ГОСТ Р МЭК 60770-1-2015 Датчики для применения в системах управления промышленным процессом. Часть 1. Методы оценки рабочих характеристик.
ГОСТ Р МЭК 60770-1-2015
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ДАТЧИКИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМ ПРОЦЕССОМ
Часть 1
Методы оценки рабочих характеристик
Transmitters for use in industrial-process control systems. Part 1. Methods for performance evaluation
ОКС 25.040.40
Дата введения 2016-01-01
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Негосударственным образовательным частным учреждением "Новая Инженерная Школа" (НОЧУ "НИШ") на основе перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен Российской комиссией экспертов МЭК/ТК 65 и Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении" (ВНИИНМАШ)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 306 "Измерения и управление в промышленных процессах"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июня 2015 г. N 776-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60770-1:2010* "Датчики для применения в системах управления промышленным процессом. Часть 1. Методы оценки рабочих характеристик" (IEC 60770-1:2010 "Transmitters for use in industrial-process control systems - Part 1: Methods for performance evaluation", IDT).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
6 В настоящем стандарте часть его содержания может быть объектом патентных прав
7 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2020 г.
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на датчики, имеющие стандартные аналоговые электрические выходные сигналы или стандартные аналоговые пневматические выходные сигналы, соответствующие МЭК 60381-1 или МЭК 60382. Тестовые испытания, приведенные в настоящем стандарте, при определенных допущениях могут быть применены к датчикам, имеющим и другие выходные сигналы.
Оценку рабочих характеристик программируемых датчиков следует проводить в соответствии с МЭК 60770-3.
Для определенных типов датчиков, в которых чувствительный элемент является встроенным компонентом, может потребоваться применение других стандартов МЭК или ИСО (например, для химических анализаторов, расходомеров и т.д.)
Настоящий стандарт устанавливает методы проведения тестовых испытаний для оценки рабочих характеристик датчиков с пневматическими или электрическими выходными сигналами.
Методы оценки рабочих характеристик, приведенные в настоящем стандарте, предназначены для использования изготовителями при определении рабочих характеристик датчиков и потребителями или независимыми тестирующими организациями при проверке рабочих характеристик, указанных в спецификациях изготовителя.
Условия проведения тестовых испытаний, установленные в настоящем стандарте, такие как диапазон температур окружающей среды и напряжение электропитания, должны соответствовать условиям эксплуатации датчика. Если изготовителем не определены другие условия проведения тестовых испытаний, их следует проводить в условиях, указанных в настоящем стандарте.
Набор тестовых испытаний, приведенный в настоящем стандарте, не всегда является достаточным для оценки характеристик измерительных устройств, предназначенных для работы в жестких условиях или условиях, связанных с обеспечением безопасности. И, наоборот, для устройств, требования к условиям эксплуатации которых менее жесткие, применим сокращенный набор тестовых испытаний.
Если проведение полной оценки характеристик устройства по программе, установленной в настоящем стандарте, не требуется, должны быть проведены все необходимые тестовые испытания, а их результаты оформлены в соответствии с теми разделами стандарта, к которым они относятся.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения).
IEC 60050-300:2001, International Electrotechnical Vocabulary - Electrical and electronic measurements and measuring instruments - Part 311: General terms relating to measurements - Part 312: General terms relating to electrical measurements - Part 313: Types of electrical measuring instruments - Part 314: Specific terms according to the type of instrument (Международный электротехнический словарь. Электрические и электронные измерения и измерительные приборы; Часть 311. Общие термины, относящиеся к измерениям; Часть 312. Общие термины, относящиеся к электрическим измерениям; Часть 313. Типы электрических приборов; Часть 314. Специальные термины, относящиеся к конкретному типу измерительных приборов)
IEC 60068-2-1, Environmental testing - Part 2-1: Tests - Test A: Cold (Климатические испытания. Часть 2-1. Тестирование. Тестовое испытание А: Холод)
_________________
IEC 60068-2-31:2008, Environmental testing - Part 2-31: Tests - Test Ec: Drop and topple, primarily for equipment-type specimens (Климатические испытания. Часть 2-31. Тестирование. Тестовое испытание Еc: Падение и опрокидывание, применяемое, в основном, для образцов оборудования)
IEC 60381-1:1982, Analogue signals for process control systems - Part 1: Direct current signals (Аналоговые сигналы в системах управления производственными процессами. Часть 1. Сигналы постоянного тока)
IEC 60382:1991, Analogue pneumatic signal for process control systems (Аналоговые пневматические сигналы в системах управления производственными процессами)
IEC 60529:2001, Degrees of protection provided by enclosures (IP Code) [Степени защиты корпусов (код IP)]
________________
IEC 61000-4-2:2008, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-2: Testing and measurement techniques - Electrostatic discharge immunity test [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-2. Методы тестирования и измерений. Тестовые испытания на устойчивость к электростатическим разрядам]
IEC 61000-4-3:2008, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-3: Testing and measurement techniques - Radiated, radio-frequency, electromagnetic field immunity test [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-3. Методы тестирования и измерений. Испытание на устойчивость к высокочастотному электромагнитному излучению]
________________
________________
________________
IEC 61000-4-8:2009, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-8: Testing and measurement techniques - Power frequency magnetic field immunity test [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-8. Методы тестирования и измерений. Тестовые испытания на устойчивость к магнитным полям промышленной частоты]
________________
___________________
___________________
___________________
___________________
IEC 61032:1997, Protection of persons and equipment by enclosures - Probes for verification (Защита персонала и оборудования с помощью защитных корпусов. Щупы для контроля)
IEC 61298-1:2008, Process measurement and control devices - General methods and procedures for evaluating performance - Part 1: General considerations (Приборы измерения и управления промышленным процессом. Общие методы и процедуры оценки рабочих характеристик. Часть 1. Общие положения)
IEC 61298-2:2008, Process measurement and control devices - General methods and procedures for evaluating performance - Part 2: Tests under reference conditions (Приборы измерения и управления промышленным процессом. Общие методы и процедуры оценки рабочих характеристик. Часть 2. Испытания при нормальных условиях)
IEC 61298-3:2008, Process measurement and control devices - General methods and procedures for evaluating performance - Part 3: Tests for the effects of influence quantities (Приборы измерения и управления промышленным процессом. Общие методы и процедуры оценки рабочих характеристик. Часть 3. Испытания на воздействие влияющих факторов)
IEC 61298-4:2008, Process measurement and control devices - General methods and procedures for evaluating performance - Part 4: Evalution report content (Приборы измерения и управления промышленным процессом. Общие методы и процедуры оценки рабочих характеристик. Часть 4. Содержание отчета об оценке)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применимы термины по МЭК 60050-300 и МЭК 61298-1.
4 Общие условия проведения тестовых испытаний
4.1 Общие положения
В настоящем стандарте установлены общие условия проведения тестовых испытаний, определенные в МЭК 61298-1 и дополненные следующей информацией.
К общим условиям относятся: условия окружающей среды, условия в отношении электропитания и нагрузки, положение датчика при установке, внешние вибрации и механические ограничения, стабильность рабочих условий и настроек, качество входной переменной, транспортирование датчика и т.д.
Примечание - Желательно проводить оценку рабочих характеристик датчиков при тесном сотрудничестве между изготовителем и испытателем. При разработке программы тестовых испытаний следует учитывать спецификации изготовителя на данный тестируемый датчик. Также следует ознакомлять изготовителя с программой испытаний и результатами тестовых испытаний.
4.2 Электропитание
Для двухпроводных датчиков за номинальное напряжение электропитания принимают постоянное напряжение 24 В. Для пневматических датчиков за номинальное давление подаваемого сжатого воздуха может быть принято140 кПа (1,4 бар).
Допуски по электропитанию, приведенные в МЭК 61298-1, не применяют для датчиков с автономными источниками электропитания (с питанием от аккумуляторов). Допуски для данных датчиков необходимо согласовывать отдельно.
4.3 Режимы нагрузки
4.4 Качество входного сигнала
При тестировании датчиков со встроенными чувствительными элементами должны быть определены соответствующие условия, при которых обеспечивается корректное измерение требуемых физических/химических величин (например, в случае расходомеров жидкость, протекающая через измерительное устройство, должна соответствовать указанной в спецификации изготовителя. Температуру жидкости следует поддерживать в пределах ±2°С от значения, определенного из заданных значений плотности и вязкости).
5 Анализ и классификация рабочих характеристик датчиков
При разработке программы испытаний и определении тестовых значений рабочих характеристик датчиков для проведения их оценки следует учитывать физический принцип действия и функциональное устройство тестируемых датчиков.
Руководство по проведению анализа и классификации рабочих характеристик измерительных устройств приведено в приложении А.
6 Общие правила проведения тестовых испытаний и меры предосторожности
В настоящем стандарте приведены общие правила проведения тестовых испытаний и меры предосторожности, установленные в МЭК 61298-1 (идентификация и осмотр, подготовка к тестовым испытаниям, погрешность измерительной системы, единство измерений, механическое воздействие, установка регулировочных параметров, стабилизация режима работы, последовательность проведения тестовых испытаний, прерывание тестирования и длительность каждой серии измерений, аномальные события и выход тестируемых устройств из строя в ходе проведения тестирования, повторные тестовые испытания, взаимосвязь между входными и выходными переменными, оценка ошибки измерений, символы и единицы измерений и т.д.). Измерительные устройства должны быть откалиброваны изготовителем, повторная калибровка перед проведением тестовых испытаний не требуется. Рекомендуется провести дополнительные измерения при минимальном и максимальном диапазонах показаний, а последующие тестовые испытания проводить при среднем значении диапазона показаний.
7 Процедуры проведения тестовых испытаний и оформление протокола испытаний
Для датчиков, используемых в системах управления промышленным процессом, проводят тестовые испытания, приведенные в таблицах 1-3. При планировании полной оценки рабочих характеристик датчиков рекомендуется проводить все тестовые испытания, перечисленные в указанных таблицах. Результаты испытаний должны быть представлены в процентах от диапазона показаний выходной шкалы. Непредвиденные события, такие как аварийные ситуации и сбои в работе, должны быть отражены в протоколе испытаний.
Общие правила проведения тестовых испытаний и меры предосторожности приведены в МЭК 61298-2 и МЭК 61298-3.
Таблица 1 - Тестовые испытания для всех датчиков
|
|
|
|
Назначение | Примечание к методу испытаний и информации, вносимой в протокол испытаний | Ссылка | Дополнительная информация |
Факторы, определяющие точность | |||
Проверка калибровки, выполненной до предоставления датчика на испытание | - | - | |
Погрешность и ошибка измерения | Проводят от трех до пяти циклов измерений как при увеличении, так и снижении измеряемого сигнала в полном диапазоне его изменения. Измерения выполняют по крайней мере в шести точках всей шкалы с шагом 20% диапазона показаний. Вычисляют ошибки измерений и строят кривую распределения ошибок |  | |
Нелинейность | - | - | |
Несоответствие | - | - | |
Гистерезис | - | - | |
Невоспроизводимость | - | - | |
Мертвая зона | Изменяют входной сигнал до получения изменений выходного сигнала при трех его уровнях: 10%, 50% и 90%. В протокол заносят значение максимального изменения входного сигнала в процентах от диапазона показаний входной шкалы | | |
Частотные характеристики | На вход подают сигнал, размах амплитуды которого не превышает 20% диапазона показаний входной шкалы. При этом проводят изменение частоты этого сигнала таким образом, чтобы динамический коэффициент передачи датчика изменялся в диапазоне от 1 до 0,1.
Строят частотные зависимости коэффициента передачи устройства (АЧХ) и разности фаз между выходным и входным сигналами (ФЧХ) | | |
Переходной процесс | На вход подают сигнал, высота ступеней которого соответствует 80% и 10% изменения выходного сигнала от диапазона показаний выходной шкалы.
При этом фиксируют время отклика на ступенчатое входное воздействие, а также время установления сигнала (время, за которое выходная переменная достигает установившегося значения и перестает выходить за пределы 1% этого значения) | - | |
Дрейф при включении | Проводят мониторинг выходного сигнала в течение 4 ч после подачи на датчик напряжения электропитания | - | |
Долговременный дрейф | Проводят мониторинг выходного сигнала на протяжении 30 дней при подаче на вход сигнала, составляющего 90% диапазона показаний входной шкалы | | |
Другие факторы влияния | |||
Температура окружающей среды | Проводят два или три цикла измерений в заданном температурном диапазоне | | |
Относительная влажность | Проводят один цикл измерений при температуре 40°С и относительной влажности 93% | - | |
Вибрация (синусоидальная) | Проводят первоначальное определение резонансных характеристик. Затем датчик подвергают воздействию более чем 60 циклов качания частоты вибраций, после чего проводят финальное определение резонансных характеристик | - | |
Удары | Проводят процедуру "падения и опрокидывания", описанную в МЭК 60068-2-31 | - | |
Положение при установке | Датчик наклоняют на ±10° в двух ортогональных плоскостях |  | |
Выход за пределы диапазона измерений | На вход датчика в течение 1 мин подают сигнал, превышающий на 50% его верхний предел диапазона измерений. Через 5 мин, после того как входной сигнал будет возвращен в свой нормальный диапазон значений, проводят измерения.
Для датчика дифференциального давления давление из магистрали, превышающее установленные пределы, подают на оба входа поочередно | - | |
Температура технологической жидкости | Проводят измерение изменений установившихся значений выходного сигнала при 10%-ном и 90%-ном уровнях входного сигнала от диапазона показаний | Проводят при значительном влиянии данного фактора | |
Расход технологических жидкостей, протекающих через датчик, не являющийся расходомером | Проводят измерение изменений выходного сигнала при 10%-ном и 90%-ном уровнях входного сигнала от диапазона показаний | Проводят, когда при нормальном режиме работы технологическая жидкость протекает только через часть датчика | |
Статическое давление в линии | Проводят измерение изменений выходного сигнала при 10%-ном и 90%-ном уровнях входного сигнала от диапазона показаний при изменении статического давления с шагом 25%, если это возможно. Если это невозможно, в ходе тестового испытания проводят измерение изменений нулевого выходного сигнала при нулевом входном значении дифференциального давления | Проводят только для датчиков дифференциального давления | |
Расход продувочных газов, проходящих через датчик | Проводят измерение изменений выходного сигнала при 10%-ном и 90%-ном уровнях входного сигнала от диапазона показаний. Расход продувочного газа задают равным 0%, 50% и 100% максимального значения, указанного изготовителем (если это возможно) | - | |
Ускоренное старение | Тестируемый датчик подвергают 100000 циклам измерений. При этом на его вход подают сигнал с амплитудой, равной половине диапазона показаний. В начале и конце тестового испытания проводят измерение нижнего предела диапазона измерений, диапазона показаний и гистерезиса. Если износ и старение не проявляются, то число циклов измерений в ходе тестирования может быть увеличено | - | |
Для микропроцессорных датчиков с аналоговыми выходными сигналами, настройку нуля и диапазона показаний допускается осуществлять локально или дистанционно с помощью удаленных устройств (например, компьютера или ручного пульта). Указанные датчики могут быть оснащены средствами для "калибровки вслепую". В таких случаях для настройки нуля и диапазона показаний не требуется проводить тестовые испытания по проверке факторов, влияющих на точность датчика. Для датчиков данного типа некоторые изготовители определяют величину погрешности после проведения "калибровки вслепую". Значение этой погрешности может отличаться от погрешности устройства, откалиброванного в ходе стандартной тестовой процедуры. Данную погрешность можно рассматривать как новую функцию, для которой требуется проверка.
Если для конкретного типа датчиков не определено иное, следует проводить не менее трех, а лучше пять циклов измерений в шести контрольных точках (0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100% диапазона показаний входной шкалы) или в одиннадцати (0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% диапазона показаний входной шкалы). Для измерительных устройств с нелинейным соотношением между входными и выходными сигналами (например, квадратичным) контрольные точки следует выбирать таким образом, чтобы получить равномерное распределение значений выходного сигнала в диапазоне показаний выходной шкалы. Если известно, что мертвая зона является значимым фактором, то она должна быть измерена в соответствии со следующей процедурой. Мертвую зону измеряют в каждой из трех контрольных точек: 10%, 50% и 90% диапазона показаний как при увеличении, так и при снижении входного сигнала, выполняя следующие действия: a) входную переменную медленно увеличивают до тех пор, пока на выходе тестируемого датчика не появятся изменения;
b) отмечают значение входной переменной, соответствующее началу данных изменений;
c) входную переменную постепенно уменьшают до тех пор, пока на выходе тестируемого датчика не пропадут изменения;
d) отмечают значение входной переменной, соответствующее окончанию данных изменений.
Величину мертвой зоны в контрольной точке рассчитывают как разность между показаниями входной переменной, измеренными в перечислениях b) и d).
Данную процедуру следует повторять в каждой контрольной точке не менее трех, а желательно пять раз во всем диапазоне измерений как при возрастании, так и при убывании входной переменной, т.е. сначала измерения проводят при возрастании входной переменной в контрольных точках, близких к 10%, 50% и 90% диапазона показаний, начиная с точки 10%, а затем - при снижении входной переменной в контрольных точках, близких к 90%, 50% и 10% от диапазона показаний, начиная с точки 90%.
Данное тестовое испытание не следует проводить, если на вход конкретных датчиков (расходомеров, датчиков со встроенными чувствительными элементами и т.д.) невозможно подать сгенерированный синусоидальный сигнал. Для пневматических датчиков, если не определено иное, следует использовать нагрузку, обеспечиваемую жесткой трубкой длиной 8 м и внутренним диаметром 4 мм, соединенной с емкостью объемом не менее 20 см . Для определения пропускной способности во всем частотном диапазоне может потребоваться уменьшение амплитуды сигнала.
По возможности показатели следует измерять каждый день. Их следует обработать таким образом, чтобы получить наилучшую линейную аппроксимацию. Также следует проверять, является ли этот дрейф направленным или случайным. Более подробная информация по проведению температурных испытаний приведена в МЭК 60068-2-1 и МЭК 60068-2-2. Для датчиков давления данное тестовое испытание следует проводить при наклоне основного чувствительного элемента на ±180° от своего номинального положения относительно двух ортогональных плоскостей или в пределах, установленных изготовителем. | |||
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.