Bài viết này cung cấp thông tin tổng quan toàn diện về cấu hình logic khóa liên động “3-từ-2” (2003) của Bentley 3500/53 (Thẻ vượt tốc độ)—bao gồm mọi thứ từ kiến trúc phần cứng, cấu hình phần mềm, logic biểu quyết và nối dây rơ-le cho đến kích hoạt và đặt lại.
I. Kiến trúc phần cứng (Dựa trên TMR Triple Redundancy)
1. Phần cứng bao gồm 3 thẻ vượt tốc 3500/53 (cùng model, ví dụ: 3500/53-02-00), được lắp vào các khe liền kề (ví dụ: khe 7, 8 và 9).
- 3 cảm biến tốc độ độc lập: 3 cảm biến dòng điện xoáy hoặc điện từ được gắn trên cùng một đĩa bánh răng, mỗi cảm biến vật lý, điện và nguồn điện độc lập.
- Khung máy 3500 (3500/05) + bộ nguồn dự phòng kép (3500/15): Bộ nguồn dự phòng là bắt buộc và phải tuân thủ API 670.
- Bus TMR bảng nối đa năng: Ba thẻ triển khai cơ chế biểu quyết cấp phần cứng “hai trong ba” thông qua hệ thống nối dây phần cứng bảng nối đa năng, độc lập với phần mềm hoặc mạng.
Ba thẻ này hoàn toàn ngang hàng và không có mối quan hệ chủ-phụ: Mỗi thẻ thực hiện việc thu thập dữ liệu độc lập, xử lý độc lập và xuất ra độc lập tới rơle ngắt. Lỗi ở một thẻ hoặc đầu dò không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống: Hệ thống tự động chuyển sang cấu hình “hai trong một” mà không làm ngắt thiết bị. Nếu bất kỳ hai thẻ nào cùng lúc phát hiện tình trạng vượt tốc độ → ngắt cứng: Thời gian phản hồi ≤ 30 ms.
II. Cấu hình phần mềm (Phần mềm cấu hình 3500, Các bước chính)
1. Chuẩn bị phần mềm sơ bộ:
- Phần mềm cấu hình giá 3500 (v3.35+).
- Kết nối: Kết nối cổng nối tiếp của máy tính hoặc bộ chuyển đổi USB sang nối tiếp với mô-đun RIM trên giá đỡ; đặt công tắc phím sang chế độ Chương trình.
- Nguyên tắc: Cấu hình của cả ba bộ thẻ phải giống hệt nhau; trước tiên hãy định cấu hình thẻ đầu tiên, sau đó sao chép đồng bộ cài đặt sang hai thẻ còn lại.
2. Cấu hình mô-đun cơ bản (mỗi thẻ giống nhau):
- Lựa chọn vị trí: Chọn 3 vị trí liền kề; Loại mô-đun: Chọn tốc độ quá mức 3500/53.
- Kích hoạt kênh: Kênh → Hoạt động.
- Loại cảm biến: Dòng điện xoáy: tiệm cận (200 mV/mil); Từ tính: Từ tính.
- Phạm vi: 0–40.000 vòng/phút (dựa trên tốc độ định mức của thiết bị, ví dụ: 3.000 vòng/phút).
- Thông số bánh răng: Răng trên mỗi vòng quay (ví dụ: 60), Phân cực (cực cảm biến).
3. Điểm đặt cảnh báo / chuyến đi (Ba cấp độ, cốt lõi)
Lấy tốc độ định mức 3.000 vòng/phút làm ví dụ:
- Cảnh báo: 103% = 3.090 vòng/phút; chỉ kích hoạt báo động, không ngắt thiết bị.
- Nguy hiểm (Chuyến đi quá tốc độ): 110% = 3.300 vòng/phút; kích hoạt bỏ phiếu 2 trên 3, dẫn đến một chuyến đi bắt buộc.
- Trip (Chuyến đi cưỡng bức cuối cùng): 114% = 3.420 vòng/phút; rơle cứng trên bo mạch ngắt ngay lập tức mà không cần biểu quyết.
- Độ trễ: 0 ms cho cảnh báo, 0 ms cho hành trình (không có độ trễ khi vượt quá tốc độ).
4. Chế độ biểu quyết (2 trên 3, quan trọng nhất)
- Vào giao diện Voting Logic và chọn 2 trong 3.
- Định nghĩa logic: ≥2 thẻ đồng thời đạt đến điểm đặt Nguy hiểm → kích hoạt một chuyến đi chung.
- 1 thẻ bị lỗi/báo động → tự động bị che, không tham gia biểu quyết.
- Chỉ còn lại 2 thẻ thường → tự động hạ cấp xuống 1 trên 2.
- Cài đặt đồng bộ hóa: Chế độ bình chọn cho cả 3 thẻ phải giống hệt nhau; việc trộn lẫn 2 trên 3 và 1 trên 2 đều bị cấm.
5. Cấu hình đầu ra rơle (Lõi cứng)
- Mỗi thiết bị 3500/53 cung cấp 4 kênh chuyển tiếp. Các cấu hình chính:
- Rơ-le báo động: Kích hoạt khi có Cảnh báo, gửi cảnh báo đến DEH/DCS.
- Chuyển tiếp nguy hiểm (Chuyến đi): Kích hoạt trong sự kiện “Nguy hiểm”; tiếp điểm khô (NO/NC), được nối cứng với ETS/van đóng nhanh.
- Trạng thái Rơle: Thường đóng (NC), mở khi ngắt (NO), được thiết kế an toàn.
6. Tự chẩn đoán và bỏ qua lỗi
- Lỗi cảm biến: Hở mạch/đoản mạch/tín hiệu bất thường → Thẻ tương ứng sẽ tự động bỏ qua cảm biến và bị loại khỏi việc biểu quyết.
- Lỗi thẻ: CPU / nguồn điện / giao tiếp bất thường → Thẻ này bị bỏ qua và hai thẻ còn lại hoạt động ở chế độ 1oo2.
- Cảnh báo lỗi: Tín hiệu bỏ qua được gửi đến DEH để cảnh báo nhân viên bảo trì; hệ thống không ngắt.
III. Logic biểu quyết "Hai trên ba" (Cấp độ phần cứng, Không có độ trễ phần mềm)
1. Vận hành bình thường (RPM < 3.300):
- 3 cảm biến → Thu thập dữ liệu độc lập bằng 3 thẻ → RPM bình thường → Tất cả rơle “Nguy hiểm” đều cấp điện (NC đã đóng).
- Mạch ngắt: Các tiếp điểm NC của rơ le “Nguy hiểm” trên 3 thẻ mắc nối tiếp → Mạch đóng → Đã thiết lập dầu an toàn → Thiết bị hoạt động bình thường.
2. Tốc độ thẻ đơn (1 thẻ ≥ 3300 vòng/phút):
- Một thẻ duy nhất phát hiện tốc độ quá mức → Rơle nguy hiểm trên thẻ đó mở ra.
- Chỉ kích hoạt 1 thẻ → Không đáp ứng điều kiện 2oo3 → Chuyến đi chung không được kích hoạt → Thiết bị tiếp tục hoạt động.
- Cảnh báo bằng một thẻ sẽ được gửi đến CCS như một lời nhắc nhở để ngăn chặn các chuyến đi sai lầm.
3. Chạy quá tốc độ trên hai thẻ trở lên (2 thẻ ở tốc độ ≥3.300 vòng/phút):
- Thẻ thứ hai cũng phát hiện quá tốc độ → Điều kiện 2oo3 được đáp ứng.
- Rơ-le “Nguy hiểm” trên cả hai thẻ mở đồng thời → Mạch nối tiếp bị đứt → Áp suất dầu an toàn giảm → Van đóng nhanh/van hơi chính đóng.
- Thời gian phản hồi toàn chuỗi 30 ms, vượt xa PLC/DCS (200–500 ms).
4. Chuyến đi khó khăn cuối cùng ( ≥3.420 vòng / phút):
Nếu bất kỳ thẻ nào phát hiện ≥3.420 vòng/phút → rơle cứng bên trong của thẻ sẽ kích hoạt trực tiếp, bỏ qua quá trình biểu quyết để buộc ngắt. Đây đóng vai trò là tuyến phòng thủ cuối cùng chống lại tốc độ quá cao (ví dụ: giảm tải không kiểm soát).
IV. Cấu hình có dây cứng (Mạch 2oo3—Phải chính xác)
1. Dây tiếp điểm rơ-le (An toàn-Quan trọng)
- Rơle nguy hiểm trên mỗi thẻ: NC (Thường đóng), NO (Thường mở), COM (Thường đóng).
- Mạch hai phần ba: Các tiếp điểm NC từ 3 thẻ mắc nối tiếp → một đầu nối với 24 VDC, đầu còn lại nối với cuộn dây ngắt ETS/van điện từ đóng tốc độ.
- Nguyên tắc: Thường đóng, mở khi ngắt, tuân thủ nguyên tắc an toàn.
2. Trao đổi tín hiệu (Có dây + Giao tiếp) sang DEH/DCS
- Kết nối cứng: Cắt các tiếp điểm khô, các tiếp điểm báo động khô, lỗi thẻ / bỏ qua các tiếp điểm khô.
- Giao tiếp: Tốc độ thời gian thực, tốc độ cao nhất, nguyên nhân chuyến đi đầu tiên, trạng thái thẻ.
- Từ DEH/DCS Hardwired: Tín hiệu đặt lại, tín hiệu cho phép kiểm tra.
- Giao tiếp: Trạng thái hoạt động của thiết bị, điểm đặt tốc độ.
V. Quy trình kích hoạt và đặt lại
1. Quy trình kích hoạt vượt tốc:
- Tốc độ ≥ 3300 vòng/phút → Được phát hiện bởi 2 thẻ trở lên → Được thông qua bởi cuộc bỏ phiếu năm 2003.
- Rơle 2 thẻ “Nguy hiểm” mở → Mạch dây cứng mở → Van điện từ ETS kích hoạt.
- Giảm áp suất dầu an toàn → Đóng nhanh van hơi chính / van điều chỉnh / van đóng nhanh → Tắt thiết bị.
- Nhật ký hệ thống 3500: Thẻ kích hoạt đầu tiên, tốc độ tối đa, thời gian hành động, nguyên nhân lỗi.
- Khóa liên động DEH: Khóa liên động, giảm áp, van chống tăng áp mở hoàn toàn, báo động bật lên.
2. Quy trình đặt lại:
- Xác nhận tắt thiết bị, tốc độ ở mức 0 và xóa lỗi.
- Thiết lập lại cứng cục bộ: Thiết bị đầu cuối ngắn mạch RST/COM trên 3500/53 (thiết lập lại độc lập cho mỗi thẻ).
- Sau khi thiết lập lại: Rơle “Nguy hiểm” được cấp điện → mạch cứng được cấp điện → dầu an toàn được thiết lập lại → được phép khởi động.
- Việc đặt lại phần mềm từ xa bị cấm: phải được thực hiện cục bộ để tránh việc đặt lại do vô tình.
VI. Xử lý các tình trạng bất thường điển hình (Ngăn chặn các chuyến đi sai/Không thể chuyến đi)
- Mạch hở cảm biến đơn: Bỏ qua thẻ tương ứng → hai thẻ còn lại kích hoạt 1oo2 → không ngắt.
- Lỗi phần cứng thẻ đơn: Tương tự như trên → Không ngắt.
- Hai đầu dò bị hỏng đồng thời: đáp ứng điều kiện 2oo3 → Ngắt.
- Nhiễu điện từ: Báo động sai trên một thẻ → Bỏ qua → Không ngắt.
VIII. Bản tóm tắt:
Khóa liên động 3500/53 “Ba đầu vào, hai đầu ra” là giải pháp bảo vệ quá tốc độ dự phòng SIL 3, cấp độ phần cứng. Thông qua việc thu thập dữ liệu độc lập từ ba thẻ, biểu quyết phần cứng 2003 và cắt trực tiếp bằng dây cứng, nó đảm bảo không bị vấp trên một lỗi duy nhất, đảm bảo bị vấp trên một lỗi kép và phản hồi ở mức mili giây. Nó hoàn toàn tuân thủ các tiêu chuẩn API 670/612 và đóng vai trò là tuyến phòng thủ mạnh mẽ cuối cùng chống lại hiện tượng chạy lệch trong các máy nén/tua bin lớn.
