اولین سیستم کنترل توربین بومیسازیشده در ایران: آشنایی با Mark VI
اولین سیستم کنترل توربین بومیسازیشده در ایران: آشنایی با Mark VI
آشنایی با Mark VI
در صنعت برق و نفت، سیستمهای کنترل توربین نقش حیاتی در تضمین ایمنی، بهرهوری و پایداری نیروگاهها دارند. شرکت پارس پرداز بهعنوان اولین تولیدکننده سیستم کنترل توربین ایران با بومیسازی و توسعهٔ کامل سیستم GE Mark VI، گام مهمی در خودکفایی این حوزه برداشته است. این مقاله بهصورت جامع به معرفی ویژگیهای فنی Mark VI و مزایای بومیسازی این سیستم میپردازد.
معرفی سیستم کنترل توربین بومیسازیشده
سیستمهای کنترل توربین خارجی، هرچند پیشرفته هستند، اما وابستگی به تأمینکنندگان خارجی و هزینههای بالای پشتیبانی باعث شدهاند که بسیاری از نیروگاهها به دنبال راهحلهای بومی باشند. پارس پرداز با تولید سیستم کنترل توربین بومی Mark VI، اولین شرکت ایرانی است که توانسته این فناوری پیچیده را بهصورت کامل داخل کشور مهندسی کند. در نتیجه، نیروگاهها برای نصب، تعمیر و بهروزرسانی سیستمهای کنترل خود به خارج وابسته نیستند و هزینهها و زمان توقف تولید بهطور چشمگیری کاهش مییابد.
در این پروژه، از تجربیات سیستم GE Mark VI و استانداردهای جهانی استفاده شده و تمامی اجزا از سختافزار تا نرمافزار با نیازهای نیروگاههای ایرانی سازگار شدهاند. علاوه بر این، تیم مهندسی پارس پرداز امکانات آموزشی و خدمات پشتیبانی محلی ارائه میدهد تا کاربران بتوانند بهراحتی از این فناوری استفاده کنند.
بررسی اجزای اصلی و قابلیتهای سیستم GE Mark VI
کنترلر UCV و بستر سختافزاری
قلب سیستم Mark VI، کنترلر UCV است. این کنترلر یک رایانه تکبردی (SBC) 6U با یک یا دو شکاف است که کد کاربردی توربین را اجرا میکند. کنترلر در رک VME نصب میشود و از سیستم عامل QNX برای فراهمکردن عملکرد زمانواقعی با سرعت و قابلیت اطمینان بالا استفاده میکند. سه پورت ارتباطی، اتصال به رابطهای عملیاتی و مهندسی را فراهم میکنند: دو اتصال اترنت برای ارتباط با سیستمهای HMI و کنترل همتا و یک پورت RS‑2‑332 برای ارتباط با سیستمهای کنترل توزیع شده (DCS). این بستر سختافزاری به راحتی قابلیت اجرا بر روی انواع توربینهای بخار و گاز را دارد و در نسخههای مختلف UCVE، UCVF و UCVG در دسترس است.
تابلوها و بردهای ورودی/خروجی
سیستم Mark VI مجموعهای کامل از بردهای ورودی/خروجی دارد که اندازهگیری و کنترل تمام پارامترهای حیاتی توربین را امکانپذیر میکنند. برای توربینهای کوچک، سیستم بهصورت ساده و فشرده طراحی شده است تا هزینه و فضای مورد نیاز کاهش یابد؛ بردهای کوچک DINریل بهجای بردهای بزرگ Tنوع استفاده میشوند و مستقیماً به شاسی کنترل متصل میگردند. این بردها علاوهبر سادگی، نیاز به شبکه IONet را حذف کرده و ارتباط با پردازندههای I/O را بهصورت مستقیم برقرار میکنند. در همهٔ بردهای DIN، ویژگیهای سیگنالشرطی مشابه بردهای Tنوع است، اما تعداد ورودی و خروجیها و نحوهٔ زمینکردن متفاوت بوده و سیستم TMR را پشتیبانی نمیکنند.
معماری تکماژول و سهماژول (Simplex و TMR)
سیستم Mark VI برای فراهم کردن تعادل بین هزینه و قابلیت اطمینان، از دو معماری Simplex و Triple Modular Redundant (TMR) پشتیبانی میکند. در معماری Simplex، یک کنترلر و مجموعهای از بردها کافی است؛ این ساختار برای توربینهای کوچک مناسب است و هزینه را کاهش میدهد. اما برای کاربردهای حساس، معماری TMR ورودیها را به سه رک مجزا (R، S و T) توزیع میکند و خروجیها را بهصورت میانگین انتخاب میانه تولید میکند. این طراحی باعث میشود در صورت خرابی یک برد یا ماژول، سیستم بدون توقف به کار ادامه دهد. در بردهای خروجی VAOC نیز همین روش اعمال میشود و جریان خروجی نهایی با انتخاب میانهٔ سه جریان تولید میشود.
عملکرد زمانواقعی و سرعت پردازش
کنترلر Mark VI توانایی اجرای تا ۱۰۰٬۰۰۰ rung یا بلوک در ثانیه را دارد که برای کنترل سریع توربینهای بخار و گاز ضروری است. استفاده از وقفههای ساعت خارجی امکان همزمانسازی دقیق با برد ارتباطی VCMI را فراهم میکند و دقت همزمانی را به ±۱۰۰ میکروثانیه میرساند. چنین قدرت پردازشی، واکنش سریع به تغییرات سرعت و بار توربین و اجرای الگوریتمهای پیشرفته کنترل را میسر میکند.
ارتباطات و یکپارچگی سیستم
دو پورت اترنت، ارتباط با شبکه صنعتی و سیستمهای مانیتورینگ را فراهم کرده و امکان اجرای پروتکلهایی مانند Modbus یا Ethernet Global Data (EGD) را میدهد. پورتهای RS‑2‑332 نیز برای پیکربندی اولیه و ارتباط با سیستمهای قدیمی به کار میروند. این انعطافپذیری باعث میشود Mark VI به آسانی در کنار سایر تجهیزات کنترلی قرار بگیرد و دادهها را با سیستمهای DCS و HMI به اشتراک بگذارد.
رایگیری و افزونگی در TMR
در معماری سهماژول (TMR)، ورودیها توسط سه کنترلر خوانده شده و با استفاده از الگوریتم رأیگیری، مقدار صحیح انتخاب میشود؛ خروجیها نیز به همین روش تولید میگردند. بهاین ترتیب، خرابی یا انحراف یک سنسور یا برد خروجی باعث توقف سیستم نمیشود. مزیت دیگر این است که نرمافزار کاربردی را میتوان بهصورت آنلاین و بدون نیاز به راهاندازی مجدد اصلاح کرد، که انعطافپذیری بینظیری در شرایط عملیاتی فراهم میکند.
تشخیص خطا و قابلیت تعمیر
سیستم Mark VI دارای امکانات تشخیصی پیشرفته است. در صورت بروز خطا در کنترلر، چراغهای وضعیت متوقف میشوند و کد خطا تولید میشود؛ همچنین یک هشدار تشخیصی در نرمافزار Toolbox نمایش داده میشود. این قابلیت، عیبیابی سریع و کاهش زمان خاموشی را ممکن میسازد. علاوه بر این، ماژولهای کنترل و بردهای VME در رکهای مختلف قرار میگیرند و تعویض آنها بدون خاموشکردن سیستم انجام میشود.
مزایای بومیسازی و اهمیت توسعه سیستم کنترل توربین بومی
توسعهٔ سیستم کنترل توربین بومی توسط پارس پرداز نهتنها موجب استقلال صنعتی میشود، بلکه مزایای فراوانی نیز به همراه دارد. در ادامه برخی از مهمترین مزایا آمده است:
کاهش وابستگی و هزینهها: با تولید داخل، نیاز به واردات تجهیزات و قطعات یدکی کاهش یافته و هزینههای ارزی و زمان انتظار به حداقل میرسد.
پشتیبانی و خدمات محلی: تیم مهندسی ایرانی، خدمات نصب، آموزش و تعمیر را سریعتر و با هزینه کمتر نسبت به شرکتهای خارجی ارائه میدهد.
بهبود قابلیت اطمینان: سیستم بومی ضمن حفظ ویژگیهای اصلی Mark VI مانند TMR و سیستم عامل زمانواقعی، با شرایط عملیاتی و استانداردهای داخلی سازگار شده و دوام و پایداری بیشتری دارد.
امکان توسعه و سفارشیسازی: نرمافزار و سختافزار سیستم بومی قابلیت اصلاح و ارتقا بر اساس نیازهای خاص نیروگاهها و صنایع ایرانی را دارد.
جمعبندی
سیستم کنترل توربین بومی پارس پرداز با الهام از GE Mark VI، اولین نمونهی تمامایرانی یک سامانهٔ کنترل توربین است. این سیستم با بهرهگیری از معماری مدولار، سیستم عامل زمانواقعی QNX، پشتیبانی از Simplex و TMR، و قابلیتهای تشخیص خطای پیشرفته، استانداردهای بینالمللی را برآورده میکند. بومیسازی این فناوری ضمن افزایش قابلیت اطمینان و کاهش هزینهها، موجب ارتقای توان فنی کشور و پشتیبانی از صنایع داخلی میشود.
اگر به دنبال راهحلی مطمئن برای کنترل توربین در نیروگاه یا صنایع خود هستید، سیستم کنترل توربین بومی پارس پرداز با تکیه بر تجربهٔ Mark VI و تطبیق با نیازهای محلی، یکی از بهترین گزینهها است. برای دریافت اطلاعات بیشتر یا مشاورهٔ تخصصی، با ما تماس بگیرید.