【国家标准(GB)】 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

ICS25.040
中华人民共和国国家标准
GB/T22137.1--2008/IEC61514:2000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
Valve positioners for use in industrial-process control system-Part1:Methods of evaluating the performance ofvalvepositionerswithpneumaticoutputs（IEC61514:2000,IDT）
2008-06-30发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-01-01实施
范围和目的
2规范性引用文件
3术语和定义
4通用试验条件
4.1环境试验条件
4.2供源条件
5通用试验程序
5.1试验设备
5.2试验方法
试验注意事项
基本试验布局
初始设置
试验程序
增益特性
行程特性
与精确度有关的试验
流量数据：
影响量的影响·
输入过载
加速寿命试验
动态响应
其他事项
外壳的防护等级
文档信息
日常维修和调节
修理·
防护处理
设计特征
工具和设备
试验报告和文档
GB/T22137.1—2008/IEC61514:200010
GB/T22137.1—2008/IEC61514:2000GB/T22137《工业过程控制系统用阀门定位器》分为以下两部分：一一第1部分：气动输出阀门定位器性能评定方法；一第2部分：气动输出智能阀门定位器性能评定方法。本部分为GB/T22137的第1部分。本部分等同采用IEC61514：2000《工业过程控制系统气动输出阀门定位器性能评定方法》（英文版）。
为便于使用，根据GB/T1.1一2000《标准化工作导则IEC61514：2000做了下列编辑性修改：a）删除了IEC61514：2000的前言；b）凡有“IEC61514”的地方改为\GB/T22137.1”；c）“本标准”改为“本部分”；d）用小数点“，\代替作小数点的逗号“,”；第1部分：标准的结构和编写规则》，对e)
标准名称由《工业过程控制系统气动输出阀门定位器性能评定方法》改为《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》。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和控制标准化技术委员会第一分技术委员会归口。本部分起草单位：西南大学、中国四联仪器仪表集团、上海工业自动化仪表研究所、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所。
本部分起草人：周雪莲、黄仁杰、潘东波、刘进、范铠、冯晓升。本部分为首次发布。
1范围和目的
GB/T22137.1--2008/IEC61514:2000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
本部分规定了测试和评定单作用或双作用定位器静态和动态性能的试验。这些试验可用于能接收标准模拟输人信号（按GB/T3369.1、GB/T3369.2和GB/T777规定）并有气动输出的定位器。注：对于脉冲或者数字输人信号的定位器，可能需要其他相应标准。本标准描述的方法可能不足以满足具有数字控制的定位器或者具有脉冲输出的定位器的应用。试验时，定位器可单独运行而不依附于执行机构，也可安装连接到一个特定的执行机构上作为部件运行。本部分在需要不同运行方式的地方作了特别说明。本部分所规定的评定方法旨在供生产厂商确定其产品的性能、以及用户或独立的试验机构验证生产厂商的产品性能规范之用。
评定机构和生产厂商之间应保持密切联系。在决定试验程序时，应注意该仪表的生产厂商的规范，并应征求生产厂商对试验程序和试验结果的意见。试验机构出具的任何报告都应包含生产厂商对试验结果的意见。
本部分旨在为提供定位器的组件、作用和特性提供定义；为测量这些特性的性能误差和影响量的影响规定统一的方法；为报告和对所得测量数据的评定结果提供描述的方法。该部分所描述的试验条件，比如环境温度范围和供源等，代表了使用中通常出现的条件。因此，在生产厂商或者用户没有规定其他值时，应该使用本部分规定的值。如果使用其他值，应加以说明。应该认识到，整个评定过程均应根据生产厂商的安装、操作说明书和规范进行。本部分规定的试验不一定充分满足为特殊环境设计的仪表。但部分系列试验适用于为符合相应限制条件设计的仪表。
当无需按本部分进行全部评定时，可按本部分的有关部分进行所需要的试验，并报告试验结果。在此情况下，测试报告应陈述本部分规定的哪些测试项目没有包括。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T22137的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T777—2008工业自动化仪表用模拟气动信号（IEC60382：1991，IDT）GB/T2423.1一2001电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温（idtIEC68-2-1:1990）
GB/T2423.2—2001日
电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温（idtIEC60068-2-2:1974)
GB/T2423.7-1995
电工电子产品环境试验第二部分：试验方法试验Ec和导则：倾跌与翻倒（主要用于设备型样品）（idtIEC68-2-31：1982）GB/T2423.9一2001电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cb：设备用恒定湿热1
GB/T22137.1—2008/IEC61514:2000（idtIEC60068-2-56:1988）
GB/T2423.10一2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）（IEC60068-2-6：1995IDT）GB/T3369.1一2008过程控制系统用模拟信号第1部分：直流电流信号（IEC60381-1：1982）IDT)
GB/T3369.2—2008
过程控制系统用模拟信号第2部分：直流电压信号（IEC60381-2：1978，GB4208—2008外壳防护等级（IP代码）（IEC60529：2001，IDT）电工术语电磁兼容（IEC60050（161)：1990，IDT）GB/T4365--2003
GB4793.1—2007
第1部分：通用要求
测量、控制和试验室用电气设备的安全要求(IEC61010-1:2001,IDT)
GB/T16511--1996电气和电子测量设备随机文件（idtIEC61187：1993）GB/T16842—2008外壳对人和设备的防护检验用试具（IEC61032：1997,IDT）GB/T17212—1998工业过程测量和控制术语和定义（idtIEC60902：1987）GB/T17626.3--2006
电磁兼容
试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验（IEC61000-4-3:2002.IDT）
GB/T17626.4—2008
4-42004,IDT)
GB/T17626.5—-2008
2005,IDT）
GB/T17626.8—2006
GB/T18271.4—2000
电磁兼容
电磁兼容
试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（IEC61000-试验和测量技术
电磁兼容
试验和测量技术
浪涌（冲击）抗扰度试验（IEC61000-4-5：工频磁场抗扰度试验（IEC61000-4-8：2001：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（idtIEC61298-4：1995)3术语和定义
GB/T17212一1998和GB/T4365-一2003中给出的所有术语和定义均适用于本部分。此外，下列术语和定义也适用于本部分。
定位器positioner
连接到最终控制元件或者执行机构的移动部件的定位控制器，能自动调节供给执行机构的输出信号Y，以维持与输人信号相关联的预先期望的行程信号X。注：在本部分中，只考虑了具有气动输出信号Y的定位器。输人信号W可以是气压信号（气动定位器），或者是电流、电压（电气定位器），或者是脉冲信号，或者是数字信号。3.1.1
单作用定位器single-actingpositioner定位器（见图1a））有一个输出信号Y，它作用于执行机构的一边。执行机构的返回力通常由弹簧提供。
双作用定位器double-actingpositioner定位器（见图1b)））提供了两个输出信号Y，和YR，连接到执行机构膜片或者活塞的相应边。2
执行机构
执行机构
摩擦力
定位器
GB/T22137.1—2008/IEC61514:2000输入信号W
a）单作用定位器/执行机构
输出信号
摩擦力
定位器
输入信号W
b）双作用定位器/执行机构
图1单作用和双作用定位器/执行机构3
GB/T22137.1-—2008/IEC61514:20003.2
输入信号inputsignal
代表关联控制元件期望位置的参考输人信号。3.3
行程信号
travel signal
由最终控制元件或者执行机构运动引起的直行程或角行程信号。3.4
outputsignal
输出信号
传递给最终控制元件的执行机构的空气压力。3.5
hsupplypressure
供源压力
定位器供源连接器的空气压力。3.6
月action
输出信号Y随输入信号W的值的增加而增加的作用是正作用。输出信号Y随输人信号W的值增加而减少的作用是反作用。
分程splitranging
整个输人范围的一个部分（比如0%～50%或者50%～100%)完成执行机构全行程的特殊调节。3.8
增益特性gaincharacteristic
与行程信号X相关的输人信号W和输出信号Y之间的关系保持为常数（如锁杆），如图2。表述为随压力及相关压力变化的步进增益△Y/△X。3.9
比例（平均)增益系数
proportional(average)gainfactorKp
执行机构全范围的增益。对于单作用定位器，比例增益系数可从增益特性中得到(图2a)）：Kp=Am
这里△Wmax是输人信号W相对输出在全范围内（△Yx=100%)变化的变化量，用输人信号量程的百分数表示。在这种情况下，△W（%）跟比例带X（%）一致。输出信号范围△Y应是生产厂商所说明的正常范围。
对于双作用定位器，每个输出的增益系数可分别获得（见图2b))：Ym;KpR=
最后，双作用定位器的比例增益系数K可以由这两个独立的增益系数相加，例如Kp=Kpp+KpR
或者由差压特性（Y一YR）获得，见图2b）。4
GB/T22137.1—2008/1EC61514:2000平衡压力Y是正作用Y，特性和负作用YR特性的交点。通常情况下，这个值取决于定位器的供源压力。
a）单作用定位器
proportionalband
比例带
比例带Xp定义为
局部增益系数localgainfactor
在规定输人值处增益特性的斜率。3.12
行程特性
travel characteristic
(Yp-YR)
b)双作用定位器
图2增益特性
Xp(%) = 100%
定位器/执行机构的输入信号W和行程信号X间的闭环关系。输入信号W和行程信号X间的预定关系（比如线性或等百分比)确定理想特性。3.13
传输系数
travelfacorbzxz.net
行程量程与相应的输人量程的比。此系数可以进行调整。3.14
最大测量误差
maximummeasurederror
每个测量点高于或低于标称值的平均最大正误差或平均最大负误差。4通用试验条件
4.1环境试验条件
试验应在下面推荐的环境条件下进行：5
GB/T22137.1—2008/IEC61514:2000大气试验条件
标准参比大气条件
推荐限值
仲裁测量a：
温度/℃
表1环境条件
相对湿度/%
大气压力/kPa
86~106
试验值应修正到表1所列的标准参比大气条件。标准参比大气条件与通常由厂商确认的一般参比工作条件等效。
应该意识到可能没有湿度修正因子。当用于调整参数以适应标准大气的修正因子未知，而在环境条件的推荐范围内测量又不能令人满意时，重复测量（仲裁测量）可在表1所列的a：或b：或生产厂商确定的其他参比工作条件下进行。注：特殊设备可能要求维持规定限值内的基本试验条件。4.1.1试验测量的环境条件的推荐限值电磁场：如果相关，应说明其值。试验期间，允许环境温度的最大变化率为1℃/10min，但不能超过3℃/h。4.2供源条件
4.2.1参比值
电源：按生产厂商规定值。
气源：按生产厂商规定值，或者400kPa。4.2.2允差
除了用户和生产厂商协商确定更精密的允差外，应用下面给出的公差。a）电源
电压：士1%
频率：士1%
谐波失真（交流电源）：<5%
纹波含量(直流电源)：<0.2%
b）气源
压力：±1%
供气温度：环境温度士2℃
供气湿度：露点至少低于装置温度10℃油和灰尘的含量：
油小于重量的1×10-6
灰尘颗粒不超过3μm
5通用试验程序
5.1试验设备
当参比测量系统的精度等级比被试装置精度等级高一个数量级或者更高时，参比测量系统的精度等级在计算中可忽略，但报告中应说明。当参比测量系统的精度等级是被试装置精度等级的三分之一或者更小，但精度等级不足以高于一个数量级时，报告中应声明参比测量系统的精度等级。5.2试验方法
第6章中将分别描述规定的试验方法和试验配置。5.3试验注意事项
除了进行影响量影响试验外，应使用下列条件。6
GB/T22137.1—2008/IEC61514:2000打开电源使定位器和/或者相关的试验设备预热生产厂商规定的足够长的时间，使其稳定。如没有生产厂商的说明书，至少应预热15min（对于电动仪表至少30min）。观察记录之前，被试定位器应在每个方向进行三次或更多次的全范围移动。确定定位器性能特性的测量点应分布在整个范围内。其中应包括量程的0%和100%的点或接近量程的0%和100%的点（量程的10%以内）。测量点至少应有6个，最好再多一些。测量点的数量和位置应与所希望的精确程度和被评定的特性相符。输入信号缓慢无过冲地到达每一测量点。在每一观察点，应在定位器稳定在明显的稳态值后才能进行记录。除了性能特性测试需要外,不允许轻敲或振动被试定位器。所有试验必须对定位器进行适当保护。应调整机械冲击，使其不干扰测量。所有实验均应在设备满足允许的安装位置下进行，这些安装位置情况应在报告中声明。应在供源压力规定范围的最小和最大值处测量不同供源压力值的特性和数据（例耗气量、流量等）。带有凸轮的定位器应进行输入/行程特性(通常是线性特性)试验。5.4基本试验布局
基本试验布局示于图3a)和图3b)中。5.4.1独立于执行机构的定位器试验对定位器进行独立于执行机构的试验，定位器的输出Y只连接到模拟负载（有时称为开环运行）。除了其他协商值外，应该连接一个1000cm气容到输出上。这样，定位器的性能将不受执行机构性能的影响。
这是唯一的不依赖于执行机构给定位器提供数据的试验方法，这种方法有益于定位器间进行性能比较，也有益于核查定位器的生产厂商的规范。可以手动或通过执行机构（人工控制）进行行程调整。可以手动调整输人信号W使输出信号Y达到平衡，或者根据需要运用输人信号W和输出信号F间的环路来恢复平衡，即自动恢复。模拟负载
输出信号
定位器
图3基本试验布局
输入信号W
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