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Woodward UNIT-PROTECH-GII 8237-1597

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详情介绍

Woodward UNIT-PROTECH-GII 8237-1597 是伍德沃德(Woodward)公司 ProTech GII 系列 中的一款关键的数字式、可编程、三重模块冗余(TMR)保护继电器模块。它专为燃气轮机、蒸汽轮机、压缩机和大型发动机等高速旋转机械提供独立、超高可靠性的安全停机保护,是其整体 UNIT-PROTECH-GII 保护系统 的核心逻辑处理单元,负责持续监测关键危险参数,并在超限时触发最终的、不可逾越的停机动作。

应用场景:

在北美某大型天然气管道的关键增压站,一台30兆瓦的燃气轮机驱动离心式压缩机日夜不停运转,将天然气加压输送至数千公里外。任何非计划停机或机械故障都会导致巨大的输气损失和潜在的安全风险。为此,该机组配备了一套独立于主调速控制系统(如Woodward 505)的 Woodward UNIT-PROTECH-GII 保护系统。其核心 8237-1597 TMR模块,持续接收来自三套独立的振动探头、位移传感器、超速开关和轴承温度传感器的信号。它内部运行着经过TÜV认证的、固化的保护逻辑(如“三取二”表决)。当监测到转子轴振动达到危险阈值时,三个冗余通道会独立进行判断,只要任意两个通道表决通过,8237-1597 就会毫不犹豫地输出一个硬接线、高可靠性的停机信号,直接动作于燃料切断阀和跳闸继电器,迫使机组在数十毫秒内安全停机,从而避免因转子碰磨导致的灾难性设备损毁和可能的天然气泄漏事故。

核心参数速览:

主要参数
数值/说明
产品型号
8237-1597 (通常指UNIT-PROTECH-GII系统中的一个核心处理器或I/O模块卡件)
制造商
Woodward, Inc.
产品类别
三重模块冗余(TMR)可编程安全保护系统模块
安全完整性等级
设计符合 IEC 61508 / IEC 61511,可实现 SIL 2 / SIL 3 等级的保护功能
冗余架构
硬件三重化(TMR),支持“二选一(1oo2)”或“三选二(2oo3)”表决逻辑
输入类型
支持模拟量(4-20mA, 热电偶, RTD)和数字量(干触点)输入,用于连接各类保护传感器
逻辑处理
基于可配置的、固化的保护功能块(如超速、振动高、温度高、压差低等)
输出能力
多重安全继电器输出,用于驱动停机电磁阀、报警器、并指示跳闸原因(首出)
诊断功能
完备的在线自诊断,包括通道差异检测、传感器回路监测、硬件故障检测等
通信接口
支持Modbus RTU/ TCP/IP等协议,用于状态监控、事件记录和参数整定(需通过安全网关)
工作电源
冗余24 VDC 或 125 VDC 电源输入,确保供电高可用性
环境规格
坚固的工业设计,宽工作温度范围,高抗电磁干扰(EMI)能力
认证
通常具有 TÜV 等功能安全认证及主要地区的防爆认证(如ATEX, IECEx)

技术原理与创新价值:

Woodward UNIT-PROTECH-GII 8237-1597 的设计哲学是 “失效安全”“绝对可靠”,其创新点完全围绕这一核心展开。
  • 创新点1:硬件三重化冗余与同步表决技术
    这是其可靠性的基石。模块内部包含三个完全独立的、物理隔离的微处理器通道,每个通道拥有独立的电源、输入电路和输出继电器。三个通道同步执行相同的保护算法,并对输出进行“三取二”硬件表决。这意味着任何单一通道的硬件故障、软件错误或瞬态干扰都不会导致保护误动或拒动,系统仍能正确执行保护功能,实现了极高的安全可用性和可靠性。
  • 创新点2:固化的安全逻辑与防篡改设计
    与通用PLC不同,8237-1597 的保护逻辑基于经过严格验证和认证的固件功能块(如超速检测、加速度保护、振动保护等)。用户通过专用配置软件(如 ProTech GII Configuration Tool)对这些功能块进行参数整定和逻辑连接,但无法修改底层核心算法。这种设计从根本上防止了因编程错误而引入的安全风险。所有配置修改都需要严格的权限管理和电子签名,确保变更的可追溯性。
  • 创新点3:全面的在线诊断与首出故障记忆
    模块持续进行自我诊断和通道间交叉比较。它能检测出输入信号断线、短路、超出量程,以及内部通道的通信故障、处理器故障等。一旦检测到差异或故障,会立即发出维护报警,但不会引起误跳闸(基于表决逻辑)。同时,其“首出”(First Out)故障记录功能,能在多参数同时达到跳闸值时,精确锁定并记录最先触发跳闸的那个参数,为事故根源分析提供了至关重要的信息。

应用案例与行业价值:

在欧洲某联合循环电厂,其燃气轮机在经历一次大修后启动,Woodward UNIT-PROTECH-GII 系统(含 8237-1597 模块)突然发出“轴承温度高”预报警并随后触发跳闸。检查发现,三个轴承温度RTD中的一个在新安装时接线存在虚接,导致该通道读数异常偏高。由于 ProTech GII 的“三取二”逻辑,系统并未因这个单一传感器故障而误跳闸(在预报警阶段)。然而,在随后的暖机过程中,真实的轴承温度因润滑油流量不足而开始缓慢上升,另外两个正常的RTD通道监测到了这一真实危险,并在达到跳闸设定值时,与那个故障通道的异常读数共同触发了“二取一”有效表决,执行了正确跳闸。事后分析,8237-1597 的诊断日志清晰记录了第一个RTD的“开路故障”报警和随后的真实温度跳闸序列。电厂安全经理表示:“ProTech GII 和它的核心模块 8237-1597 不仅阻止了一次潜在的轴瓦烧毁事故(价值数百万欧元),更重要的是,它用无可辩驳的数据告诉我们发生了什么以及发生的顺序。这让我们能精准地纠正安装错误并解决根本的油路问题,而不是在猜测和争论中浪费时间。它是我们安全文化的物理体现。”

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相关产品组合方案:

Woodward UNIT-PROTECH-GII 8237-1597 作为保护系统的“大脑”,需要与以下“感官”和“肢体”构成一个完整的、独立的保护回路:
  • 三重化传感器:如 Bently Nevada 3300 系列的三冗余振动/位移探头、三支PT100温度传感器,为TMR系统提供独立源信号。
  • 专用传感器接口模块:ProTech GII系统内用于连接和调理振动、转速、温度等信号的专用I/O卡件。
  • 电源分配与冗余模块:为整个保护系统提供高可靠性的冗余电源。
  • 跳闸继电器模块:由 8237-1597 控制的高可靠性、强触点输出继电器,直接驱动现场停机设备。
  • 首出报警与显示模块:用于就地显示跳闸原因和系统状态。
  • 工程师站与配置软件:安装有 ProTech GII Configuration Tool 的专用笔记本电脑,用于离线/在线配置和诊断。
  • 安全通信网关:用于将保护系统的只读状态信息(非控制)安全地传输到全厂DCS或历史数据库。
  • 测试与旁路模块:允许在不影响保护功能的前提下,对单个通道或传感器进行在线测试。

安装维护与全周期支持:

Woodward UNIT-PROTECH-GII 系统的安装、配置和维护必须由经过Woodward原厂专门功能安全培训的工程师执行。安装需确保严格的接地、信号隔离和电源冗余。配置完成后,必须依据安全生命周期管理要求,进行完整的工厂验收测试(FAT)现场验收测试(SAT),模拟各种故障和跳闸场景,验证逻辑正确性和表决功能。


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