Bloques de función GE Mark VI para la lógica de control de turbinas de gas
En las turbinas de gas Frame 5–9, GE Mark VI y Mark VIe ejecutan el control como software de aplicación basado en bloques de función. Este artículo explica l...
En una Frame 7FA o 9E, la lógica de control no es un archivo de escalera que pueda imprimirse desde una memoria USB. GE Mark VI y Mark VIe hacen funcionar la turbina mediante software de aplicación basado en bloques funcionales: la lógica del combustible, los IGV, la aceleración, la temperatura de escape, la llama, la sobrevelocidad y los disparos reside en bloques interconectados dentro de un proyecto protegido con contraseña. Si solo ve los valores de consigna de la HMI, está viendo la interfaz de esa aplicación, no los bloques en sí.
Esa distinción importa durante una parada. Un paquete de E/S averiado, una tarjeta de terminales sustituida o una tarjeta de controlador que no arranca es un problema de hardware. Una unidad que no enciende porque un bloque de detectores de llama ha quedado fuera de la votación, o que se detiene durante el arranque porque un bloque del mapa del compresor detecta una relación de presiones inverosímil, es un problema del software de aplicación. Confundir ambos problemas desperdicia la ventana de mantenimiento.
Conjunto típico de control de una turbina GE: conmutador de red, tarjeta de terminales de campo, paquetes de E/S y tarjetas de controlador/comunicación del bastidor: el hardware en el que se ejecuta realmente la aplicación basada en bloques funcionales.
Mark VI y Mark VIe no utilizan el mismo bastidor
En campo todavía se dice «Mark VI» para ambas generaciones. La idea de la aplicación es similar —bloques funcionales compilados para los controladores—, pero las E/S y la red no lo son.
El Mark VI clásico está centrado en VME. Los controladores se comunican con las E/S mediante el bus GE Genius; las tarjetas VCMI gestionan esa red de E/S y las estaciones de operación se conectan mediante Ethernet. Mark VIe traslada las E/S a Ethernet, utiliza controladores de la clase UCVx y combina paquetes de E/S (familias IS220 / IS200) con tarjetas de terminales donde se conectan los cables de campo. ControlST / Toolbox ST es el entorno de ingeniería para ambas generaciones en las plantas actuales, pero una tarjeta extraída de un bastidor VME Mark VI no es un repuesto directo para un paquete Mark VIe.
Al adquirir un repuesto, identifique primero la generación. Los controladores, paquetes de E/S y tarjetas de terminales para estas turbinas aparecen en tarjetas GE y control de turbinas.
Cómo está organizada realmente la aplicación
GE no publica una enciclopedia pública de todos los bloques utilizados en una Frame 6B o 9FA específicas. Las definiciones activas se encuentran en el proyecto Toolbox ST de la planta, protegidas por claves de licencia y contraseñas de los controladores. Lo que puede describirse con honestidad es el mapa funcional que implementa cualquier turbina de gas para servicio pesado, independientemente del nombre exacto del bloque que figure en ese proyecto.
Los bloques de proceso cierran los lazos esenciales para la máquina: rendimiento del compresor y los IGV, demanda de reparto de combustible o de la válvula de control de gas, rampas de aceleración y desaceleración, y control de la temperatura o de la dispersión de la temperatura de escape. Los bloques selectores y de votación se sitúan delante de esos lazos para que un único transmisor ruidoso no provoque un disparo. Los bloques de temporización y calidad retrasan las declaraciones de fallo del sensor para que un error de un solo ciclo de exploración no detenga la unidad.
Los bloques de protección constituyen una capa independiente. La sobrevelocidad, la votación de los detectores de llama, las temperaturas del espacio de rueda o del metal de los cojinetes y la vibración procedente de las sondas de proximidad no «ajustan» la turbina: deciden si se permite que funcione. Las rutas de los solenoides de disparo y de parada de emergencia son deliberadamente sencillas en comparación con la ruta de combustible modulante, y deben mantenerse así.
| Función | Qué hace en la unidad | Dónde aparece |
|---|---|---|
| Física del compresor / IGV | Relación de presiones, margen de bombeo y demanda de los álabes guía de entrada | Control del arranque, la carga y la temperatura |
| Selección alto/bajo y votación | Selecciona una señal fiable entre transmisores redundantes | Combustible, temperatura de escape, llama y velocidad |
| PID / regulador | Control de lazo cerrado del combustible, los IGV y la temperatura | FSR, GCV, IGV y control del escape |
| Rampa / limitación de velocidad | Limita la rapidez con la que pueden moverse el combustible o los IGV | Arranque, rechazo de carga y parada |
| Temporizador de fallo del sensor | Valida una entrada defectuosa antes de actuar | Evita disparos intempestivos |
| Sobrevelocidad / llama / vibración | Inicia el disparo, no la modulación | Protección y SOE |
Leer el programa frente a leer la HMI
Los operadores ya pueden consultar tendencias, valores de consigna de alarmas, secuencias de eventos y diagnósticos de E/S en la HMI Mark VIe. Eso basta para confirmar una pérdida de llama, una RTD averiada o un paquete que se desconectó de la red. No basta para cambiar cómo vota un selector o cómo calcula un bloque del compresor el margen de bombeo.
Para abrir el diagrama de bloques funcionales se necesita Toolbox ST (o el conjunto ControlST para el que la planta tenga licencia), una llave de hardware y acceso mediante contraseña concedido por GE o el OEM conforme al contrato de servicio de la planta. Las copias no autorizadas del software de aplicación pueden anular el soporte y vulnerar las condiciones de propiedad intelectual de GE. Si la planta no tiene ese acceso, la vía correcta es GE Digital / Vernova o el distribuidor autorizado, no un proyecto copiado de otra unidad.
La documentación que realmente coincide con el software instalado sigue siendo la de instalación y aplicación de Mark VI / Mark VIe (la serie GEH que ya figura en la carpeta de la parada, normalmente GEH-6721 para la instalación de Mark VI). Las notas de aplicación específicas de la Frame proporcionadas por el OEM siempre son preferibles a las listas genéricas de bloques.
Qué significa esto en las Frame 5 a Frame 9
Las mismas categorías de bloques aparecen en las máquinas Frame 5, 6, 7 y 9 porque la física es la misma: un compresor que puede entrar en bombeo, una cámara de combustión que puede perder la llama y un rotor que no debe sobreacelerarse. Lo que cambia es la cantidad de E/S, el sistema de combustible, la combustión DLN frente a la de difusión y si el bastidor es Mark VI o Mark VIe. Un técnico que entiende la votación, las rampas y las capas de protección puede diagnosticar distintas Frames; uno que solo memoriza los nombres de los bloques de un proyecto no.
Los canales de vibración de estas unidades suelen terminar en un monitor independiente —a menudo sondas de proximidad Bently Nevada y un bastidor de la clase 3500— y después envían un contacto de disparo o alarma al Mark VI. No busque un problema de vibración del eje únicamente dentro de un bloque funcional de la turbina si el componente averiado es la sonda, la extensión o el monitor.
Un enfoque práctico para el trabajo durante una parada
Considere los bloques funcionales como la ley de control y los paquetes, las tarjetas de terminales y las tarjetas de controlador como la plataforma de ejecución. Si la ley es incorrecta, necesita acceso autorizado a Toolbox y un cambio respaldado por el OEM. Si la plataforma es incorrecta, necesita la pieza IS200 / IS220 / VME adecuada, no reescribir COMPHYS. La mayoría de las paradas forzadas que he atendido correspondían al segundo caso.
Sobre el autor
Robert Hale | Ingeniero de controles de turbinas – GE Mark VI / Mark VIe
Robert Hale cuenta con más de 15 años de experiencia en controles de turbinas de gas para servicio pesado, incluidos retrofits Mark VI y Mark VIe en Frames 5–9, trabajos de aplicación con ControlST / Toolbox ST y asistencia durante paradas para paquetes de E/S, tarjetas de terminales y tarjetas de controlador.