IS220YTURS1A là gói I/O quan trọng trong Hệ thống kiểm soát an toàn Mark VleS, được thiết kế dành riêng cho Bảo vệ tuabin sơ cấp. Đây là mô-đun I/O dành riêng cho ứng dụng hoạt động cùng với các bo mạch đầu cuối tương thích (chẳng hạn như TTUR, TRPA, TRPG) để giám sát và bảo vệ các tuabin (khí hoặc hơi nước) trước các mối nguy hiểm nghiêm trọng như tốc độ quá cao và hỏng ngọn lửa. Chức năng cốt lõi của nó là đảm bảo tắt thiết bị an toàn khi phát hiện các tình trạng nguy hiểm.
Mô-đun này được thiết kế và chứng nhận theo tiêu chuẩn an toàn chức năng IEC 61508. Nó có khả năng đạt được:
SIL 2 trong Dung sai lỗi phần cứng (HFT) = 0 kiến trúc (ví dụ: 1oo1, 2oo2).
SIL 3 trong HFT = 1 kiến trúc (ví dụ: 1oo2, 2oo3).
Nó phù hợp để sử dụng ở cả chế độ hoạt động có nhu cầu thấp và nhu cầu cao/liên tục.
Chức năng chính
1. Giám sát tốc độ và bảo vệ quá tốc độ
IS220YTURS1A hỗ trợ tối đa bốn đầu vào cảm biến tốc độ từ tính thụ động, với dải tần từ 2 Hz đến 20.000 Hz.
Mỗi kênh đầu vào có thể được cấu hình độc lập cho các ứng dụng khác nhau (ví dụ: Flow, Speed, Speed_High, Speed_Low).
Nó kết hợp thuật toán phát hiện vượt tốc độ nhanh với logic ngắt có thể định cấu hình, chẳng hạn như ngắt trên một kênh ( PR_Single ) hoặc trên giá trị tối đa từ nhiều kênh ( PR_Max ).
Có sẵn các chức năng ngắt tăng tốc và giảm tốc có thể cấu hình để bảo vệ khỏi những thay đổi đột ngột, nguy hiểm về tốc độ trục.
2. Phát hiện ngọn lửa
Nó chấp nhận đầu vào từ tối đa tám đầu báo lửa (ví dụ: loại Geiger-Muller).
Mạch cảm biến ngọn lửa diễn giải các xung điện áp trên 2,5 V là mức logic cao, cho biết sự hiện diện của ngọn lửa. Tốc độ xung được đo bằng bộ đếm trong khoảng thời gian do người dùng định cấu hình (bội số của 40 ms).
Trạng thái an toàn cho mạch phát hiện ngọn lửa YTUR được xác định là 'Flame Present'. Việc mất tín hiệu ngọn lửa tạo thành tình trạng không an toàn sẽ kích hoạt hành động bảo vệ. Nó không dành cho các ứng dụng mà ngọn lửa được phát hiện ở trạng thái không an toàn.
3. Điều khiển thiết bị ngắt điện (ETD)
Bộ điều khiển IS220YTURS1A giám sát các đầu ra rơle ngắt để giao tiếp với Thiết bị ngắt điện (ETD), thường cắt điện để ngắt các cuộn dây điện từ, bắt đầu tắt cơ học.
Trong cấu hình Dự phòng mô-đun ba (TMR), đầu ra từ ba gói YTUR được kết nối với bảng đầu cuối (như TRPG hoặc TRPA) thực hiện mạch biểu quyết phần cứng (ví dụ: biểu quyết 2 trên 3) để đảm bảo một lỗi duy nhất không ngăn cản được chuyến đi.
4. Đầu vào Dừng khẩn cấp (E-Stop)
Đầu vào E-Stop chuyên dụng cung cấp đường dẫn tắt khẩn cấp dựa trên phần cứng. Khi được kích hoạt, nó có thể ngắt điện trực tiếp các rơle ngắt.
Tín hiệu E-Stop này cũng có thể được cấu hình để ngắt chéo các hệ thống bảo vệ khác, chẳng hạn như bảo vệ quá tốc độ dự phòng YPRO, đảm bảo bảo vệ toàn hệ thống.
5. Chức năng không được chứng nhận an toàn (Không can thiệp)
Đồng bộ hóa máy phát điện và điều khiển máy cắt: Cung cấp chức năng không được đánh giá an toàn để đồng bộ hóa máy phát điện với lưới điện và điều khiển máy cắt chính.
Giám sát dòng điện và điện áp trục: Giám sát điện áp và dòng điện cảm ứng trên trục để giúp ngăn ngừa hư hỏng do dòng điện trên trục, nhưng đây không phải là một phần của chức năng an toàn.
Giám sát máy biến thế tiềm năng (PT): Giám sát tín hiệu điện áp máy phát và bus từ Máy biến thế tiềm năng nhằm mục đích giám sát và kiểm soát không an toàn.
Kiến trúc hệ thống và nguyên lý hoạt động
1. Kiến trúc phần cứng
IS220YTURS1A hoạt động như một thành phần chính trong kiến trúc Mark VleS lớn hơn. Đường dẫn tín hiệu của nó bao gồm ba phần chính:
Bảng đầu cuối (TTUR/TRPA/TRPG): Cung cấp giao diện vật lý cho nối dây trường, cung cấp các tính năng như bảo vệ nhất thời, quạt tín hiệu (đối với đầu vào TMR) và biểu quyết đầu ra (đối với đầu ra TMR).
Gói I/O (YTURS1A): Bản thân mô-đun này chứa một bo mạch xử lý chung và một bo mạch thu thập dữ liệu duy nhất. Nó số hóa tín hiệu, thực hiện các thuật toán bảo vệ và xử lý thông tin liên lạc.
INet: Mạng Ethernet khép kín, độc quyền được sử dụng để liên lạc giữa các gói I/O và bộ điều khiển Mark VleS Safety. I/O gói dữ liệu đầu vào multicast vào mỗi khung của bộ điều khiển và bộ điều khiển phát dữ liệu đầu ra trở lại gói I/O.
Trong hệ thống TMR, ba mô-đun IS220YTURS1A (R, S, T) được sử dụng. Mỗi mô-đun xử lý các đầu vào được tách ra một cách độc lập. Sau đó, bộ điều khiển thực hiện lựa chọn trung bình cho các tín hiệu tốc độ và bỏ phiếu đa số (2 trên 3) cho các quyết định về tình trạng và chuyến đi, đảm bảo hoạt động liên tục ngay cả khi toàn bộ một kênh bị lỗi.
2. Quy trình xử lý và điều khiển tín hiệu
Thu thập đầu vào: Tín hiệu trường (tốc độ, ngọn lửa, E-Stop, v.v.) được nối với bảng đầu cuối, điều kiện này điều kiện và quạt chúng đến (các) mô-đun YTURS1A.
Xử lý tín hiệu: YTURS1A số hóa các tín hiệu tương tự và thực thi các thuật toán phần sụn nhúng của nó. Đối với đầu vào tốc độ, nó tính toán RPM. Đối với đầu vào ngọn lửa, nó xác định trạng thái bật/tắt ngọn lửa dựa trên số lượng xung.
Logic bảo vệ: Mô-đun liên tục so sánh các giá trị đã xử lý (ví dụ: tốc độ, gia tốc) với các điểm đặt chuyến đi đã định cấu hình. Nó cũng theo dõi tình trạng của phần cứng và tín hiệu đầu vào của chính nó.
Hành động đầu ra: Nếu đáp ứng điều kiện ngắt (ví dụ: quá tốc độ) hoặc phát hiện lỗi nghiêm trọng, YTURS1A ngay lập tức ngắt điện các đầu ra rơle ngắt đã được chứng nhận an toàn của nó. Hành động này được thực hiện cục bộ trong gói I/O mà không cần lệnh từ bộ điều khiển chính, đảm bảo thời gian phản hồi rất nhanh.
Giao tiếp hệ thống: Đồng thời, YTURS1A truyền đạt trạng thái của tất cả đầu vào, đầu ra và chẩn đoán bên trong của nó tới bộ điều khiển Mark VleS thông qua INet để giám sát, cảnh báo và hiển thị HMI ở cấp hệ thống.
3. Bảo hiểm theo dõi và chẩn đoán sức khỏe
IS220YTURS1A có tính năng chẩn đoán mở rộng trên bo mạch để phát hiện các lỗi phần cứng, mất liên lạc và các sự cố về nguồn điện.
Trong hệ thống Mark VleS, mọi biến bắt nguồn từ I/O đều có trạng thái sức khỏe liên quan. Tình trạng này là sự kết hợp giữa tình trạng điểm (từ quá trình tự chẩn đoán của gói I/O) và tình trạng liên kết (từ việc xác thực tính toàn vẹn truyền thông INet của bộ điều khiển).
Mã ứng dụng có thể theo dõi tình trạng của các biến quan trọng bằng cách sử dụng khối chức năng VAR_HEALTH, cho phép logic an toàn thực hiện hành động thích hợp nếu đầu vào được coi là không tốt (ví dụ: chọn cảm biến dự phòng, khởi tạo cảnh báo).
Tính năng Xây dựng thương hiệu của hệ thống đảm bảo tính toàn vẹn của cấu hình. Sau khi ứng dụng được kiểm tra và gắn nhãn hiệu, mọi thay đổi trái phép đối với mã, hằng số hoặc phần cứng sẽ tạo ra cảnh báo chẩn đoán.
4. Tích hợp với YPRO và YSIL để bảo vệ theo lớp
IS220YTURS1A thường là một phần của chiến lược bảo vệ nhiều lớp:
IS220YTURS1A (Bảo vệ chính): Đóng vai trò là hệ thống chính để chống quá tốc độ và chống cháy.
YPRO (Bảo vệ dự phòng): Cung cấp lớp bảo vệ quá tốc độ dự phòng, hoàn toàn độc lập, thường có cả cơ chế ngắt dựa trên phần cứng và phần sụn.
YSIL (Bảo vệ an toàn lõi): Cung cấp mức độ toàn vẹn an toàn cao nhất (SIL 3) cho các chức năng quan trọng nhất, chẳng hạn như bảo vệ máy nén khí.
Cấu hình và vận hành
Cấu hình của IS220YTURS1A được thực hiện bằng ứng dụng ToolboxST.
1. Cấu hình cơ bản
2. Cài đặt thông số bảo vệ
Điểm đặt hành trình vượt tốc độ (ví dụ: PR1Setpoint đến PR4Setpoint )
Kích hoạt và điểm đặt chuyến đi tăng tốc/giảm tốc
Khoảng thời gian phát hiện ngọn lửa và giới hạn ngưỡng ( FlameLimitHigh , FlameLimitLow )
Kiểm tra giới hạn hệ thống và giới hạn chẩn đoán khác biệt ( TMR_DiffLimit )
3. Cấu hình Jumper (trên bảng TRPA)
Chứng nhận an toàn và ứng dụng
