Blocos de função GE Mark VI para a lógica de controle de turbinas a gás
Nas turbinas a gás Frame 5–9, o GE Mark VI e o Mark VIe executam o controle como software de aplicação baseado em blocos funcionais. Este artigo mapeia as fu...
Em uma Frame 7FA ou 9E, a lógica de controle não é um arquivo ladder que você pode imprimir a partir de um pendrive. O GE Mark VI e o Mark VIe operam a turbina como um software de aplicação baseado em blocos funcionais: combustível, IGV, aceleração, temperatura de exaustão, chama, sobrevelocidade e toda a lógica de trip ficam em blocos interconectados dentro de um projeto protegido por senha. Se você vê apenas os setpoints da IHM, está olhando para a interface dessa aplicação — não para os blocos em si.
Essa distinção é importante durante uma parada. Um pack de E/S inoperante, uma placa de terminais substituída ou uma placa de controlador que não inicializa são problemas de hardware. Uma unidade que não acende porque um bloco de detector de chama foi retirado da votação, ou que trava durante a partida porque um bloco de mapa do compressor detecta uma relação de pressão implausível, apresenta um problema de software de aplicação. Confundir os dois desperdiça a janela de manutenção.
Stack típico de controle de turbina GE: switch de rede, placa de terminais de campo, packs de E/S e placas de controlador/comunicação do rack — o hardware no qual a aplicação baseada em blocos funcionais é efetivamente executada.
Mark VI e Mark VIe não usam o mesmo rack
No campo, ainda se usa “Mark VI” para ambas as gerações. A ideia da aplicação é semelhante — blocos funcionais compilados nos controladores —, mas a E/S e a rede são diferentes.
O Mark VI clássico é baseado em VME. Os controladores se comunicam com a E/S pelo barramento GE Genius; as placas VCMI gerenciam essa rede de E/S; e as estações de operação ficam na Ethernet. O Mark VIe transfere a E/S para a Ethernet, usa controladores da classe UCVx e combina packs de E/S (famílias IS220 / IS200) com placas de terminais nas quais a fiação de campo é conectada. O ControlST / Toolbox ST é o ambiente de engenharia usado atualmente para ambas as linhagens, mas uma placa retirada de um gabinete VME Mark VI não é um substituto direto para um pack Mark VIe.
Ao adquirir uma peça de reposição, identifique primeiro a geração. Controladores, packs de E/S e placas de terminais para essas turbinas estão listados em placas GE e controle de turbinas.
Como a aplicação é realmente organizada
A GE não publica uma enciclopédia pública de todos os blocos usados em uma Frame 6B ou 9FA específica. As definições em operação ficam no projeto Toolbox ST da planta, protegidas por chaves de licença e senhas dos controladores. O que pode ser discutido com honestidade é o mapa funcional que toda turbina a gás de serviço pesado implementa, independentemente do nome exato do bloco registrado nesse projeto.
Os blocos de processo fecham as malhas fundamentais da máquina: desempenho do compressor e IGV, demanda de divisão de combustível ou da válvula de controle de gás, rampas de aceleração e desaceleração e controle da temperatura ou do spread de exaustão. Blocos seletores e de votação ficam à frente dessas malhas para impedir que um único transmissor ruidoso cause um trip. Blocos de temporização e de qualidade atrasam as declarações de falha do sensor para que um erro de uma única varredura não desarme a unidade.
Os blocos de proteção constituem uma camada separada. Sobrevelocidade, votação dos detectores de chama, temperaturas do espaço entre rodas ou do metal dos mancais e vibração proveniente de sondas de proximidade não “ajustam” a turbina — eles decidem se ela pode operar. Os caminhos do solenoide de trip e da parada de emergência são deliberadamente simples em comparação com o caminho de combustível modulante, e devem permanecer assim.
| Função | O que faz na unidade | Onde aparece |
|---|---|---|
| Física do compressor / IGV | Relação de pressão, margem contra surge, demanda das palhetas-guia de entrada | Controle de partida, carga e temperatura |
| Seleção alta/baixa e votação | Seleciona um sinal confiável entre transmissores redundantes | Combustível, temperatura de exaustão, chama, velocidade |
| PID / regulador | Combustível, IGV e temperatura em malha fechada | FSR, GCV, IGV, controle da exaustão |
| Rampa / limitação de taxa | Limita a velocidade de movimentação do combustível ou da IGV | Partida, rejeição de carga, desligamento |
| Temporizador de falha do sensor | Valida uma entrada defeituosa antes de agir | Evita trips indevidos |
| Sobrevelocidade / chama / vibração | Inicia o trip, não a modulação | Proteção e SOE |
Ler o programa versus ler a IHM
Os operadores já veem tendências, setpoints de alarmes, sequência de eventos e diagnósticos de E/S na IHM do Mark VIe. Isso é suficiente para confirmar uma perda de chama, um RTD com falha ou um pack que caiu da rede. Não é suficiente para alterar a forma como um seletor vota ou como um bloco do compressor calcula a margem contra surge.
Para abrir o diagrama de blocos funcionais, você precisa do Toolbox ST (ou do pacote ControlST para o qual a sua planta tenha licença), de uma chave de hardware e de acesso por senha concedido pela GE ou pelo OEM conforme o contrato de serviço da planta. Despejos não autorizados do software de aplicação podem invalidar o suporte e violar os termos de propriedade intelectual da GE. Se a planta não tiver esse acesso, o caminho correto é o suporte da GE Digital / Vernova ou o distribuidor autorizado — não um projeto copiado de outra unidade.
A documentação que realmente corresponde ao software instalado continua sendo composta pelos manuais de instalação e aplicação do Mark VI / Mark VIe (a série GEH já citada no seu fichário de parada, normalmente a GEH-6721 para instalação do Mark VI). As notas de aplicação específicas da Frame fornecidas pelo OEM são sempre melhores do que listas genéricas de blocos.
O que isso significa nas Frames 5 a 9
As mesmas categorias de blocos aparecem nas máquinas Frame 5, 6, 7 e 9 porque a física é a mesma: um compressor que pode entrar em surge, uma câmara de combustão que pode perder a chama e um rotor que não pode sofrer sobrevelocidade. O que muda é a quantidade de E/S, o sistema de combustível, a utilização de DLN ou difusão e o fato de o rack ser Mark VI ou Mark VIe. Um técnico que entende votação, rampas e camadas de proteção consegue solucionar problemas em diferentes Frames; um técnico que apenas memoriza os nomes dos blocos de um projeto não consegue.
Os canais de vibração dessas unidades normalmente terminam em um monitor separado — geralmente sondas de proximidade Bently Nevada e um rack da classe 3500 — e depois enviam um contato de trip ou alarme ao Mark VI. Não procure um problema de vibração do eixo apenas dentro de um bloco funcional da turbina se a peça com falha for a sonda, a extensão ou o monitor.
Uma abordagem prática para o trabalho de parada
Trate os blocos funcionais como a lei de controle e os packs, placas de terminais e placas de controlador como a plataforma de execução. Se a lei estiver errada, você precisará de acesso licenciado ao Toolbox e de uma alteração respaldada pelo OEM. Se a plataforma estiver errada, precisará da peça IS200 / IS220 / VME correta, não de uma reescrita do COMPHYS. A maioria das paradas forçadas que acompanhei se enquadrava no segundo caso.
Sobre o autor
Robert Hale | Engenheiro de Controles de Turbinas – GE Mark VI / Mark VIe
Robert Hale trabalha há mais de 15 anos com controles de turbinas a gás de serviço pesado, abrangendo retrofits Mark VI e Mark VIe das Frames 5–9, trabalhos de aplicação em ControlST / Toolbox ST e suporte durante paradas para packs de E/S, placas de terminais e placas de controlador.