路径: 主页 > GB/T > 第178页 > GB/T 22137.2-2018 | 标准编号 | GB/T 22137.2-2018 (GB/T22137.2-2018) | | 中文名称 | 工业过程控制系统用阀门定位器 第2部分：智能阀门定位器性能评定方法 | | 英文名称 | Valve positioners for industrial process control systems -- Part 2: Methods of evaluating the performance of intelligent valve positioners | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N16 | | 国际标准分类 | 23.060; 25.040.40 | | 字数估计 | 42,429 | | 发布日期 | 2018-06-07 | | 实施日期 | 2019-01-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 22137.2-2018
Valve positioners for industrial process control systems--Part 2: Methods of evaluating the performance of intelligent valve positioners
ICS 23.060;25.040.40
N16
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 22137.2-2008
工业过程控制系统用阀门定位器
第2部分:智能阀门定位器
性能评定方法
2018-06-07发布
2019-01-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅴ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 2
4 设计评审 4
4.1 总则 4
4.2 定位器标识 4
4.2.1 总则 4
4.2.2 电源单元 4
4.2.3 主传感器/输入组件 5
4.2.4 辅助传感器组件 5
4.2.5 人机界面 5
4.2.6 通信接口 5
4.2.7 数据处理单元 5
4.2.8 输出子系统 5
4.2.9 外部功能 6
4.3 需要评审的功能和性能 7
4.3.1 检查表 7
4.3.2 报告 12
4.4 文本信息 12
5 性能试验 14
5.1 总则 14
5.2 性能试验的参比条件 14
5.2.1 概述 14
5.2.2 阀门特性 14
5.3 一般试验程序 15
5.3.1 试验配置 15
5.3.2 试验注意事项 16
5.4 初步观察和测量 17
5.4.1 总则 17
5.4.2 安装程序 17
5.4.3 组态程序 17
5.4.4 阀杆位置校准程序 17
5.4.5 阀杆位置整定程序 17
5.5 性能试验程序 18
5.5.1 总则 18
5.5.2 影响量的影响 21
6 其他事项 27
6.1 安全 27
6.2 外壳防护等级 27
6.3 电磁发射 27
6.4 改型 27
7 评定报告 27
附录A(规范性附录) 振动试验配置 29
附录B(资料性附录) 与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件 30
参考文献 33
前言
GB/T 22137《工业过程控制系统用阀门定位器》分为以下两部分:
---第1部分:气动输出阀门定位器性能评定方法;
---第2部分:智能阀门定位器性能评定方法。
本部分为GB/T 22137的第2部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分代替GB/T 22137.2-2008《工业过程控制系统用阀门定位器 第2部分:气动输出智能阀
门定位器性能评定方法》。与GB/T 22137.2-2008相比,主要变化如下:
---修改了标准名称;
---修改了规范性引用文件(见第2章,2008年版的第2章);
---修改了术语“配置”为“组态”(见3.2,2008年版的3.2);
---修改了术语“可配置性”为“组态能力”(见3.3,2008年版的3.3);
---修改了术语“组建”为“设置”(见3.6,2008年版的3.6);
---修改了术语“行程截断”为“行程截止点”(见3.7,2008年版的3.6);
---增加了评审功能检查表中对“双向作用型”的考虑方面(见表1);
---将“阀门诊断”“检查阀门诊断范围和工具”从可靠性操作部分调整至功能部分(见表1,2008年
版的4.2.1.4);
---删除了可靠性审评表中“不正确使用的检测”“用于降低前期故障的环境应力筛选”(见2008年
版的4.2.1.5);
---增加了失效保护特性表格(见表6);
---删除了“生产商支持”表格(见2008年版的4.2.1.6);
---修改了性能试验参比条件中动态测试和气流实验中气源压力的变化量(见5.2.1,2008年版的5.1);
---删除了执行机构的具体尺寸(见2008年版的表1、表2);
---删除了执行器行程的推荐值(见2008年版的5.1.1.2);
---修改了摩擦力条款中死区的大小(见5.2.2.7,2008年版的5.1.1.6)。
本部分使用重新起草法修改采用IEC 61514-2:2013《工业过程控制系统 第2部分:安装在执行机
构/阀门组合体上带气动输出的智能阀门定位器性能评定方法》。
本部分与IEC 61514-2:2013相比技术差异及其原因如下:
---关于规范性引用文件,本部分做了具有技术性差异的调整,以适应我国的技术条件,调整的情
况集中反映在第2章“规范性引用文件”中,具体调整如下:
● 用等同采用IEC 60068-2-1:2007的GB/T 2423.1-2008代替了IEC 60068-2-1:1990;
● 用等同采用IEC 60068-2-2:2007的GB/T 2423.2-2008代替了IEC 60068-2-2:1974;
● 用等同采用IEC 60068-2-78:2012的GB/T 2423.3-2016代替了IEC 60068-2-78:2001;
● 用等同采用IEC 60068-2-31:1982的GB/T 2423.7-1995代替了IEC 60068-2-31:1969;
● 用等同采用IEC 60050-351:2006的GB/T 2900.56-2008代替了IEC 60050(所有部分);
● 用等同采用IEC 60529:2013的GB/T 4208-2017代替了IEC 60529:1989;
● 删除了未规范性引用的IEC 61069、IEC 62098和IEC 61158;
● 增加了规范性引用的IEC 61508(所有部分)和IEC 61511(所有部分)。
本部分做了下列编辑性修改:
---修改了标准名称;
---增加了资料性附录B,列出与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件。
本部分由中国机械工业联合会提出。
本部分由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。
本部分起草单位:上海工业自动化仪表研究院有限公司、常熟市维特隆自动化仪表有限公司、常熟
市惠尔石化仪表有限公司、浙江派沃自控仪表有限公司、乐清市人民仪表有限公司、吴忠仪表有限责任
公司、西门子(中国)有限公司、浙江贝尔控制阀门有限公司、上海自动化仪表有限公司自动化仪表七厂、
杭州蓝圣阀门有限公司、中环天仪股份有限公司、深圳万讯自控股份有限公司、杭州良工阀门有限公司、
浙江瑞工电气科技有限公司、重庆川仪调节阀有限公司。
本部分主要起草人:李明华、张建伟、吴维君、徐志龙、王汉克、王剑、杨富江、冯晓平、林小克、叶林宋、
林权武、李强、谢晓辉、李展其、邵万岳、王炯、王嘉宁、钟盛辉。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB/T 22137.2-2008。
引 言
新型的过程测量和控制仪表,包括阀门定位器,多数都配有微处理器,采用数字化的数据处理和通
信方法和(或)人工智能,使这些仪表更加复杂,也带来可观的附加价值。
现在的智能阀门定位器已经不再是仅仅控制阀门的位置,在许多情况下还具有自检、执行机构/阀
门状态监测与报警等各种功能。新增的功能种类繁多,远非单一功能的“凸轮型”定位器可比。因此,与
准确度相关的性能试验,虽然仍然非常重要,但已不足以证明智能阀门定位器的灵活性、能力和设计施
工、安装、可维护性、可靠性和可操作性等方面的特点。
本部分所述的评定,同时考虑了硬件和软件的性能试验和设计评审。本部分的结构安排一定程度
上遵循了IEC/T S62098《基于微处理器仪表的评定方法》的框架。GB/T 22137.1所述的一些性能试验
仍然适用于智能阀门定位器。建议进一步阅读IEC 61069《工业过程测量和控制 系统评估中系统特
性的评定》。
工业过程控制系统用阀门定位器
第2部分:智能阀门定位器
性能评定方法
1 范围
GB/T 22137的本部分规定了单作用或双作用智能阀门定位器(以下简称:定位器)的性能评定方
法,旨在通过设计评审和试验来测试和确定智能阀门定位器的静态和动态性能、智能化程度和通信
能力。
本部分适用于接收标准模拟量电输入信号(见IEC 60381)和(或)经由数据通信链路传输的数字信
号并有气动输出的智能阀门定位器。按第3章的定义,智能阀门定位器是一种采用数据处理、决策生成
和双向通信等数字技术来实现其功能的仪表。它可以配备附加传感器和附加功能来支持其主要功能。
智能阀门定位器的性能试验需要将定位器安装和连接到配用的执行机构/阀门组合体上。由于定
位器的性能很大程度上取决于所使用的执行机构,因此组合体的一些特征参数,如:尺寸、行程、摩擦力
(回差)、填料函类型、弹簧组件和气动部分的气源压力宜精心选择和报告。
本部分所规定的评定方法旨在供测试实验室验证定位器的性能指标。建议定位器的制造商在早期
开发阶段就运用本标准。
本部分旨在给定位器的设计评定提供指导,为此提供了:
---按结构化方法评审智能阀门定位器硬件和软件设计的检查表;
---在不同环境条件和工作条件下测量和确定智能阀门定位器性能的试验方法;
---试验数据的报告方法。
当不要求或者不可能按本部分进行全面评定时,可进行必要的试验,并按本部分相关条款的规定报
告试验结果。在这种情况下,试验报告宜说明其中并不包含本部分所规定的全部试验项目。此外,还宜
提及被省略的项目,使报告的阅读者有一个清晰的概念。
本部分也适用于带微处理器但不具备双向通信功能的非智能阀门定位器,在这种情况下,性能评定
宜简化成限定的性能试验方案和简略的结构评审。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2423.1-2008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验A:低温(IEC 60068-2-
1:2007,IDT)
GB/T 2423.2-2008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验B:高温(IEC 60068-2-
2:2007,IDT)
GB/T 2423.3-2016 环境试验 第2部分:试验方法 试验Cab:恒定湿热试验(IEC 60068-2-
78:2012,IDT)
GB/T 2423.7-1995 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Ec和导则:倾跌与翻
倒(主要用于设备型样品)(IEC 60068-2-31:1982,IDT)
GB/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Fc:振动(正弦)
(IEC 60068-2-6:1995,IDT)
GB/T 2900.56-2008 电工术语 控制技术(IEC 60050-351:2006)
GB/T 4208-2017 外壳防护等级(IP代码)(IEC 60529:2001,IDT)
GB 4793.1-2007 测量、控制和试验室用电气设备的安全要求 第1部分:通用要求(IEC 61010-
1:2001,IDT)
GB/T 16842-2016 外壳对人和设备的防护 检验用试具(IEC 61032:1997,IDT)
GB/T 18268.1-2010 测量、控制和实验室用的电设备 电磁兼容性要求 第1部分:通用要求
(IEC 61326-1:2005,IDT)
GB/T 18271.1-2017 过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序 第1部分:总则
(IEC 61298-1:2008,IDT)
GB/T 18271.2-2017 过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序 第2部分:参比条件下
的试验(IEC 61298-2:2008,IDT)
GB/T 18271.3-2017 过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序 第3部分:影响量影响
的试验(IEC 61298-3:2008,IDT)
GB/T 18271.4-2017 过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序 第4部分:评定报告的
内容(IEC 61298-4:2008,IDT)
GB/T 22137.1-2008 工业过程控制系统用阀门定位器 第1部分:气动输出阀门定位器性能评
定方法(IEC 61514:2000,IDT)
IEC 60534-1 工业过程控制阀 第1部分:控制阀术语和总则(Industrial-processcontrol
IEC 61000-4-11 电磁兼容 第4-11部分:试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗
IEC 61499(所有部分) 功能块(Functionblocks)
IEC 61508(所有部分) 电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全(Functionalsafetyof
CISPR11 工业、科学和医疗(ISM)射频设备 骚扰特性 限值和测量方法(Information
3 术语和定义
GB/T 22137.1-2008和GB/T 2900.56-2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
以微处理器技术为基础,采用数字化技术进行数据处理、决策生成和双向通信的位置控制器。
注1:智能阀门定位器可以配备附加传感器和附加功能来支持其主要功能。
注2:本标准仅考虑GB/T 22137.1-2008的3.1定义的具有气动输出信号的定位器。输入信号可以是电流、电压、
或者通过现场总线传送的数字信号。
注3:对于带微处理器但不具备双向通信功能的非智能阀门定位器,其评定简化成限定范围的性能试验和简略的结
构评审。
3.2
组态 configuring
实现一个特定应用所要求功能的过程。
3.3
组态能力 configurability
定位器能够配备多种功能以实现各种应用的程度。
3.4
校准 calibration
为了得到规定的输入/行程特性而将行程范围调整到所要求值的过程。
注1:所调整的行程既可以从一个终端到另一个终端,也可以从一个终端到两者之间的值,由阀门制造商规定。
注2:有些定位器具备自动调整行程范围的程序,这可以被称为“自动校准”。
3.5
整定 tuning
为某一特定应用调整各种控制参数的过程。
注:阀杆整定步骤可以采取“反复试验”法,也可以由制造商提供专用自动程序,这通常称为自整定。
3.6
设置 set-up
为了优化对某一特定执行机构/阀门组合体的控制而组态、校准和整定阀门定位器的过程。
3.7
行程截止点 travelcut-off
接近特征曲线末端(最高或最低)的点,在该点,定位器迫使阀门到达相应的机械挡块(全开或
全关)。
3.8
行程时间 stroketime
在一组规定条件下,在两个不同位置间作行程运动所需要的时间。
3.9
死区 deadband
输入变量的变化不至引起输出变量有任何可察觉变化的有限数值区间。
3.10
工作模式 operatingmode
定位器的选定工作方式。
3.11
设定点 setpoint
设置被控变量(行程)预期值的输入变量。
注:输入变量可来自模拟信号源(mA或V)、数字信号源(现场总线),或者本地键盘输入。
3.12
平衡压力 balancepressure
稳态条件下,双作用执行机构对称腔室的平均压力。
注:平衡压力以定位器气源压力的百分数表示,以便估算双作用系统的稳定度。
4 设计评审
4.1 总则
本章的观测数据应以定位器随机文件以及制造商自愿公开的文献资料(手册、说明书等)为依据,不
应包含机密信息。
设计评审旨在按结构识别和明确定位器的功能和能力。由于定位器有各种各样不同的设计,评审
应按结构详细说明定位器的:
---物理结构;
---功能结构。
4.2通过识别硬件模块和运行域及环境域的输入/输出模块来指导评估人员描述定位器的物理
结构。
之后,用4.3的检查表来描述功能结构。该检查表给出了有关问题的结构框架,这些问题应由评估
人员通过适当数量的定性和定量试验加以解决。
4.2 定位器标识
4.2.1 总则
基于以下考虑,结构化标识过程应形成被试定位器方框图和简要描述并形成评估报告。重要细节
可采用照片或图纸来说明。
如图1所示,定位器可以具有下列主要物理模块以及与外部连接的能力。
图1 定位器组态模型
4.2.2 电源单元
可能存在需要单独连接交流电源或直流电源的定位器。但大多数定位器由“回路供电”,即设定点
为模拟量(mA)的定位器可以通过电流输入获得电源,设定点为数字信号的定位器可通过现场总线获
得电源。
4.2.3 主传感器/输入组件
主传感器/输入组件是定位器中连接模拟量设定点并接受执行机构/阀门组合体(阀杆运动)反馈信
号的部件,用来支持定位器的主要功能。组件的某些部分有可能分布在定位器内部的不同物理位置。
在接受数字设定点的定位器中,不存在图1所示的电流输入,反馈信号由定位器与阀杆之间的机械接口
(连杆)产生。
4.2.4 辅助传感器组件
辅助传感器组件是用于与主传感器/输入组件集成的电子部件,许多定位器都在气动输出回路中装
有压力传感器,在电子部件外壳内装有温度传感器,这些传感器的输出信号可用于阀杆位置控制算法。
为了保护和监控阀门的状态,定位器可配备其他传感器。定位器还可以配备开关数字输入电路。
4.2.5 人机界面
只有当定位器所产生的数据可与外界交流时,才可以归类为智能型定位器。人机界面是重要通信
工具,......
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