Bảng hành trình chính của tuabin khí GE IS200TRPGH1B

IS200TRPGH1B là Bảng mạch đầu cuối hành trình chính của tuabin khí được General Electric (GE) thiết kế cho các hệ thống điều khiển tuabin khí Mark™ VI và Mark VIe. Bo mạch này là phiên bản thuộc dòng TRPG dành riêng cho các ứng dụng Dự phòng mô-đun ba (TMR). Chức năng chính của nó là nhận lệnh ngắt từ bộ điều khiển bảo vệ tuabin chính (VTUR hoặc PTUR) và điều khiển ba Solenoid ngắt khẩn cấp (ETD) thông qua logic rơle bên trong, thực hiện bảo vệ tắt khẩn cấp cho tuabin khí. IS200TRPGH1B hoạt động cùng với bảng TREG để tạo thành mặt chính và mặt khẩn cấp của giao diện ETD.

Tính năng cốt lõi của bo mạch IS200TRPGH1B là chín rơle giữ từ tính, với ba rơle tạo thành mạch biểu quyết 2 trên 3 cho mỗi ETD. Thiết kế dự phòng này đảm bảo rằng ngay cả khi một rơle đơn bị hỏng, nó sẽ không gây ra ngắt sai hoặc không ngắt được, nâng cao đáng kể độ an toàn và độ tin cậy của hệ thống. Bảng mạch cũng hỗ trợ tín hiệu đầu vào từ tối đa tám đầu báo lửa Geiger-Mueller để theo dõi ngọn lửa tuabin khí.

IS200TRPGH1B là phiên bản nâng cấp của H1A, hỗ trợ nguồn điều khiển 28 V và có khả năng đầu ra tiếp điểm được cải thiện. Theo bảng so sánh phiên bản trong tài liệu, IS200TRPGH1B có các đặc điểm sau:

• Hỗ trợ các ứng dụng TMR

• Hỗ trợ tiếp điểm đầu ra 125 V dc, 1 A và 24 V dc, 3 A

• Sử dụng nguồn điều khiển 28 V

• Thích hợp cho các ứng dụng tiêu chuẩn

Bo mạch có thiết kế đơn giản và đáng tin cậy, không có nút nhảy hoặc cài đặt phần cứng có thể điều chỉnh được; tất cả các cấu hình được thực hiện thông qua phần mềm điều khiển. Các đầu nối JR1, JS1 và JT1 được trang bị chip ID lưu trữ số sê-ri, loại, số sửa đổi và thông tin vị trí khe cắm của bo mạch, được bo mạch I/O đọc để xác minh, đảm bảo khả năng tương thích phần cứng.

---

II. Chức năng chính

Các chức năng chính của IS200TRPGH1B bao gồm nhưng không giới hạn ở những chức năng sau:

1. Bảo vệ chuyến đi chính

Bảng IS200TRPGH1B nhận lệnh ngắt từ bộ điều khiển VTUR hoặc PTUR và điều khiển ba Solenoid ngắt khẩn cấp (ETD) thông qua các mạch logic rơle bên trong. Mỗi ETD được điều khiển bởi mạch biểu quyết 2 trên 3 bao gồm ba rơle, đảm bảo thực hiện chính xác các lệnh ngắt ngay cả khi một rơle đơn bị lỗi.

2. Mạch biểu quyết 2 trong 3

Trong các ứng dụng TMR, tín hiệu ngắt từ ba bộ điều khiển được biểu quyết bằng logic bậc thang rơle phần cứng trong IS200TRPGH1B. ETD tương ứng chỉ được kích hoạt khi có ít nhất hai bộ điều khiển phát lệnh cắt. Thiết kế này ngăn chặn các chuyến đi sai lầm do một điểm hỏng hóc gây ra.

3. Giám sát trạng thái rơle

Bảng I/O giám sát dòng điện trên đường dây điều khiển trình điều khiển rơle để xác định trạng thái có điện hoặc không có điện của từng rơle. Ngoài ra, một tiếp điểm thường đóng từ mỗi rơle trên IS200TRPGH1B được giám sát bằng mạch chẩn đoán để xác minh hoạt động chính xác của rơle. Điện áp cung cấp cũng được theo dõi cho mục đích chẩn đoán.

4. Giao diện đầu báo ngọn lửa

Bảng IS200TRPGH1B hỗ trợ đầu vào tín hiệu từ tối đa tám đầu báo lửa Geiger-Mueller. Khi không có ngọn lửa, máy dò sẽ sạc đến điện áp cung cấp. Sự hiện diện của ngọn lửa làm cho máy dò phóng điện và năng lượng phóng điện được chuyển đổi thành xung điện áp bởi IS200TRPGH1B. Tần số xung tăng theo cường độ ngọn lửa, dao động từ 0 đến 1000 xung mỗi giây. Các xung điện áp này được truyền tới cả ba mô-đun điều khiển. Các xung điện áp trên 2,5 volt tạo ra mức logic cao và tốc độ xung trong cửa sổ thời gian 40 ms được đo bằng bộ đếm.

5. Phối hợp với TREG

IS200TRPGH1B hoạt động cùng với bảng TREG, được điều khiển bởi hệ thống vượt tốc khẩn cấp. Sự kết hợp TRPG/TREG có thể điều khiển ba ETD, trong đó IS200TRPGH1B xử lý phía bảo vệ chính và TREG xử lý phía bảo vệ khẩn cấp. Mỗi mạch ETD bao gồm một biến thể oxit kim loại (MOV) và một điện trở giới hạn dòng điện để triệt tiêu dòng điện.

6. Nhận dạng ID phần cứng

Các đầu nối JR1, JS1 và JT1 trên bo mạch được trang bị chip ID chỉ đọc lưu trữ số sê-ri, loại, số sửa đổi và vị trí khe cắm của bo mạch. Bo mạch I/O đọc thông tin này trong quá trình khởi tạo. Nếu gặp phải sự không khớp, lỗi không tương thích phần cứng sẽ được tạo ra.

---

III. Ứng dụng hệ thống

1. Ứng dụng trong Hệ thống Mark VI

Trong hệ thống Mark VI, IS200TRPGH1B hoạt động với bo mạch VTUR. Bảng VTUR được đặt trong giá VME và kết nối với IS200TRPGH1B thông qua cáp có phích cắm đúc. VTUR cung cấp chức năng bảo vệ ngắt chính, điều khiển rơle trên IS200TRPGH1B để ngắt các cuộn dây bảo vệ chính.

2. Ứng dụng trong Hệ thống Mark VIe

Trong hệ thống Mark VIe, IS200TRPGH1B được điều khiển bởi các gói I/O PTUR được gắn trên bo mạch TURHIC. Các gói I/O cắm vào đầu nối loại D trên TURHIC, được nối cáp tới IS200TRPGH1B. PTUR cung cấp chức năng bảo vệ chuyến đi chính.

3. Nguyên tắc hoạt động bảo vệ chuyến đi

Trong các ứng dụng TMR, tín hiệu ngắt từ ba bộ điều khiển (R, S, T) được biểu quyết bằng logic bậc thang rơle phần cứng trong IS200TRPGH1B. ETD tương ứng chỉ được kích hoạt khi có ít nhất hai bộ điều khiển phát lệnh cắt. Thiết kế này đảm bảo:

• Ngăn ngừa ngắt sai: Một lỗi bộ điều khiển hoặc lệnh giả sẽ không gây ra ngắt.

• Ngăn ngừa lỗi cắt: Một lỗi rơle đơn lẻ sẽ không ngăn cản việc thực hiện lệnh cắt hợp lệ.

• Độ tin cậy cao: Hệ thống có thể chịu được một điểm lỗi duy nhất trong khi vẫn duy trì chức năng bảo vệ hoàn chỉnh.

4. Phối hợp với TREG

Bảng IS200TRPGH1B và TREG cùng nhau tạo thành một giao diện ổ đĩa ETD hoàn chỉnh:

• IS200TRPGH1B: Xử lý phía bảo vệ sơ cấp, được điều khiển bởi bộ điều khiển bảo vệ tuabin sơ cấp.

• TREG: Xử lý phía bảo vệ khẩn cấp, được điều khiển bởi hệ thống vượt tốc khẩn cấp.

• Mạch ETD: Mỗi ETD được điều khiển bởi cả IS200TRPGH1B và TREG; lệnh ngắt từ một trong hai bên có thể kích hoạt việc tắt máy.

5. Ứng dụng giám sát ngọn lửa

IS200TRPGH1B có thể nhận tín hiệu từ tối đa tám máy dò ngọn lửa Geiger-Mueller để theo dõi ngọn lửa tuabin khí:

• Tín hiệu của máy dò được chuyển đổi thành xung điện áp bằng IS200TRPGH1B.

• Tần số xung tỷ lệ thuận với cường độ ngọn lửa.

• Tín hiệu xung được phân phối đến cả ba bộ điều khiển.

• Bộ điều khiển xác định trạng thái ngọn lửa bằng cách đếm xung trong cửa sổ 40 ms.

  
  

---

IV. Giao diện và nguyên tắc hoạt động

1. Giám sát trạng thái và điều khiển rơle

Mỗi rơle trên IS200TRPGH1B được điều khiển bởi bộ điều khiển thông qua bảng I/O. Nguyên tắc điều khiển như sau:

• Giám sát truyền động: Bảng I/O giám sát dòng điện trên đường điều khiển của trình điều khiển rơle để xác định trạng thái có điện hoặc không có điện của rơle.

• Phản hồi liên hệ: Mỗi rơle cung cấp một tiếp điểm thường đóng được giám sát bằng mạch chẩn đoán để xác minh hoạt động chính xác của rơle.

• Giám sát nguồn điện: Điện áp nguồn rơle được theo dõi cho mục đích chẩn đoán.

2. Mạch biểu quyết 2 trong 3

Mỗi ETD được điều khiển bởi ba rơle (được điều khiển bởi bộ điều khiển R, S và T tương ứng) tạo thành mạch biểu quyết 2 trên 3:

• Các tiếp điểm của ba rơle được kết nối theo một cấu hình cụ thể để tạo thành logic biểu quyết phần cứng.

• Mạch ETD chỉ tiến hành khi có ít nhất hai rơle được cấp điện.

• Phương pháp bỏ phiếu phần cứng này không yêu cầu sự can thiệp của phần mềm, cung cấp thời gian phản hồi nhanh và mang lại độ tin cậy cao.

3. Giao diện đầu báo ngọn lửa

Nguyên lý hoạt động của đầu báo lửa Geiger-Mueller:

• Không có ngọn lửa: Máy dò sạc tới điện áp nguồn 335 V.

• Hiện diện ngọn lửa: Máy dò phóng điện và năng lượng phóng điện được TRPGH1B chuyển đổi thành xung điện áp.

• Tần số xung: Tăng theo cường độ ngọn lửa, trong khoảng 0-1000 xung/giây.

• Xử lý tín hiệu: Các xung trên 2,5 V được coi là mức logic cao; bộ điều khiển đếm xung trong cửa sổ 40 ms.

4. Nhận dạng chip ID

Các đầu nối JR1, JS1 và JT1 được trang bị chip ID chỉ đọc lưu trữ các thông tin sau:

• Số sê-ri bảng

• Loại bo mạch (IS200TRPGH1B)

• Số sửa đổi

• Vị trí cắm

Bo mạch I/O đọc thông tin này trong quá trình khởi động và so sánh nó với các giá trị mong đợi. Nếu gặp sự cố không khớp, lỗi không tương thích phần cứng sẽ được tạo ra, ngăn ngừa sự cố hệ thống do cấu hình không chính xác gây ra.

---

V. Chẩn đoán và Cấu hình

1. Chức năng chẩn đoán

Bo mạch I/O chạy các kiểm tra chẩn đoán cho IS200TRPGH1B, bao gồm:

Nếu bất kỳ tín hiệu chẩn đoán nào không tốt (vượt quá giới hạn), cảnh báo chẩn đoán tổng hợp sẽ được tạo. 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

Bo mạch IS200TRPGH1B không có nút nhảy hoặc cài đặt phần cứng. Mọi cấu hình đều được thực hiện thông qua phần mềm điều khiển, bao gồm:

• Cấu hình logic đầu ra rơle

• Cài đặt thông số đầu báo ngọn lửa

• Cài đặt ngưỡng chẩn đoán

Thiết kế này giúp đơn giản hóa việc cài đặt và bảo trì tại chỗ, giảm thiểu các vấn đề do cài đặt không chính xác gây ra.

---

VI. Cài đặt và bảo trì

1. Vị trí lắp đặt

Bảng IS200TRPGH1B thường được gắn trên giá đỡ bảng đầu cuối bên trong tủ điều khiển tuabin khí. Trong hệ thống Mark VI, nó kết nối với bo mạch VTUR trong giá VME thông qua cáp có phích cắm đúc. Trong hệ thống Mark VIe, nó kết nối với bảng đầu cuối TURHIC.

2. Biện pháp phòng ngừa khi lắp đặt

• Đảm bảo bo mạch được gắn chắc chắn và các đầu nối được kết nối chắc chắn.

• Cáp phải được dán nhãn chính xác để tránh kết nối sai.

• Xác minh model bo mạch là IS200TRPGH1B, xác nhận tính phù hợp cho các ứng dụng TMR.

• Kiểm tra xem thông tin chip ID trên các đầu nối có khớp với cấu hình hệ thống hay không.

3. Khuyến nghị bảo trì

• Định kỳ kiểm tra các đầu nối xem có bị lỏng không.

• Theo dõi trạng thái rơle và tín hiệu phát hiện ngọn lửa thông qua hệ thống chẩn đoán.

• Nếu phát hiện lỗi rơle, hãy thay thế toàn bộ bảng TRPG ngay lập tức (không thể thay thế riêng lẻ các rơle trên bảng).

• Sau khi thay thế bo mạch, hãy xác nhận rằng thông tin chip ID được nhận dạng chính xác và không tồn tại lỗi không tương thích phần cứng.

4. Thủ tục thay thế

Cảnh báo an toàn:

• CẢNH BÁO: Để tránh bị điện giật, hãy tắt nguồn điện liên quan và tuân theo tất cả các quy trình an toàn của GE cũng như các biện pháp khóa/gắn thẻ trước khi thay thế bảng mạch.

• THẬN TRỌNG: Để ngăn ngừa hư hỏng linh kiện do tĩnh điện gây ra, hãy xử lý bo mạch bằng các kỹ thuật xử lý nhạy cảm với tĩnh điện. Đeo dây nối đất.

Các bước thay thế:

1. Đảm bảo hệ thống đã được ngắt điện.

2. Mở cửa tủ điều khiển và xác định vị trí board IS200TRPGH1B cần thay thế.

3. Ngắt kết nối tất cả các dây cáp (nên dán nhãn cho chúng trước).

4. Tháo các vít giữ bảng và lấy bảng cũ ra.

5. Lắp bo mạch mới và siết chặt các vít.

6. Kết nối lại tất cả các cáp như được dán nhãn.

7. Khôi phục nguồn điện và xác minh hoạt động bình thường của bo mạch mới thông qua hệ thống chẩn đoán.

---