Mô-đun I/O bảo vệ dự phòng GE IS220PPROS1B TMR

IS220PPROS1B là mô-đun I/O bảo vệ dự phòng ba mô-đun (TMR) trong hệ thống điều khiển Mark VIe của GE, được thiết kế cho tua bin khí, tua bin hơi nước và máy móc quay khác. Nó phục vụ như một lớp bảo vệ dự phòng độc lập tách biệt với hệ thống điều khiển chính, cung cấp các chức năng như bảo vệ quá tốc độ, kiểm tra đồng bộ hóa, giám sát điều khiển chính và ngắt khẩn cấp. Điều này đảm bảo tắt máy an toàn trong trường hợp hệ thống điều khiển chính bị lỗi, ngăn ngừa hư hỏng thiết bị và các sự cố thảm khốc.

IS220PPROS1B là phiên bản được chứng nhận an toàn tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61508, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp yêu cầu chứng nhận theo IEC 61511 cho các vòng lặp được thiết bị an toàn. Thiết kế của nó nhấn mạnh tính độc lập của phần cứng và phần mềm, đảm bảo rằng các chức năng bảo vệ vẫn hoạt động bất kể trạng thái của hệ thống điều khiển chính.

Kiến trúc hệ thống & Thành phần phần cứng

1 Cấu trúc phần cứng

• Bo mạch xử lý: Sử dụng bo mạch xử lý BPPC, được hỗ trợ bởi phần mềm ControlST V04.07 trở lên.

• Bảng ứng dụng (BPRO): Chứa các mạch phần cứng dành riêng cho ứng dụng cho các chức năng như phát hiện quá tốc độ, điều khiển rơle và xử lý tín hiệu xung.

• Bảng đầu cuối: Có thể được gắn trực tiếp lên bảng đầu cuối SPRO, TPRS#C, TPROH#C hoặc TREA.

• Giao diện truyền thông: Kết nối với INet qua cổng Ethernet để trao đổi dữ liệu với bộ điều khiển chính.

2 Tùy chọn cấu hình hệ thống

• Cấu hình TMR: Ba mô-đun PPRO được kết nối tương ứng với mạng bộ điều khiển R, S và T, triển khai logic biểu quyết 2 trên 3.

• Cấu hình Simplex: Thích hợp để sử dụng với bảng đầu cuối TRES, trong đó một mô-đun PPRO giám sát hai bộ điều khiển (R và S).

• Cấu hình độc lập: Bảng đầu cuối TREA cho phép gắn trực tiếp ba mô-đun PPRO, loại bỏ nhu cầu đi cáp bên ngoài giữa các bảng.

Chức năng cốt lõi & Nguyên tắc hoạt động

1 Bảo vệ quá tốc độ
IS220PPROS1B cung cấp ba cấp độ bảo vệ quá tốc độ: kiểm soát, sơ cấp và khẩn cấp. Mức độ khẩn cấp được PPRO thực hiện độc lập và bao gồm:

• Bảo vệ quá tốc độ phần cứng:

• Sử dụng logic phần cứng độc lập với phần mềm để phát hiện quá tốc độ.

• Điểm đặt chuyến đi ( OSHW_Setpoint ) chỉ được tải trong quá trình khởi động mô-đun, đảm bảo nó không bị ảnh hưởng bởi các lỗi phần mềm thời gian chạy.

• Yêu cầu hai vòng quay trục liên tiếp vượt quá điểm đặt để kích hoạt ngắt. Thời gian phản hồi thường dưới 60ms ở tốc độ hoạt động bình thường.

• Bảo vệ quá tốc độ phần sụn:

• Thực hiện tính toán thời gian thực dựa trên ba tín hiệu tốc độ (HP, IP, LP).

• Hỗ trợ Bảo vệ quá tốc độ dựa trên tốc độ (RBOS), tự động điều chỉnh điểm đặt ngắt quá tốc độ dựa trên gia tốc trục hiện tại.

• Chức năng RBOS (chỉ PPRS1B):

• Cho phép người dùng xác định đường cong phản hồi bằng cách sử dụng năm điểm dừng điểm đặt gia tốc/RPM.

• Khi gia tốc trục tăng, điểm đặt vượt tốc do RBOS điều khiển sẽ giảm, cho phép bắt đầu chuyến đi sớm hơn trong điều kiện tăng tốc cao.

2 Chức năng kiểm tra đồng bộ hóa

• Giám sát điện áp máy phát và bus, tần số và góc pha thông qua hai đầu vào Máy biến thế tiềm năng (PT).

• Cấp điện cho rơle K25A để cho phép đóng cầu dao khi các điều kiện nằm trong giới hạn có thể định cấu hình về chênh lệch điện áp, chênh lệch tần số (trượt) và chênh lệch góc pha.

• Bao gồm chức năng bỏ qua để đóng xe buýt chết.

3 Cơ quan giám sát điều khiển chính

• Theo dõi tình trạng của bộ điều khiển chính thông qua tín hiệu nhịp tim ( DEVICE_HB ) nhận được qua INet.

• Kích hoạt chuyến đi nếu nhịp tim bị thiếu trong năm khung dữ liệu liên tiếp.

• Hỗ trợ giám sát hai bộ điều khiển chính; một bộ điều khiển khỏe mạnh là đủ để ngăn chặn chuyến đi.

4 chức năng bảo vệ khác

• Phát hiện chênh lệch tốc độ: Ngắt nếu chênh lệch giữa tín hiệu tốc độ của bộ điều khiển chính và tốc độ tính toán của PPRO vượt quá ngưỡng được định cấu hình cho ba mẫu liên tiếp.

• Phát hiện tốc độ cũ: Ngắt nếu tín hiệu tốc độ từ bộ điều khiển chính ngừng thay đổi (phối màu) trong thời gian dài (100 khung hình), cho thấy khả năng mất tính toàn vẹn của tín hiệu.

• Phát hiện khóa trục LP: Kích hoạt nếu trục HP có tốc độ trong khi trục LP vẫn ở tốc độ bằng 0.

• Các hành trình đầu vào liên hệ rời rạc: Bảy đầu vào liên hệ biệt lập hỗ trợ khởi tạo chuyến đi trực tiếp (dựa trên phần cứng) hoặc có điều kiện (dựa trên phần cứng).

• E-Stop (Dừng khẩn cấp): Giám sát các tín hiệu E-Stop bên ngoài và bắt đầu hành trình chéo tới bộ điều khiển chính.

5 đầu ra rơle và phản hồi

• Rơ-le ngắt khẩn cấp (ETR1–ETR3): Điều khiển cuộn dây ngắt.

• Rơle tiết kiệm (KE1–KE3): Chèn điện trở nối tiếp vào mạch điện từ sau khi lấy điện để giảm dòng giữ.

• Rơle tự sát servo (K4CL): Buộc đóng van nhiên liệu hoặc hơi nước (phổ biến trong các hệ thống đơn giản).

• Rơ-le kiểm tra đồng bộ (K25A): Điều khiển lệnh đóng cầu dao máy phát điện.

Sự khác biệt chính: IS220PPROS1B so với IS220PPROH1A

Ứng dụng điển hình

• Tua bin khí (Trục đơn / Hai trục)

• Tua bin hơi nước (Lớn, Trung bình, Nhỏ)

• Nhà máy chu trình hỗn hợp (cấu hình STAG)

• Các ứng dụng công nghiệp yêu cầu tuân thủ mức độ toàn vẹn an toàn SIL 2 / SIL 3.