Woodward MicroNet TMR Gaz Türbini Regülatörü PID Ayarı ve Aşırı Hız Koruma Doğrulaması

MicroNet TMR Mimarisi ve Hız Kontrolü Genel Bakış

Woodward MicroNet TMR, üç modüllü yedekli bir mimari ile çalışır. Üç bağımsız kontrolör, hız kontrol mantığını paralel olarak yürütür. 2oo3 oylayıcı, yakıt aktüatör komutu için medyan çıkışı seçer. Bu tasarım, aşırı hız koruması için IEC 61511 SIL 2 gereksinimlerini karşılar. Her CPU modülü 10 ms görev döngüsünde çalışır. Hız sensörü girişleri, 60 dişli bir dişli halkasında pasif MPU alıcıları kullanır. Tipik çıkış frekansı, durma anında 0 Hz’den 3.000 RPM nominal hızda 2.500 Hz’ye kadar değişir.

ABB 800xA, MicroNet TMR ile Modbus TCP üzerinden entegre olur. 40001 kayıt adresi gerçek hızı tutar (0–4.000 RPM, 1 RPM/adım). 40005 kayıt adresi yakıt valfi pozisyonunu tutar (0–100%, 0,1%/adım) ve her 100 ms’de güncellenir.

Hız Referans Takibi için PID Ayarı

Woodward MicroNet TMR, paralel PID yapısı kullanır. Hız PID parametreleri GAIN_P (orantısal), RESET_I (tekrarlama/saniye cinsinden integral) ve RATE_D (saniye cinsinden türev) olarak adlandırılır. Fabrika varsayılan değerleri GAIN_P = 20, RESET_I = 2,0 r/s, RATE_D = 0,02 s’dir. Parametreleri canlı olarak ayarlamak için Woodward Watch Window yazılımını kullanın. RS-232 üzerinden 115.200 baud hızında bağlanın. Herhangi bir ayar değişikliğinden önce 10 ms örnekleme hızında trend kaydediciyi etkinleştirin.

• Adım 1: Temel hız basamak yanıtını kaydedin. 3.000 RPM’de 50 RPM’lik bir basamak uygulayın. Trend grafiğinden yükselme süresi, aşım ve yerleşme süresini ölçün.
• Adım 2: Aşım %1,5’i (45 RPM) aşarsa, GAIN_P’yi %10’luk artışlarla azaltın. Değişiklikler arasında 5 dakika bekleyin. Her adımda trendi doğrulayın.
• Adım 3: Yerleşme süresi 3 saniyeyi aşarsa, RESET_I’yi 0,2 r/s artışlarla artırın. Tek şaftlı türbinler için RESET_I maksimum 4,0 r/s ile sınırlandırılmalıdır.
• Adım 4: Orantısal ve integral ayarlamadan sonra hız salınımı devam ederse RATE_D’yi etkinleştirin. 0,01 s’den başlayarak 0,005 s adımlarla artırın. Türev etkinleştirildiğinde hız sinyal girişine 80 Hz düşük geçiren filtre uygulayın.
• Adım 5: Yük kabulünü doğrulayın. %20 ani yük artışı uygulayın. Hız sapmasının nominal hızın ±%3’ü içinde kalmasını ve 5 saniyeden kısa sürede toparlanmasını onaylayın.

Düşüş Ayarı ve Yük Paylaşımı

Düşüş, paralel türbinler arasında yük paylaşımını kontrol eder. %5 düşüş, yük sıfırdan tam yüke çıktığında 3.000 RPM nominal hızda 150 RPM hız düşüşüne izin verir. Düşüşü yalnızca ada modunda ve paralel birim yoksa %0 (izokron) olarak ayarlayın. Paralel işletim için Watch Window — Hız Kontrolü — Yük Paylaşımı üzerinden %4–5 arası düşüş ayarlayın. Woodward dijital yük paylaşım hız kontrol modülü, çoklu birim paralel işletim için özel yük paylaşım mantığı sağlar.

Yanlış düşüş, 0,5–2 Hz aralığında yük avlanmasına neden olur. ABB 800xA sinyal grupları aktif güç ve hızı eş zamanlı kaydeder. Yük avlanması, paralel birimler arasında 180° faz farkıyla sinüzoidal aktif güç salınımı olarak görünür. Aktüatör geri besleme döngüsünü doğrulayın — MicroNet TMR, Woodward ProAct elektrikli valf aktüatörü’nden 4–20 mA LVDT sinyali ile pozisyonu okur. Kablo kopması alarmı 3,8 mA’de tetiklenir. Pozisyon döngüsü avlanmasını önlemek için ACT_POS_GAIN’i 12–15 arasında ayarlayın.

Aşırı Hız Trip Testi: 2oo3 Oylama Doğrulaması

IEC 61511, SIL 2 gaz türbini koruması için aşırı hız trip fonksiyonunun yıllık kanıt testini zorunlu kılar. MicroNet TMR, her MPU kanalının türbini durdurmadan ayrı ayrı test edilmesini sağlayan özel bir aşırı hız test modu sunar.

• Adım 1: Operasyonları bilgilendirin. Test izni alın. Türbinin ±%0,5 toleransla sabit nominal hızda olduğunu doğrulayın.
• Adım 2: Watch Window’da Aşırı Hız Testi — Kanal A Engelleme bölümüne gidin. Kanal A engellemesini etkinleştirin. MicroNet TMR ön panelinde Kanal A durum LED’inin sarıya döndüğünü onaylayın.
• Adım 3: Frekans jeneratörü kullanarak Kanal A MPU girişine simüle aşırı hız sinyali verin. Frekansı nominal hızın %110’una (3.300 RPM = 3.300 Hz, 60 dişli için) ayarlayın. Kanal A aşırı hız alarmının aktif olduğunu ancak trip olmadığını doğrulayın. 2oo3 oylayıcı trip için iki kanalın aynı fikirde olmasını gerektirir.
• Adım 4: Kanal A engellemesini kaldırın. Adım 2–3’ü Kanal B ve Kanal C için ayrı ayrı tekrarlayın.
• Adım 5: Kombine test için iki kanalı aynı anda engelleyin. Kalan aktif kanala aşırı hız sinyali verin. Trip çıkışının 200 ms içinde aktif olduğunu doğrulayın. Trip çıkışının ABB 800xA DI kartına ulaştığını kontrol edin. ABB 800xA SOE tarihçisinden 1 ms çözünürlükle yanıt süresini kaydedin.
• Adım 6: Tüm başlangıç ve bitiş değerlerini kaydedin. Testi IEC 61511 kanıt test kaydında belgeleyin. PFDavg yeniden hesaplamasının SIL 2 aralığında (1×10⁻³ ile 1×10⁻²) olduğunu doğrulayın.

Sonuç ve Eylem Önerileri

MPU sinyal kalitesi doğrudan regülatör kararlılığını etkiler. MicroNet TMR, MPU_AMPLITUDE (sağlıklı aralık 2.000–8.000 mV tepe), MPU_NOISE_RATIO (%15’te uyarı alarmı) ve MPU_FREQUENCY_ERROR’u izler. 1.000 mV’un altındaki genlik aşırı boşluk olduğunu gösterir. Standart boşluk, 60 dişli için 0,75–1,25 mm’dir. Kontrolör ucunda topraklanmış korumalı bükümlü çift kablo kullanın. Terminal bloğu TB3’te sonlandırın.

Woodward MicroNet TMR regülatör ayarı sistematik bir yaklaşım gerektirir. Her parametre değişikliğinden önce temel trend kaydı ile başlayın. Önce GAIN_P, sonra RESET_I, ardından RATE_D ayarlayın. Paralel işletim moduna uygun düşüşü Woodward yük paylaşım hız kontrolü ile doğrulayın. Yıllık aşırı hız kanıt testini yerleşik kanal engelleme fonksiyonunu kullanarak yapın. Trip yanıt sürelerini belgelemek için ABB 800xA SOE kaydını entegre edin. Woodward 505 dijital regülatör, TMR yedekliliğinin gerekmediği tek şaftlı türbin uygulamaları için alternatif bir platform sunar. Bu adımlar SIL 2 bütünlüğünü korur ve türbinin arıza arası kullanılabilirliğini artırır.

Yazar: Liu Yang, PLC, DCS ve kontrol sistemlerinde 10 yılı aşkın deneyime sahip endüstriyel otomasyon mühendisi.