Bảng hành trình chính của tuabin khí động học GE IS200TRPAH2A

IS200TRPAH2A là Bảng điều khiển tuabin chính dẫn xuất khí động được thiết kế bởi General Electric (GE) cho Hệ thống điều khiển Mark VIe™. Bảng mạch này là phiên bản trong dòng TRPA dành riêng cho định mức tiếp điểm đầu ra 125 V dc, chủ yếu được sử dụng cho các hệ thống bảo vệ khẩn cấp trong tua bin khí dẫn xuất, cung cấp các chức năng bảo vệ quá tốc độ, dừng khẩn cấp và điều khiển hành trình.

Bo mạch IS200TRPAH2A có thể hoạt động với ba gói I/O để tạo thành hệ thống bảo vệ Dự phòng mô-đun ba (TMR). Bảng mạch có nhiều kênh đầu vào và đầu ra, bao gồm đầu vào nhận tốc độ, đầu vào phát hiện điện áp, đầu vào dừng khẩn cấp E-Stop và đầu ra tiếp điểm hành trình được biểu quyết TMR. Bộ nhảy cho phép cấu hình linh hoạt phân phối tín hiệu đầu vào tốc độ để phù hợp với các yêu cầu hệ thống khác nhau.

Các tính năng chính của IS200TRPAH2A bao gồm:

• Dành riêng cho tuabin khí hàng không: Thích hợp cho các hệ thống bảo vệ khẩn cấp trong tuabin khí khí cầu.

• Hỗ trợ Dự phòng Ba Mô-đun (TMR): Hoạt động với ba gói I/O để đạt được khả năng kiểm soát bảo vệ có độ tin cậy cao.

• Tiếp điểm đầu ra 125 V dc: Tiếp điểm ngắt định mức ở mức 125 V dc, phù hợp với điện áp điều khiển công nghiệp tiêu chuẩn.

• Nhiều đầu vào tốc độ: Hỗ trợ 12 bộ thu tốc độ từ tính thụ động hoặc 6 bộ thu tốc độ TTL chủ động.

• Đầu vào phát hiện điện áp: 4 mạch phát hiện điện áp riêng biệt để theo dõi trạng thái điện áp trong chuỗi ngắt.

• Đầu vào dừng khẩn cấp E-Stop: 1 đầu vào dừng khẩn cấp không an toàn, 24-125 V dc, với thời gian phản hồi phần cứng <5 ms.

• Phản hồi chuyến đi nhanh: Thời gian phản hồi mạch E-Stop <5 ms, cộng với thời gian phản hồi của rơle ngắt <1 ms, dẫn đến phản hồi tổng thể cực kỳ nhanh.

• Phát hiện ngắn mạch: Mạch phát hiện ngắn mạch tiếp điểm rơle tích hợp để đảm bảo độ tin cậy của chuyến đi.

• Đầu vào tốc độ có thể định cấu hình: Bộ nhảy JP1 và JP2 cho phép lựa chọn phương thức phân phối tín hiệu đầu vào tốc độ.

• Nhận dạng chip ID: Đầu nối có chip ID chỉ đọc lưu trữ thông tin bảng để xác minh bằng gói I/O.

Bảng mạch có kích thước cao 33,0 cm × rộng 17,8 cm, sử dụng công nghệ gắn trên bề mặt và phù hợp cho việc lắp đặt tủ điều khiển công nghiệp.

---

II. Chức năng chính

Các chức năng chính của IS200TRPAH2A bao gồm nhưng không giới hạn ở những chức năng sau:

1. Đầu vào tín hiệu tốc độ

Bảng IS200TRPAH2A cung cấp nhiều tùy chọn cấu hình đầu vào tốc độ:

• 12 Bộ thu tốc độ từ trường thụ động: 4 bộ trên mỗi phần TMR (R, S, T) để đo tốc độ tuabin.

• 6 lần lấy tốc độ TTL đang hoạt động: 2 lần cho mỗi phần TMR thay thế.

Jumper JP1 và JP2 định cấu hình phân phối đầu vào tốc độ:

• Mỗi gói I/O nhận được 4 đầu vào tốc độ chuyên dụng.

• 4 đầu vào tốc độ từ phần R được chuyển sang gói I/O phần S và T.

Độ nhạy đầu vào tốc độ phụ thuộc vào tần số: tối thiểu 24 mV pp ở 2 Hz, tối thiểu 276 mV pp ở 20 kHz. Phạm vi tốc độ xung là 2 Hz đến 20 kHz với độ chính xác 0,05% số đọc.

2. Đầu ra liên hệ chuyến đi được bầu chọn TMR

IS200TRPAH2A cung cấp hai đầu ra tiếp điểm ngắt được biểu quyết TMR để dẫn động cuộn dây máy cắt chính. Mỗi liên hệ chuyến đi bao gồm 6 thiết bị Dạng A độc lập được sắp xếp theo mô hình biểu quyết. Bất kỳ hai người kiểm soát nào biểu quyết đóng sẽ thiết lập một đường dẫn.

Xếp hạng liên hệ (Phiên bản H2A):

• Điện áp danh định: 125 V dc

• Tải điện trở: 1 A dc

• Tải cảm ứng (L/R = 7 ms, không triệt tiêu): 1 A dc

• Tải cảm ứng (L/R = 100 ms, có triệt tiêu): 1 A dc

• Giới hạn kẹp điện áp hoạt động: Điện áp tối đa 200 V dc

• Xếp hạng liên hệ: Nema Class F, hoạt động tối thiểu: 100.000

Lưu ý quan trọng:

• Đầu ra tiếp điểm rất nhạy cảm với phân cực. Đi dây mạch cẩn thận để tránh làm hỏng rơle.

• Không có sự ức chế tiếp xúc hoặc điện từ. Người dùng phải thêm bộ triệt điện từ bên ngoài để tránh làm hỏng rơle và các tiếp điểm của chúng.

3. Đầu vào phát hiện điện áp

IS200TRPAH2A cung cấp 4 đầu vào cảm biến điện áp cách ly đa năng. Chúng có thể được sử dụng để giám sát bất kỳ điểm nào trong hệ thống ngắt và cung cấp trạng thái điện áp vào bộ điều khiển hệ thống. Các ứng dụng điển hình bao gồm giám sát điện áp nguồn cho hai dây ngắt và cảm nhận điện áp điện từ của thiết bị được điều khiển bởi rơle.

Thông số kỹ thuật đầu vào phát hiện điện áp:

• Xếp hạng điện áp đầu vào tối thiểu/tối đa: 16/140 V dc max pk

• Dòng rò tối đa: 3 mA

• Độ trễ phát hiện tối đa: 60 ms

• Điện áp cách ly: Cách ly quang học, 2500 V rms trong một phút

• Xếp hạng tăng đột biến/tăng đột biến: 1000 V pk trong 8,3 ms

4. Đầu vào dừng khẩn cấp E-Stop

IS200TRPAH2A bao gồm chức năng E-Stop, bao gồm mạch đầu vào cách ly quang học được thiết kế cho đầu vào DC trong phạm vi danh nghĩa từ 24 đến 125 V. Khi được cấp điện, mạch sẽ cấp nguồn cho cuộn dây trong các mạch rơle R, S và T thông qua các đường dẫn phần cứng độc lập.

Thông số kỹ thuật đầu vào E-Stop:

• Điện áp đầu vào: 24-125 V dc ±10% (18/140 V pk Min/Max)

• Tải tối đa: 12 mA (điển hình 5 mA)

• Độ trễ tối đa: 5 ms (điển hình <1 ms)

Đặc điểm quan trọng:

• Thời gian đáp ứng mạch E-Stop là <5 ms. Đã thêm vào thời gian phản hồi của rơle ngắt <1 ms, điều này mang lại phản hồi E-Stop rất nhanh.

• E-Stop được giám sát bởi gói I/O, nhưng hành động loại bỏ nguồn điện của cuộn dây rơle ngắt hoàn toàn nằm trong phần cứng của TRPA.

• Tín hiệu E-Stop được báo cáo trong ToolboxST được chốt bằng chương trình cơ sở và cần Cài đặt lại chính để xóa trạng thái đó.

• E-Stop phải được kết nối với nguồn DC SẠCH - pin hoặc nguồn điện xoay chiều được chỉnh lưu (độ gợn <5%).

• Phải có tối thiểu 18 V dc ở đầu vào TRP để hoạt động bình thường. Dòng điện yêu cầu được giữ ở mức thấp để giảm thiểu sụt áp khi chạy cáp dài.

5. Phát hiện liên lạc ngắn

Để duy trì độ tin cậy khi ngắt, IS200TRPAH2A áp dụng mạch cảm biến cho từng bộ rơle. Khi các rơle được lệnh mở và điện áp xuất hiện trên các rơle, mạch sẽ phát hiện xem một hoặc nhiều rơle có bị chập mạch hay không. Tín hiệu này đi tới gói I/O để tạo cảnh báo. Mạch cảm biến sử dụng các lệnh chuyển tiếp từ cả ba gói I/O để tránh chỉ báo sai nếu một gói I/O biểu quyết đóng trong khi hai gói còn lại biểu quyết mở.

6. Cấu hình quạt đầu vào tốc độ

Bộ nhảy JP1 và JP2 định cấu hình xem 4 đầu vào tốc độ thụ động từ phần R có được chuyển sang gói I/O phần S và T hay không:

• Jumper không được sử dụng (được lưu ở vị trí STORE): Mỗi bộ 4 đầu vào xung sẽ được chuyển đến gói I/O chuyên dụng riêng.

• Jumper được sử dụng (đặt trên các cặp chốt): Đầu vào tốc độ phần 4 R được phân bổ tới tất cả các gói I/O. Các cực đầu vào tốc độ phần S và T không còn kết nối nữa và không nên sử dụng.

  
  

---

III. Ứng dụng hệ thống

1. Ứng dụng trong Hệ thống bảo vệ tuabin khí động học

IS200TRPAH2A là bo mạch đầu cuối cốt lõi dành cho các hệ thống bảo vệ tuabin khí dẫn xuất. Hoạt động với ba gói I/O (PTUR hoặc YTUR), nó tạo thành một hệ thống bảo vệ khẩn cấp Dự phòng mô-đun ba (TMR). Vai trò của nó trong hệ thống bao gồm:

• Bảo vệ quá tốc độ: Theo dõi tốc độ tuabin thông qua việc đo tốc độ và kích hoạt ngắt khi tốc độ vượt quá điểm đặt.

• Dừng khẩn cấp: Nhận tín hiệu dừng khẩn cấp bên ngoài thông qua đầu vào E-Stop, cấp nguồn nhanh chóng cho rơle ngắt.

• Kiểm soát chuyến đi: Điều khiển máy cắt chính thông qua các đầu ra tiếp điểm được bầu chọn của TMR để thực hiện tắt máy khẩn cấp.

• Giám sát trạng thái: Giám sát điện áp nguồn điện và điện áp điện từ trong chuỗi ngắt thông qua đầu vào phát hiện điện áp.

• Chẩn đoán lỗi: Theo dõi trạng thái tiếp điểm rơle thông qua các mạch phát hiện ngắn mạch, xác định lỗi kịp thời.

2. Sự khác biệt so với phiên bản H1A

Sự khác biệt chính giữa IS200TRPAH2A và phiên bản H1A là xếp hạng tiếp điểm đầu ra:

Phiên bản H2A phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp cần điện áp điều khiển 125 V dc, trong khi H1A dành cho hệ thống 24 V dc.

3. Phiên bản được chứng nhận an toàn

Tài liệu đề cập đến các phiên bản IS200TRPAS1A và IS200TRPAS2A, được chứng nhận an toàn theo tiêu chuẩn IEC 61508 để sử dụng với YTUR. IS200TRPAH2A là phiên bản công nghiệp tiêu chuẩn, không được đề cập là được chứng nhận an toàn nhưng tương thích về mặt chức năng với các phiên bản an toàn.

4. Các kịch bản ứng dụng điển hình

• Tua bin khí dẫn xuất hàng không: Bảo vệ khẩn cấp cho dòng LM và các tua bin khí dẫn xuất hàng không khác.

• Tua bin khí công nghiệp: Thích hợp cho tua bin khí công nghiệp yêu cầu điện áp điều khiển 125 V dc.

• Bảo vệ máy phát điện: Đóng vai trò là giao diện ngắt cho các hệ thống bảo vệ chính của máy phát điện.

• Bảo vệ máy nén: Được sử dụng để bảo vệ quá tốc độ và dừng khẩn cấp trong máy nén công nghiệp lớn.

  
  

---

IV. Mô tả giao diện chi tiết

1. Phân bổ khối đầu cuối

Mỗi khối đầu cuối có thể chấp nhận tối đa hai dây AWG #12 và có thể cắm được để dễ dàng nối dây và bảo trì tại chỗ. Một dải đầu cuối dạng tấm chắn được gắn vào mặt đất khung được đặt ngay bên trái của mỗi khối đầu cuối.

2. Cấu hình Jumper

3. Phân công chân cắm

chân cắm	Tên tín hiệu	Mô tả
1-2	VSEN1_A/B	Đầu vào phát hiện điện áp 1
3-4	VSEN2_A/B	Đầu vào phát hiện điện áp 2
5-6	VSEN3_A/B	Đầu vào phát hiện điện áp 3
7-8	VSEN4_A/B	Đầu vào phát hiện điện áp 4
9	K1DCN	Rơle chuyến đi 1 âm
10	K1DCP	Rơle chuyến đi 1 tích cực
13	K2DCN	Rơle chuyến đi 2 âm
14	K2DCP	Chuyến đi tiếp sức 2 tích cực
15	E-TRP	Đầu vào E-Stop
16	E-TRPR	E-Stop Return
17	P24O	Đầu ra 24 V (đối với nguồn E-Stop)
18	P24R	Trở về 24 V
19-20	TTL2_T/TTL1_T	Đầu vào tốc độ TTL phần T
21-22	TTL2_S/TTL1_S	Đầu vào tốc độ TTL phần S
23-24	TTL2_R/TTL1_R	Phần R Đầu vào tốc độ TTL
25-26	PR1_TH/PR1_TL	Phần T Đầu vào tốc độ thụ động 1
27-28	PR2_TH/PR2_TL	Phần T Đầu vào tốc độ thụ động 2
29-30	PR3_TH/PR3_TL	Đầu vào tốc độ thụ động phần T 3
31-32	PR4_TH/PR4_TL	Đầu vào tốc độ thụ động phần T 4
33-34	PR1_SH/PR1_SL	Phần S Đầu vào tốc độ thụ động 1
35-36	PR2_SH/PR2_SL	Phần S Đầu vào tốc độ thụ động 2
37-38	PR3_SH/PR3_SL	Phần S Đầu vào tốc độ thụ động 3
39-40	PR4_SH/PR4_SL	Phần S Đầu vào tốc độ thụ động 4
41-42	PR1_RH/PR1_RL	Phần R Đầu vào tốc độ thụ động 1
43-44	PR2_RH/PR2_RL	Phần R Đầu vào tốc độ thụ động 2
45-46	PR3_RH/PR3_RL	Phần R Đầu vào tốc độ thụ động 3
47-48	PR4_RH/PR4_RL	Phần R Đầu vào tốc độ thụ động 4

---

V. Nguyên tắc hoạt động

1. Thiết kế hệ thống

Bảng IS200TRPAH2A có hai phương pháp ứng dụng:

• Được sử dụng với TTUR: Khi sử dụng bảng đầu cuối TTUR để chứa ba gói I/O, TRPA có thể được kết nối bằng ba cáp có đầu nối chân DC-37 ở mỗi đầu. Ở chế độ này, TRPA cung cấp hai đầu ra rơle ngắt được biểu quyết bằng tiếp điểm, E-Stop và bốn cảm biến điện áp. Đầu vào tốc độ TRPA không hoạt động và không được kết nối.

• Gói I/O được gắn trực tiếp: Ba gói I/O được gắn trực tiếp trên TRPA. Ở chế độ này, các đầu vào tốc độ TRPA trở thành các đường dẫn hoạt động vào gói I/O, cho phép thực hiện một giải pháp ngắt chính trên bảng đầu cuối duy nhất. Hoạt động đơn giản là không thể.

2. Nguyên lý hoạt động của Rơle chuyến đi

Rơle ngắt được thực hiện bằng cách sử dụng bộ sáu thiết bị Dạng A riêng lẻ được sắp xếp theo mẫu biểu quyết. Bất kỳ hai bộ điều khiển nào bỏ phiếu đóng sẽ thiết lập đường dẫn truyền qua tập hợp. Để phát hiện rơle bị chập, một mạch cảm biến được áp dụng cho từng bộ rơle. Khi các rơle được lệnh mở và điện áp xuất hiện trên các rơle, mạch sẽ phát hiện xem một hoặc nhiều rơle có bị chập mạch hay không. Tín hiệu này đi tới gói I/O để tạo cảnh báo.

3. Nguyên lý hoạt động của E-Stop

Chức năng E-Stop bao gồm một mạch đầu vào được cách ly về mặt quang học. Khi được cấp điện, mạch sẽ cấp nguồn cho cuộn dây trong các mạch rơle R, S và T thông qua các đường dẫn phần cứng độc lập. E-Stop được giám sát bởi gói I/O, nhưng hoạt động loại bỏ nguồn điện của cuộn dây rơle ngắt hoàn toàn nằm trong phần cứng của TRPA, đảm bảo phản hồi cực nhanh và độ tin cậy cao.

Lưu ý quan trọng:

• Tín hiệu E-Stop được báo cáo trong ToolboxST được chốt bằng chương trình cơ sở và cần Cài đặt lại chính để xóa trạng thái đó. Đúng cho biết mạch E-Stop đã hoàn thành. Sai biểu thị việc mất E-Stop kể từ lần Cài đặt lại chính cuối cùng, chứ không phải trạng thái hiện tại của mạch E-Stop.

• Nếu người dùng không cần hoặc không sử dụng E-Stop thì hãy chuyển nguồn điện TRP cục bộ (P240 và P24R) sang đầu vào TRP tương ứng ở bảng đầu cuối.

  
  

---

VI. Chẩn đoán và cấu hình

1. Chức năng chẩn đoán

IS200TRPAH2A thực hiện các kiểm tra chẩn đoán sau thông qua gói I/O:

Các tín hiệu chẩn đoán có thể được chốt riêng lẻ và đặt lại bằng tín hiệu RESET_DIA sau khi trở lại bình thường.

2. Phương pháp cấu hình

Cấu hình của IS200TRPAH2A chủ yếu được thực hiện thông qua các jumper JP1 và JP2 để chọn phương thức phân luồng đầu vào tốc độ. Các cấu hình khác được hoàn thành thông qua gói I/O và phần mềm ToolboxST.

---

VII. Cài đặt và bảo trì

1. Biện pháp phòng ngừa khi lắp đặt

• Cảnh báo ứng dụng 240 V ac: Trong các ứng dụng 240 V ac, không vô tình kết nối chéo điện áp 240 V ac và DC. Điện áp cực đại sẽ vượt quá định mức Transorb, dẫn đến hỏng hóc.

• Ứng dụng 120 V ac: Trong các ứng dụng 120 V ac, định mức Transorb có thể chịu được điện áp đỉnh mà không gây ra hỏng hóc.

• Đấu dây E-Stop: E-Stop phải được kết nối với nguồn DC sạch. Sử dụng cáp xoắn đôi và tránh chạy bằng dây điện xoay chiều.

• Phân cực đầu ra tiếp điểm: Đầu ra tiếp điểm nhạy cảm với phân cực. Đi dây mạch cẩn thận để tránh làm hỏng rơle.

2. Khuyến nghị bảo trì

• Kiểm tra định kỳ: Kiểm tra xem các khối thiết bị đầu cuối có được cắm chắc chắn và dây điện không bị lỏng.

• Vệ sinh: Thường xuyên vệ sinh bo mạch để tránh bụi bẩn tích tụ.

• Bảo vệ ESD: Đeo dây nối đất khi xử lý bo mạch và bảo quản nó trong túi chống tĩnh điện.

• Quản lý phụ tùng thay thế: Duy trì bảng TRPAH2A dự phòng để giảm thời gian ngừng hoạt động trong trường hợp hỏng hóc.

---