve alarm limitlerini ayarlayın.

3. Teşhis ve LED Göstergeleri:

• K25: Otomatik senkronizasyon rölesine enerji verme komutunu belirtir.

• K25P: Senkronizasyona izin veren röleye enerji verme komutunu belirtir.

• DCT: DC Testinin etkinleştirildiğini gösterir.

• K1, K2, K3: İlgili açma rölesine enerji verme komutunu belirtir.

• PTURH1B, açılışta kendi kendine testler ve sürekli donanım izleme gerçekleştirir.

• Modül ön yüzündeki LED'ler önemli durum göstergeleri sağlar:

• Senkronizasyon rölesi arızaları, kesici uyarlamalı ayar limitlerinin aşılması ve donanım uyumsuzlukları gibi ayrıntılı teşhis alarmları, sorun giderme adımlarına yol gösterecek şekilde ToolboxST'de görüntülenebilir.