Các khối chức năng Mark VI của GE cho logic điều khiển tuabin khí
Trên các tua-bin khí Frame 5–9, GE Mark VI và Mark VIe chạy hệ thống điều khiển dưới dạng phần mềm ứng dụng khối chức năng. Bài viết này trình bày các chức n...
Trên Frame 7FA hoặc 9E, phần điều khiển không phải là một tệp ladder mà bạn có thể in từ USB. GE Mark VI và Mark VIe vận hành tuabin bằng phần mềm ứng dụng dạng khối chức năng: nhiên liệu, IGV, gia tốc, nhiệt độ khí xả, ngọn lửa, quá tốc và logic trip đều nằm trong các khối liên kết với nhau bên trong một dự án được bảo vệ bằng mật khẩu. Nếu bạn chỉ thấy các giá trị đặt trên HMI, bạn đang nhìn vào giao diện của ứng dụng đó — không phải bản thân các khối.
Sự khác biệt này rất quan trọng trong thời gian dừng máy. Một bộ I/O hỏng, một bo mạch đầu cuối bị thay nhầm hoặc một card bộ điều khiển không khởi động được là vấn đề phần cứng. Một tổ máy không thể đánh lửa vì khối bộ quét ngọn lửa bị loại khỏi hệ thống biểu quyết, hoặc bị treo khi khởi động vì khối bản đồ máy nén nhận thấy tỷ số áp suất không hợp lý, là vấn đề phần mềm ứng dụng. Nhầm lẫn hai loại này sẽ lãng phí thời gian sửa chữa.
Ngăn xếp điều khiển tuabin GE điển hình: bộ chuyển mạch mạng, bo mạch đầu cuối hiện trường, bộ I/O và các card bộ điều khiển/truyền thông trong tủ — phần cứng thực thi ứng dụng dạng khối chức năng.
Mark VI và Mark VIe không dùng cùng một loại tủ
Trong trao đổi ngoài hiện trường, người ta vẫn gọi cả hai thế hệ là “Mark VI”. Ý tưởng về ứng dụng tương tự nhau — các khối chức năng được biên dịch để chạy trên bộ điều khiển — nhưng hệ thống I/O và mạng thì khác nhau.
Mark VI cổ điển tập trung quanh VME. Các bộ điều khiển giao tiếp với I/O qua bus GE Genius; các card VCMI quản lý mạng I/O đó; các trạm vận hành kết nối qua Ethernet. Mark VIe chuyển I/O sang Ethernet, sử dụng các bộ điều khiển dòng UCVx và ghép các bộ I/O (dòng IS220 / IS200) với các bo mạch đầu cuối nơi đấu nối dây hiện trường. ControlST / Toolbox ST là môi trường kỹ thuật cho cả hai dòng trong các nhà máy hiện nay, nhưng một bo mạch được tháo từ tủ VME của Mark VI không thể lắp thay trực tiếp cho một bộ I/O Mark VIe.
Khi tìm linh kiện thay thế, trước tiên hãy xác định đúng thế hệ. Các cánh bộ điều khiển, bộ I/O và bo mạch đầu cuối cho những tuabin này được liệt kê tại bo mạch GE và thiết bị điều khiển tuabin.
Ứng dụng thực sự được tổ chức như thế nào
GE không công bố một bộ bách khoa toàn thư công khai về mọi khối được sử dụng trên một Frame 6B hoặc 9FA cụ thể. Các định nghĩa đang chạy nằm trong dự án Toolbox ST của nhà máy, được bảo vệ bằng khóa cấp phép và mật khẩu bộ điều khiển. Điều có thể trao đổi một cách chính xác là bản đồ chức năng mà mọi tuabin khí công suất lớn đều triển khai, bất kể tên khối cụ thể được ghi trong dự án đó.
Các khối xử lý điều khiển các vòng mà máy phải dựa vào: đặc tính máy nén và IGV, nhu cầu phân chia nhiên liệu hoặc van điều khiển khí, các đường dốc tăng và giảm tốc, cùng điều khiển nhiệt độ hoặc độ chênh nhiệt khí xả. Các khối chọn và biểu quyết nằm phía trước những vòng này để một cảm biến nhiễu đơn lẻ không gây trip. Các khối hẹn giờ và đánh giá chất lượng trì hoãn việc xác nhận lỗi cảm biến để một lỗi chớp trong một lần quét không làm dừng tổ máy.
Các khối bảo vệ là một lớp riêng. Quá tốc, biểu quyết bộ quét ngọn lửa, nhiệt độ kim loại vùng không gian bánh công tác hoặc ổ trục, và độ rung từ các đầu dò tiệm cận không “điều chỉnh” tuabin — chúng quyết định tuabin có được phép vận hành hay không. Các đường dẫn đến van điện từ trip và dừng khẩn cấp được thiết kế đơn giản hơn nhiều so với đường điều khiển nhiên liệu biến thiên, và nên tiếp tục như vậy.
| Chức năng | Vai trò trên tổ máy | Xuất hiện ở đâu |
|---|---|---|
| Đặc tính máy nén / IGV | Tỷ số áp suất, biên độ chống surge, nhu cầu cánh hướng dòng vào | Điều khiển khởi động, tải và nhiệt độ |
| Chọn cao/thấp và biểu quyết | Chọn tín hiệu đáng tin cậy từ các bộ truyền cảm biến dự phòng | Nhiên liệu, nhiệt độ khí xả, ngọn lửa, tốc độ |
| PID / bộ điều chỉnh | Điều khiển vòng kín nhiên liệu, IGV và nhiệt độ | FSR, GCV, IGV và điều khiển khí xả |
| Đường dốc / giới hạn tốc độ thay đổi | Giới hạn tốc độ thay đổi của nhiên liệu hoặc IGV | Khởi động, loại tải và dừng máy |
| Bộ hẹn giờ lỗi cảm biến | Xác nhận đầu vào lỗi trước khi thực hiện hành động | Ngăn trip giả |
| Quá tốc / ngọn lửa / độ rung | Khởi tạo trip, không điều biến | Bảo vệ và SOE |
Đọc chương trình khác với đọc HMI
Người vận hành đã có thể xem xu hướng, giá trị đặt cảnh báo, trình tự sự kiện và chẩn đoán I/O trên HMI Mark VIe. Như vậy là đủ để xác nhận mất lửa, RTD hỏng hoặc một bộ I/O bị mất kết nối mạng. Nhưng chưa đủ để thay đổi cách một bộ chọn thực hiện biểu quyết hoặc cách một khối máy nén tính biên độ chống surge.
Để mở sơ đồ khối chức năng, bạn cần Toolbox ST (hoặc bộ ControlST mà nhà máy được cấp phép sử dụng), khóa phần cứng và quyền truy cập bằng mật khẩu do GE hoặc OEM cấp theo thỏa thuận dịch vụ của nhà máy. Việc trích xuất trái phép phần mềm ứng dụng có thể làm mất hiệu lực hỗ trợ và vi phạm các điều khoản sở hữu trí tuệ của GE. Nếu nhà máy không có quyền truy cập đó, con đường đúng là liên hệ bộ phận hỗ trợ GE Digital / Vernova hoặc nhà phân phối được ủy quyền — không phải dùng một dự án sao chép từ tổ máy khác.
Tài liệu thực sự phù hợp với phần mềm đã lắp đặt vẫn là các sổ tay lắp đặt và ứng dụng Mark VI / Mark VIe (dòng GEH được trích dẫn trong hồ sơ dừng máy của nhà máy, thường là GEH-6721 cho lắp đặt Mark VI). Tài liệu ứng dụng riêng cho từng Frame do OEM cung cấp luôn đáng tin cậy hơn các danh sách khối chung chung.
Điều này có ý nghĩa gì trên các Frame 5 đến Frame 9
Các nhóm khối giống nhau xuất hiện trên máy Frame 5, 6, 7 và 9 vì quy luật vật lý là như nhau: máy nén có thể bị surge, buồng đốt có thể mất lửa và rôto không được phép quá tốc. Những yếu tố thay đổi là số lượng I/O, hệ thống nhiên liệu, công nghệ DLN hay khuếch tán, và tủ là Mark VI hay Mark VIe. Kỹ thuật viên hiểu về biểu quyết, đường dốc và các lớp bảo vệ có thể xử lý sự cố trên nhiều Frame; kỹ thuật viên chỉ ghi nhớ tên khối của một dự án duy nhất thì không.
Các kênh độ rung trên những tổ máy này thường kết thúc tại một bộ giám sát riêng — thường là các đầu dò tiệm cận Bently Nevada và một tủ dòng 3500 — sau đó đưa tiếp điểm trip hoặc cảnh báo vào Mark VI. Đừng chỉ tìm lỗi rung trục bên trong một khối chức năng của tuabin nếu bộ đầu dò, dây nối dài hoặc bộ giám sát mới là linh kiện bị hỏng.
Cách tiếp cận thực tế khi dừng máy
Hãy xem các khối chức năng là luật điều khiển, còn các bộ I/O, bo mạch đầu cuối và card bộ điều khiển là nền tảng thực thi. Nếu luật điều khiển sai, bạn cần quyền truy cập Toolbox được cấp phép và một thay đổi có OEM bảo trợ. Nếu nền tảng thực thi sai, bạn cần đúng linh kiện IS200 / IS220 / VME, chứ không phải viết lại COMPHYS. Phần lớn các sự cố dừng máy bắt buộc mà tôi từng xử lý thuộc trường hợp thứ hai.
Về tác giả
Robert Hale | Kỹ sư điều khiển tuabin – GE Mark VI / Mark VIe
Robert Hale có hơn 15 năm kinh nghiệm về điều khiển tuabin khí công suất lớn, phụ trách các dự án cải tạo Mark VI và Mark VIe cho Frame 5–9, công việc ứng dụng ControlST / Toolbox ST và hỗ trợ dừng máy đối với bộ I/O, bo mạch đầu cuối và card bộ điều khiển.