Bảng mạch đầu cuối bảo vệ khẩn cấp IS200TPROH1C là một thành phần quan trọng trong Hệ thống điều khiển tuabin Mark VI, được thiết kế đặc biệt để triển khai hệ thống bảo vệ kiểm tra đồng bộ hóa và vượt tốc khẩn cấp độc lập (EOS) và độc lập, tách biệt với hệ thống điều khiển chính. Nó hoạt động như một đơn vị giao diện tín hiệu có độ tin cậy cao, chịu trách nhiệm thu thập các tín hiệu bảo vệ quan trọng từ tuabin và phân phối chúng đến bảng bảo vệ VPRO dự phòng ba lần để xử lý. Triết lý thiết kế cốt lõi của TPRO là cung cấp một 'tuyến phòng thủ cuối cùng' đáng tin cậy, đảm bảo rằng hành trình tua-bin có thể được kích hoạt một cách hiệu quả để bảo vệ thiết bị ngay cả khi hệ thống điều khiển chính bị hỏng.
Bo mạch đầu cuối này không dựa vào gói I/O Mark VIe và là một thực thể phần cứng độc lập. Thiết kế của nó tuân thủ các nguyên tắc của hệ thống bảo vệ có tính toàn vẹn cao, sử dụng các công nghệ dự phòng, cách ly và chẩn đoán để giảm thiểu khả năng xảy ra hành động sai và không thể hành động.
2. Kiến trúc hệ thống và vai trò chức năng
IS200TPROH1C đóng vai trò là trung tâm phân phối và tổng hợp tín hiệu trong kiến trúc hệ thống bảo vệ. Toàn bộ hệ thống bảo vệ khẩn cấp chủ yếu bao gồm ba phần:
Bảng mạch đầu cuối IS200TPROH1C: Chịu trách nhiệm nhận tất cả các tín hiệu bảo vệ thô từ các cảm biến hiện trường.
Bảng bảo vệ VPRO dự phòng ba lần (VPRO-R8, VPRO-S8, VPRO-T8): Nhận tín hiệu từ IS200TPROH1C, thực hiện logic bảo vệ độc lập (ví dụ: xác định quá tốc độ, kiểm tra đồng bộ hóa) và lệnh cắt đầu ra.
Bảng rơle chuyến đi TREx (ví dụ: TREG): Nhận lệnh từ VPRO và trực tiếp điều khiển mạch điện của cuộn dây điện từ chuyến đi.
Chức năng cốt lõi của IS200TPROH1C là cung cấp tín hiệu đầu vào riêng biệt, giống hệt nhau cho cả ba bo mạch VPRO cùng một lúc. Điều này có nghĩa là mọi tín hiệu, từ bộ thu tốc độ đến máy biến điện áp và cặp nhiệt điện, đều được TPRO song song và phân phối tới ba kênh VPRO độc lập. Kiến trúc này là nền tảng để đạt được hệ thống bảo vệ Dự phòng ba mô-đun, đảm bảo rằng một bo mạch VPRO hoặc đường dẫn tín hiệu bị lỗi không dẫn đến mất toàn bộ chức năng bảo vệ.
Quy trình làm việc của hệ thống như sau: Tín hiệu cảm biến được nối với TPRO -> TPRO phân phối tín hiệu song song với ba VPRO -> Mỗi VPRO thực hiện logic của nó một cách độc lập -> Các VPRO biểu quyết, thông qua rơle trên bảng TREx, để quyết định xem có cấp điện cho các cuộn dây chuyến đi hay không. TPRO kết nối với bo mạch VPRO thông qua đầu nối vỏ 'D' 37 chân có chốt chốt, đảm bảo độ tin cậy của kết nối. Hơn nữa, các khối đầu cuối trên TPRO có thiết kế dạng rào chắn và có thể được rút phích cắm hoàn toàn khỏi bo mạch, tạo điều kiện thuận lợi đáng kể cho công việc bảo trì và nối dây.
3. Chức năng chi tiết và nguyên tắc hoạt động
3.1 Chức năng bảo vệ quá tốc độ khẩn cấp
Đây là chức năng quan trọng nhất của IS200TPROH1C. Nguyên tắc của nó là theo dõi tốc độ tuabin và kích hoạt tắt khẩn cấp khi tốc độ vượt quá điểm đặt an toàn.
Thu tín hiệu: Bảng đầu cuối IS200TPROH1C được thiết kế để kết nối tối đa chín bộ thu tốc độ từ tính thụ động. Chín xe bán tải này thường được chia thành hai nhóm: một nhóm (ba nhóm đầu tiên) cung cấp bộ điều khiển chính để kiểm soát tốc độ và bảo vệ vượt tốc chính; nhóm còn lại (ba nhóm tiếp theo trở lên) dành riêng cho IS200TPROH1C để bảo vệ quá tốc độ khẩn cấp. TPRO định tuyến các tín hiệu từ các bộ thu tín hiệu vượt tốc khẩn cấp này đến ba bo mạch VPRO thông qua các cáp và đầu nối riêng biệt, trong đó mỗi VPRO nhận được tín hiệu từ một bộ thu.
Xử lý và truyền tín hiệu:
Bộ thu từ tính cảm nhận các răng của bánh răng, tạo ra tín hiệu điện áp hình sin. Biên độ và tần số tín hiệu tăng theo tốc độ tăng.
Mạch đầu vào trên bo mạch IS200TPROH1C xử lý các tín hiệu tần số cao này. Mạch đầu vào của nó có các đặc tính tải cụ thể và có dải xung rộng và độ nhạy cao.
Xe bán tải có thể được đặt cách tủ IS200TPROH1C tới 300 mét bằng cách sử dụng cáp xoắn đôi được bảo vệ, mang lại khả năng chống ồn mạnh mẽ.
Logic dự phòng: Ba bo mạch VPRO tính toán tốc độ một cách độc lập dựa trên tín hiệu nhận được tương ứng. Lệnh ngắt khẩn cấp thường sử dụng logic biểu quyết 'hai trên ba'; nghĩa là hệ thống sẽ chỉ bắt đầu chuyến đi nếu có ít nhất hai VPRO đồng thời phát hiện tình trạng vượt tốc độ. Điều này ngăn cản cả việc ngắt sai do một lần lấy hàng hoặc lỗi VPRO và không thể ngắt do lỗi một kênh.
3.2 Chức năng bảo vệ kiểm tra đồng bộ hóa sao lưu
Chức năng này ngăn chặn việc đóng cầu dao máy phát điện khi máy phát điện và lưới điện không được đồng bộ hóa, do đó tránh được hư hỏng do ứng suất cơ và điện lớn đối với máy phát điện và lưới điện.
Thu tín hiệu: IS200TPROH1C nhận tín hiệu từ phía thứ cấp của hai máy biến thế tiềm năng một pha: Điện áp máy phát và Điện áp bus. Các tín hiệu này thường được đánh giá ở mức 115 V RMS.
Phân phối và cách ly tín hiệu: TPRO song song bên trong hai tín hiệu điện áp này và phân phối chúng đến ba bảng VPRO. Mỗi đầu vào PT được cách ly từ tính trong TPRO, có hàng rào cách ly định mức 1500 V RMS và mỗi đầu vào PT có tải dưới 3 VA, đảm bảo độ chính xác và an toàn của tín hiệu.
Nguyên tắc hoạt động: Mỗi bo mạch VPRO chứa một mô-đun kiểm tra đồng bộ có độ chính xác cao, liên tục theo dõi chênh lệch cường độ điện áp, chênh lệch tần số và chênh lệch góc pha giữa điện áp máy phát và bus.
Đầu ra bảo vệ: Tín hiệu cho phép chỉ được phát ra khi các điều kiện 'đồng bộ hóa' từ ba kênh VPRO được xác nhận thông qua logic biểu quyết. Điều này điều khiển rơle K25A trên bảng TREG. Các tiếp điểm của rơle K25A được mắc nối tiếp với rơle cho phép đồng bộ hóa chính và các tiếp điểm rơle tự động đồng bộ hóa. Kết nối nối tiếp nối dây cứng này tạo thành một khóa liên động an toàn mạnh mẽ: lệnh đóng cầu dao máy phát chỉ có thể được cấp nếu kiểm tra đồng bộ dự phòng, hệ thống đồng bộ chính và các giấy phép khác đều được cấp, ngăn chặn hiệu quả các lệnh đóng sai.
3.3 Cặp nhiệt điện và chức năng đầu vào tương tự
IS200TPROH1C cũng cung cấp các kênh đầu vào bảo vệ tương tự bổ sung cho tuabin khí, chủ yếu được sử dụng để bảo vệ nhiệt độ dự phòng và bảo vệ thông số quy trình.
Đầu vào cặp nhiệt điện: IS200TPROH1C cung cấp 9 đầu vào cặp nhiệt điện, chủ yếu được sử dụng để bảo vệ quá nhiệt khí thải dự phòng trên tuabin khí. 9 cặp nhiệt điện này được phân bổ đều cho ba bo mạch VPRO, mỗi VPRO nhận 3. Sự phân bổ này mang lại sự dự phòng: ngay cả khi chức năng đo nhiệt độ của một kênh VPRO bị hỏng hoàn toàn, hai kênh còn lại vẫn có thể thực hiện bảo vệ quá nhiệt.
Đầu vào tương tự: IS200TPROH1C cung cấp 3 đầu vào tương tự:
1 đầu vào đa chức năng: Có thể định cấu hình thông qua các jumper JP1A và JP1B để chấp nhận tín hiệu dòng điện 4-20 mA, tín hiệu điện áp ±5 V DC hoặc ±10 V DC.
2 đầu vào dòng điện 4-20 mA chuyên dụng.
Những đầu vào tương tự này có thể được sử dụng để giám sát các thông số quan trọng như áp suất dầu bôi trơn hoặc áp suất khí nhiên liệu, đóng vai trò bảo vệ dự phòng cho hệ thống điều khiển chính. Các bo mạch VPRO cung cấp nguồn điện 28 V DC cho các cảm biến này. Nguồn điện này được điều chỉnh thông qua các mạch trên TPRO trước khi tín hiệu 4-20 mA tiêu chuẩn được gửi đến ba VPRO.
4. Thiết kế và lắp đặt phần cứng
IS200TPROH1C là một bảng mạch đầu cuối độc lập có kích thước Rộng 17,8 cm x Cao 33,02 cm, được thiết kế để gắn trực tiếp vào tấm kim loại của bảng điều khiển, thường sử dụng sơ đồ lắp lỗ khóa.
Khối đầu cuối: Các khối đầu cuối trên bo mạch được phân chia rõ ràng thành các khu vực chức năng, bao gồm Điện áp máy phát/Bus, Đầu vào tương tự, Đầu vào cặp nhiệt điện và Đầu vào thu tốc độ từ tính. Mỗi thiết bị đầu cuối có thể chấp nhận tối đa hai dây AWG #12 có lớp cách điện 300 volt.
Khả năng bảo trì: Các khối đầu cuối loại rào cản có thể được rút toàn bộ khỏi bảng mạch, điều này cực kỳ thuận tiện cho việc thay thế hoặc kiểm tra dây mà không cần phải xử lý bảng mạch.
Đầu nối: Kết nối với ba bo mạch VPRO được thực hiện thông qua đầu nối vỏ 'D' 37 chân, có cơ chế chốt để kết nối đáng tin cậy trong môi trường rung.
Nguồn: Bảng VPRO cung cấp nguồn 28 V DC cho TPRO, đặc biệt được sử dụng để cấp nguồn cho các cảm biến analog được kết nối.
5. Chẩn đoán và bảo trì
Hệ thống IS200TPROH1C và VPRO kết hợp chẩn đoán trực tuyến toàn diện để đảm bảo tình trạng hoạt động của hệ thống bảo vệ.
Chẩn đoán tín hiệu: VPRO liên tục giám sát tất cả tín hiệu đầu vào từ TPRO. Nếu đầu vào analog vượt quá giới hạn cao/thấp đặt trước hoặc nếu chất lượng tín hiệu bất thường, VPRO sẽ phát sinh lỗi.
Chẩn đoán tương thích và nhận dạng phần cứng: Các đầu nối trên bảng đầu cuối TPRO tích hợp chip nhận dạng chỉ đọc. Con chip này được mã hóa bằng số sê-ri, loại bo mạch, số sửa đổi và vị trí phích cắm của bo mạch đầu cuối. Khi bo mạch VPRO bật nguồn hoặc hoạt động, nó sẽ đọc thông tin ID này. Nếu phát hiện thấy sự không khớp, VPRO sẽ ngay lập tức tạo ra lỗi 'không tương thích phần cứng', ngăn chặn sự bất thường về chức năng bảo vệ do cấu hình phần cứng không chính xác gây ra.
Tóm tắt cảnh báo: Nếu bất kỳ tín hiệu nào từ TPRO hoặc cáp kết nối của nó được chẩn đoán là không tốt, cảnh báo chẩn đoán VPRO tổng hợp tương ứng sẽ được kích hoạt. Các tín hiệu chẩn đoán này có thể được chốt và đặt lại riêng lẻ sau khi tín hiệu trở lại trạng thái khỏe mạnh.
