Woodward UNIT-PROTECH-GII 5437-2125 是伍德沃德（Woodward）公司 ProTech-GII 系列安全保护系统中的核心三重模块化冗余（TMR）处理单元。它专为燃气轮机、蒸汽轮机和大型往复式发动机提供最高等级（SIL 3 / API 670） 的机械保护和安全停机功能，通过硬件和软件层面的三重冗余设计，确保在任何单一故障甚至某些多重故障下，系统仍能正确执行安全联锁逻辑，是保障重大动力资产与人员安全的“终极安全大脑”。
应用场景：
在北海的一座海上石油平台上，一台为全平台供电的30MW航空衍生型燃气轮机正全速运行。突然，润滑油压力因管路泄漏开始缓慢下降。安装在机组上的三个独立压力变送器将信号同时送入 Woodward UNIT-PROTECH-GII 5437-2125 保护模块的三个独立输入通道。模块内部的三套处理器并行运算，采用“三取二”表决逻辑。当两路或以上通道确认压力低于安全阈值时，模块无视可能存在的单一路传感器或处理通道故障，毫无延迟地发出高可靠性的停机指令，触发燃料阀紧急关闭，使机组安全停车，避免了因轴承缺油而导致的灾难性“烧瓦”事故。5437-2125 在此过程中，不仅做出了“停”的决策，更通过其内置的、经独立认证的安全逻辑，确保了该决策的绝对正确性与不可篡改性，将一次重大设备损坏和潜在的生产全停风险消弭于无形。
核心参数速览：
主要参数 | 数值/说明 |
|---|
完整产品型号 | UNIT-PROTECH-GII 5437-2125 |
制造商 | Woodward |
产品系列 | ProTech-GII (第二代专业保护系统) |
系统架构 | 三重模块化冗余 (TMR)， 硬件和处理器完全独立三通道。 |
安全完整性等级 | 最高可达 SIL 3 (IEC 61508/ IEC 61511) / API 670 标准要求。 |
处理器核心 | 三个独立的、同步运行的微处理器，执行相同的应用程序。 |
表决机制 | 对所有关键输入、逻辑处理和输出进行实时硬件三取二（2oo3）表决。 |
输入类型 | 支持模拟量 (4-20mA, 热电偶, RTD) 和数字量 (触点) 输入，均为三通道独立隔离。 |
输出类型 | 三重冗余的安全继电器输出，用于驱动紧急停机阀（ESD）、燃料切断阀等最终执行元件。 |
通信接口 | 通常配备用于工程配置、监控和事件记录的Modbus TCP/IP以太网接口，以及用于系统间通信的接口。 |
诊断与自检 | 连续、广泛的在线自诊断，覆盖处理器、内存、I/O通道、电源、通信等，诊断覆盖率 >99%。 |
事件顺序记录 | 高分辨率（通常<1ms）事件顺序记录（SOE），精确记录所有报警与停机事件的时序。 |
工作温度 | -40°C 至 +70°C， 满足严苛的工业与户外环境。 |
认证 | 获得 TÜV Rheinland 等权威机构的 SIL 3 安全认证。 |
技术原理与创新价值：
创新点1：经认证的硬件三重冗余（TMR）安全架构。 Woodward UNIT-PROTECH-GII 5437-2125 的核心是其获得TÜV SIL 3认证的TMR架构。系统包含三个完全独立的、从传感器输入到最终继电器输出的物理通道。三个处理器同步执行相同的安全逻辑程序，并对所有中间和最终结果进行实时硬件比较和表决。只有当至少两个通道达成一致时，输出指令才会被执行。这种设计确保了：1) 安全性：任何单点故障（包括一个处理器宕机、一条输入信号线断裂、一个输出继电器卡死）都不会导致安全功能失效；2) 可用性：在单点故障发生时，系统仍能继续正常运行（降级为2oo2模式），并报告故障，允许在计划停机时维修，避免了不必要的非计划停机。
创新点2：卓越的诊断覆盖与故障容错能力。 该模块不仅仅依赖于冗余，更内置了极其强大的在线诊断功能。它在每个扫描周期内，对处理器指令集、内存完整性、I/O电路、电源电压、通信链路等进行全面测试。诊断覆盖率远超普通控制系统。一旦检测到故障，模块能精确识别故障通道并将其隔离，同时通过剩下的两个健康通道继续保持安全保护功能。这种“故障安全”与“故障仍可运行”的结合，提供了无与伦比的可靠性与可用性。
创新点3：强大而灵活的工程与监控工具。 通过Woodward专用的 ProTech-GII Configuration Studio 软件，工程师可以采用符合IEC 61131-3标准的图形化语言（如功能块图FBD）进行安全逻辑编程。软件内置了丰富的、经过安全认证的功能块库。系统还提供详细的诊断信息、实时趋势、高精度的事件顺序记录（SOE），以及完整的审计跟踪功能，满足了过程工业对安全系统可验证性、可追溯性的严格要求。
应用案例与行业价值：
案例：液化天然气（LNG）工厂大型燃气轮机驱动压缩机组保护系统升级。
某大型LNG工厂的燃气轮机驱动压缩机组原保护系统为继电器逻辑，已运行超过20年，存在可靠性下降、维护困难、无自诊断功能等风险。工厂决定升级至符合SIL 3标准的数字式安全系统。
应用流程： 选用 Woodward UNIT-PROTECH-GII 5437-2125 作为新保护系统的核心。将原有的超速、振动高、排气温度高、火焰熄灭等所有关键停机信号，通过三重化传感器或表决电路接入该模块。使用Configuration Studio软件，按照原安全逻辑和新的安全要求编制程序，并进行完整的工厂验收测试（FAT）。
带来的改进： 新系统投用后，保护动作的准确性和可靠性得到根本性提升。其强大的SOE功能帮助工程师在一次因电网波动引起的疑似误停机事件中，在数分钟内精确定位了根源——一个外部继电器的瞬态故障，而非机组本身问题。工厂维护经理表示：“Woodward ProTech-GII 系统不仅给了我们SIL 3认证的安全保障，其透明的诊断和事件记录功能更是一大福音。它把‘黑箱’变成了‘玻璃箱’，让我们对机组的保护状态了如指掌，维护工作从被动抢修转向了预测性维护。”
相关产品组合方案：
构建一套完整的Woodward ProTech-GII安全保护系统，UNIT 5437-2125 作为主处理器，通常与以下组件协同工作：
ProTech-GII I/O模块：三重化的模拟量输入（AI）、数字量输入（DI）、数字量输出（DO）模块，扩展系统的信号处理能力。
三重化转速探测系统：如三个独立的磁电传感器（MPU）与信号调理器，为超速保护提供高可靠性输入。
工程师站与编程软件：安装有 ProTech-GII Configuration Studio 的笔记本电脑或工作站，用于编程、监控和诊断。
操作员界面：专用的触摸屏或通过通信接口连接的DCS/SCADA系统，用于状态显示、报警确认（但不能修改安全逻辑）。
安全继电器与最终执行元件：如紧急停机（ESD）电磁阀、燃料切断阀等，由系统的安全输出直接驱动。
冗余电源模块：为整个TMR系统提供高可用的、隔离的冗余电源。
机架与背板：用于安装所有处理器和I/O模块的硬件平台。
安装维护与全周期支持：
Woodward UNIT-PROTECH-GII 5437-2125 系统的安装、配置和验证必须由经过Woodward专门培训的合格安全系统工程师执行。这包括严格的硬件安装、接地、软件下载、逻辑测试和完整的安全验证测试（FAT/SAT），以确保所有安全功能按设计意图正确执行。
日常维护主要包括定期检查系统状态指示灯、查看诊断日志、验证电源冗余以及利用软件工具进行在线诊断测试。系统强大的自诊断功能可以提前预警潜在问题。
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