VDI VDE 2650 Blatt 5-2006 Requirements regarding self-monitoring and diagnosis in field instumentation - Temperature measurement.pdf

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1、ICS 17.200.01, 35.240.50 VDI/VDE-RICHTLINIEN August 2006 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Anforderungen an Selbstberwachung und Diagnose in der Feldinstrumentierung Temperaturmessung Requirements regarding self-monitoring and diagnosis in field in

2、strumentation Temperature measurement VDI/VDE 2650 Blatt 5 / Part 5 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken as authorita

3、tive. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik Fachausschuss berwachung und Diagnose von Sensorsystemen in der Verfahrenstechnik VDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisierungstechnik, Band 1: Verfahrenstechnisches Messen VDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisierungstechnik, Band 3: Automati

4、sierungstechnik Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet/Reproduction evenfor internaluse notpermittedFrhere Ausgabe:09.05Entwurf, deutsch Formeredition: 09/05 Draft,inGerman onlyZubeziehen durch/ Available atBeuth Verlag GmbH, 10772 BerlinAlleRechte vorbehalten /Allrightsreserv

5、edVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf 2006Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung. 2 1 Zweck und Geltungsbereich 2 2 Anwendungsspezifische Fehler und Fehlzustnde von Widerstands-thermometern und Thermoelementen 3 2.1 Einbaufehler. 3 2.2 Fehler am Schutzrohr 3 2.3 Fehler in der Isolationsumhllung

6、 durch Umgebungseinflsse 3 2.4 Fehler am Sensorelement und Messeinsatz . 3 2.5 Fehler auerhalb von Sensorelement und Schutzrohr 5 2 Anwendungsspezifische Fehler und Fehlzustnde von Strahlungs-thermometern . 5 Schrifttum . 6 Preliminary note 2 1 Purpose and scope 2 2 Application-specific faults and f

7、ault conditions for resistance thermometer and thermocouples. 4 2.1 Installation faults . 4 2.2 Faulty thermowell. 4 2.3 Faults in insulation sleeve caused by ambient influences. 4 2.4 Faulty sensor element and measuring insert . 4 2.5 Faults outside of sensor element and thermowell 6 2 Application-

8、specific faults and fault conditions for radiation thermometer 6 Bibliography 6 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 2 VDI/VDE 2650 Blatt 5 / Part 5 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 Vorbemerkung Die vorliegende Richtlinie ergnzt

9、 die Richtlinie VDI/VDE 2650 Blatt 1 fr die Temperatur- messung. Sie wurde erarbeitet vom Fachausschuss berwachung und Diagnose von Sensorsystemen in der Verfahrenstechnik“ und Fachausschuss Angewandte Strahlungsthermometrie“ der VDI/ VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungs- technik (GMA) sowie

10、Vertretern der herstellenden und der anwendeten Industrie. VDI/VDE 2650 Blatt 5 ist nur gltig in Verbind- ung mit der Richtlinie VDI/VDE 2650 Blatt 1. Preliminary note This guideline supplements the guideline VDI/VDE 2650 Part 1 to cover temperature meas-urement methods. It was worked out by the tec

11、h-nical committee ”Monitoring and Diagnosis of Sensor-Systems for Process Engineering”, the technical committee “Applied Radiation Thermo-mentry” of VDI/VDE Society for Measurement and Automatic Control (GMA) and representa-tives of manufacturers and users industries. VDI/VDE 2650 Part 5 is only val

12、id in context with the guideline VDI/VDE 2650 Part 1. 1 Zweck und Geltungsbereich VDI/VDE 2650 Blatt 5 listet fr Widerstands-thermometer, Thermoelemente und Strahlungs-thermometer die wichtigsten anwendungsspezifi-schen Fehler und Fehlzustnde sowie deren Priori-tt aus Sicht der Anwender auf. Die Ang

13、aben ber die Prioritt fr jeweils eine Fehlerart sind als relative Gewichtung zu verstehen und nicht zwi-schen den Fehlerarten vergleichbar. Prioritt 1 bedeutet wichtig, Prioritt 3 weniger wichtig. Unter anwendungsspezifischen Fehlern werden keine Gertefehler verstanden. Fehlzustnde bezeichnen Abweic

14、hungen von den geplanten Betriebszustnden. Die technische Realisierbarkeit einer Diagnose wurde bei der unten stehenden Liste nicht berck-sichtigt. ber eine Kosten/Nutzen-Relation wird hier keine Aussage getroffen. 1 Purpose and scope VDI/VDE 2650 Part 5 lists the most important application-specific

15、 faults and fault conditions for contact thermometer, thermocouples and radiation thermometer and their priority from the users point of view. The priorities indicated for each measurement method are meant as relative weightings. Priority 1 means often, Priority 3 means rare. In this context applica

16、tion-specific faults may not be understood as device failures. Fault conditions indicate deviations from the intended operating modes. The technical feasibility of a diagnosis method has not been taken into consideration in the list of faults/fault conditions. No statements are made here about the c

17、ost-value ratio of a specific diagnosis method. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 VDI/VDE 2650 Blatt 5 / Part 5 3 2 Anwendungsspezifische Fehler und Fehlzustnde von Widerstandsthermometern und

18、Thermoelementen 2.1 Einbaufehler Anwendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand Prioritt Eintauchtiefe zu gering 1 Sensor nicht ausreichend vom Medium umstrmt 1 Temperaturverteilung: Messort nicht reprsentativ 1 Nicht ausreichender thermischer Kontakt bei Oberflchenmessung (Flche, Kontaktspalt) 2 Se

19、nsor in der Nhe von Wrmequellen/-senken (falscher Einbauort) 2 Temperaturbeeinflussung durch externe Wrmestrahlung 2 Unzulssig geringe thermische Kopplung mit dem Medium 2 Unzulssig hohe thermische Kopplung mit der Umgebung 2 Reibungswrme bei schnell strmenden Gasen 3 Wrmekapazitt des Sensors zu gro

20、 3 2.2 Fehler am Schutzrohr Anwendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand Prioritt Ablagerungen 1 Anlagenbedingte Resonanzschwingungen 1 Strmungserregte Resonanzschwingungen 1 Undichtigkeit 1 Abrasion 2 Korrosion 2 Unzulssig hohe Anstrmgeschwindigkeit (Biegemoment) 2 2.3 Fehler in der Isolationsumh

21、llung durch Umgebungseinflsse Anwendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand Prioritt Zu geringer Isolationswiderstand gegen Messeinsatzrohr (Masse) 1 Zu geringer Isolationswiderstand zwischen den Sensorleitungen 1 Bildung von parasitren Thermoelementen im Verlauf der Thermoleitung, unentdeckter Kur

22、zschluss 2 Parasitre galvanische Elemente im Messkreis 2 2.4 Fehler am Sensorelement und Messeinsatz Anwendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand Prioritt Kurzschluss 1 Windungsschluss und bruch 1 Zu hohe Leitungs- und Kontaktwiderstnde 1 Bruch des Andruck-Federsystems 2 Drift der Sensorkennlinie

23、durch Vergiftung/Alterung des Sensorelements 2 Nicht ausreichender Kontakt zwischen Messeinsatz und Boden des Schutzrohrs 2 Mechanisches Festsitzen des Messeinsatzes im Schutzrohr 2 Messeinsatz nicht ganz in Schutzrohr eingeschoben 2 Messeinsatz zu kurz 2 Abrasion des Widerstandsdrahts bei drahtgewi

24、ckelten Widerstandsthermometern durch Vibration des Fllmaterials im Sensor 3 Kennliniennderung durch mechanische Beanspruchung, z. B. durch Knicken bei Thermoelementen 3 Kennliniennderung durch thermische Beanspruchung 3 Zu starke Eigenerwrmung bei Widerstandsthermometern und berwachung von Thermoel

25、ementen 3 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 4 VDI/VDE 2650 Blatt 5 / Part 5 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 2 Application-specific faults and fault conditions for resistance thermometer and thermocouples 2.1 Installation fau

26、lts Application-specific fault or fault condition Priority Immersion depth too limited 1 Not sufficient flow of medium around sensor 1 Temperature distribution: measuring point is not representative 1 Not sufficient thermal contact during surface measurement (surface, contact gap) 2 Sensor is close

27、to heat source/sink (incorrect installation location) 2 Temperature influence from external heat radiation 2 Impermissibly low thermal coupling with medium 2 Impermissibly high thermal coupling with surroundings 2 Friction heat caused by rapidly-flowing gases 3 Thermal capacity of sensor is too high

28、 3 2.2 Faulty thermowell Application-specific fault or fault condition Priority Deposits 1 plant-related resonant vibration 1 Resonant vibration excited by flow 1 Leakage 1 Abrasion 2 Corrosion 2 Impermissibly high flow approach speed (bending moment) 2 2.3 Faults in insulation sleeve caused by ambi

29、ent influences Application-specific fault or fault condition Priority Insulation resistance to measuring insert sleeve (ground) too low 1 Insulation resistance between sensor wires too low 1 Formation of parasitic thermocouples along thermal circuit, undetected short circuit 2 Parasitic galvanic ele

30、ments in measuring circuit 2 2.4 Faulty sensor element and measuring insert Application-specific fault or fault condition Priority Short circuit 1 Short-circuited turn and fracture 1 Circuit and contact resistance too high 1 Compression spring system fracture 2 Drift of characteristic curve of the s

31、ensor due to contamination/aging of sensor element 2 Inadequate contact between measuring insert and base of thermowell 2 Mechanical seizing of measuring insert in thermowell 2 Measuring insert not pushed completely into thermowell 2 Measuring insert too short 2 Resistance wire abrasion in case of w

32、ire-wound resistance thermometers caused by vibration of material in sensor 3 Characteristic curve deviation caused by mechanical stress (e. g. bending of thermocouples) 3 Characteristic curve deviation caused by thermal stress 3 Intrinsic heating too strong in case of resistance thermometers and mo

33、nitoring of thermocouples 3 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 VDI/VDE 2650 Blatt 5 / Part 5 5 2.5 Fehler auerhalb von Sensorelement und Schutzrohr Anwendungsspezifischer Fehler oder Fehlzustand

34、 Prioritt EMV-Einflsse auf Messkreis 1 Falsche oder fehlerhafte Linearisierung 2 Falsche Positionierung des Sensors zur Messung der Vergleichstemperatur 2 Fehlerbehaftete Messung oder Kompensation der Vergleichsstellentemperatur bei Thermoelementen 2 Fehlerhafter Abgleich des Leitungswiderstandes be

35、i Zweileiterschaltung 2 Unsymmetrische Zuleitungs- und Kontaktwiderstnde bei Dreileiterschaltung 2 Ausgleichs- oder Thermoleitung aus falschem Material 3 Beschdigung der Zuleitungen 3 Kapazitive Rckkopplung ber die Anlagenmasse bei nicht galvanisch gekoppeltem Messumformer (ergibt Schwingkreis) 3 Po

36、tenzialverschleppung 3 berschreiten der zulssigen Potenzialunterschiede zwischen den Kanlen bei mehrkanaligen Temperaturmessumformern 3 Unzulssige Vermischung von Zwei-, Drei- und Vierleiterschaltung 3 Verpolung der Ausgleichs- oder Thermoleitung 3 Verpolung der Sensorleitung bei Drei- oder Vierleit

37、erschaltung von Widerstandsthermometern 3 3 Anwendungsspezifische Fehler und Fehlzustnde von Strahlungsthermometern Eine Priorisierung der gelisteten Fehler und Fehlzustnden von Strahlungsthermometern wird nicht vorgenommen, da ihr Auftreten sehr applikationsabhngig ist. Anwendungsspezifischer Fehle

38、r oder Fehlzustand Elektrische Fehler Messfehler infolge HF-Strung durch falsch angeschlossene Abschirmung Umgebungstemperatur Khlwasser ausgefallen Dauerhafte Kennliniennderung nach kurzzeitiger berhitzung, z. B. bei Bleisalzdetektoren Messfehler durch schnelle starke Schwankungen der Umgebungstemp

39、eratur bei thermischen Detektoren Schmutz, Wasser, Linse Messfehler durch Verschmutzung von Linse oder Fenster, z. B. Blasluft schmutzig oder ausgefallen Intensittsschwchung bei abgeriebener Linsenentspiegelung Intensittsschwchung durch Staub oder Wassernebel in Messstrecke Emissionsgrad falsch eing

40、estellt Relative Schwankung von zu gro Strahlungsthermometer falscher Wellenlnge gewhlt Messfeld Messfeld falsch ausgerichtet oder fokussiert Messobjekt kleiner als Messfeld Messobjekt verlsst manchmal das Messfeld, z. B. schwingender Draht oder Giestrahl Fremdstrahlung Offsetfehler durch Infrarotan

41、teile von Licht oder Wrmestrahlung, die ber das Messobjekt eingespiegelt oder transmittiert werden (insbesondere bei kleinen Emissionsgraden) B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 6 VDI/VDE 2650 Blatt 5 / Part 5 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V.,

42、 Dsseldorf 2006 2.5 Faults outside of sensor element and thermowell Application-specific fault or fault condition Priority EMC influences on measuring circuit 1 Incorrect or faulty linearisation 2 Incorrect positioning of sensor for measuring comparative temperature 2 Erroneous comparative point tem

43、perature measurement and/or compensation in case of thermal elements 2 Faulty comparison of conductor resistance in case of two-wire system 2 Unsymmetrical conductor and contact resistances in case of three-wire system 2 Compensation and/or thermal conductor made of wrong material 3 Damage to connec

44、tor cable 3 Capacitive feedback via system ground in case of transmitter that is not galvanically coupled (creating oscillating circuit) 3 Potential transfer 3 Permissible potential differences exceeded between channels in case of multi-channel temperature measurement transmitters 3 Impermissible mi

45、xing of two, three and four-wire systems 3 Reverse polarity of compensation- or thermal conductor 3 Reverse polarity of sensor conductor in case of three or four-wire system for resistance thermometers 3 3 Application-specific faults and fault conditions for radiation thermometer For radiation therm

46、ometers the occurrence of faults and fault conditions is not quoted because their occurrence is heavily dependent on the application. Application-specific fault or fault condition Electrical faults Measuring fault due to HF interference caused by incorrectly connected shielding Ambient temperature C

47、ooling water failure Permanent change of characteristic curve caused by brief overheating (e. g. in case of lead salt detectors) Measuring error caused by rapid and extreme fluctuations in the ambient temperature in the case of thermal detectors Soil, water, lens Measuring error caused by failure or

48、 soiled lens or window (e. g. blowing air dirty or failure of blowing air) Intensity attenuation due to abrasion of the antireflexion coating of the lens Intensity attenuation caused by dust or haze in measuring section Emission ratio incorrect setting relative fluctuation of is too high Selected th

49、ermometer has a wrong wavelength Measuring field Incorrectly aligned or focused measuring field Object to be measured is smaller than the measuring field Object to be measured exits the measuring field betimes (e. g. vibrating wire or oscillating material flow) External radiation Offset error caused by infrared component of light or thermal radiation reflected or transm