DIN EN 60534-9-2008 Industrial-process control valves - Part 9 Test procedure for response measurements from step inputs (IEC 60534-9 2007) German version EN 60534-9 2007《工业过程控制阀 第.pdf

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1、Juni 2008DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 18DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 23.06

2、0.40!$NCe“1433266www.din.deDDIN EN 60534-9Stellventile fr die Prozessregelung Teil 9: Prfverfahren zur Bestimmung des Verhaltens von Stellventilenbei Sprungfunktionen (IEC 60534-9:2007);Deutsche Fassung EN 60534-9:2007Industrial-process control valves Part 9: Test procedure for response measurements

3、 from step inputs (IEC 60534-9:2007);German version EN 60534-9:2007Vannes de rgulation des processus industriels Partie 9: Procdure dessai pour la mesure de la rponse des vannes de rgulation dessignaux dentre chelonns (CEI 60534-9:2007);Version allemande EN 60534-9:2007Alleinverkauf der Normen durch

4、 Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 30 SeitenDIN EN 60534-9:2008-06 2 Beginn der Gltigkeit Die von CENELEC am 2007-10-01 angenommene EN 60534-9 gilt als DIN-Norm ab 2008-06-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 60534-9:2006-07. Fr diese Norm ist das nat

5、ionale Arbeitsgremium K 963 Stellgerte fr strmende Stoffe“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom SC 65B Devices 25.040.40 Deutsche Fassung Stellventile fr die Prozessregelung Teil 9: Pr

6、fverfahren zur Bestimmung des Verhaltens von Stellventilen bei Sprungfunktionen (IEC 60534-9:2007) Industrial-process control valves Part 9: Test procedure for response measurements from step inputs (IEC 60534-9:2007) Vannes de rgulation des processus industriels Partie 9: Procdure dessai pour la me

7、sure de la rponse des vannes de rgulation des signaux dentre chelonns (CEI 60534-9:2007) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2007-10-01 angenommen. Die CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Euro

8、pischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Zentralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in dre

9、i offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassun

10、gen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden,

11、der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique Zentralsekretariat

12、: rue de Stassart 35, B-1050 Brssel 2007 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 60534-9:2007 DDIN EN 60534-9:2008-06 EN 60534-9:2007 2 Vorwort Der Text des Schriftstcks 65B/632/FDIS, zukn

13、ftige 1. Ausgabe von IEC 60534-9, ausgearbeitet von dem SC 65B Devices dieser Effekt wird jedoch in der Realitt durch nichtlineare Effekte begrenzt 3. ANMERKUNG 2 Das Auftreten der Stabilittsgrenze kann von der Ventilstellung abhngig sein. 3.8 nichtlineares System System, dessen Antwortfunktion sowo

14、hl von der Amplitude und Form des Eingangssignals als auch vom anfnglichen Zustand des Systems abhngt. Zum Beispiel kann ein nichtlineares System sich abhngig von dem Wert des Eingangssignals vom stabilen in den instabilen Zustand ndern ANMERKUNG Gelangt ein nichtlineares System mittels eines Regelv

15、organges in die Nhe eines Sollwertes, wird normalerweise die Stabilittsgrenze ermittelt. Die Amplitude und die Frequenz der auftretenden Schwingungen sind abhngig von der Natur der vorhandenen Nichtlinearitten und von der effektiven Verstrkung des Regelkreises. Wird die Verstrkung erhht, wird sich w

16、ahrscheinlich auch die Frequenz der Schwingungen erhhen. Bei sehr groer Erhhung der Verstrkung knnen Effekte wie Bifurkation, Frequenzverdopplung, aber auch unkontrolliertes Verhalten auftreten. 3.9 berschwingen fr eine Sprungantwort die maximale Regelabweichung des stationren Endwertes der Ausgangs

17、gre, aus-gedrckt als Prozentsatz der Differenz zwischen den End- und den Anfangswerten des stationren Betriebszustandes 3.10 relativer Hub h Verhltnis des Hubs an einer vorgegebenen ffnung zum Nennhub IEC 60534-1, 4.5.4 3.11 Auflsung kleinste nderung des Eingangssignals in einer Richtung, bei der ei

18、ne nderung des Ausgangssignals beobachtet wird, ausgedrckt als Prozentsatz des Eingangssignalbereiches DIN EN 60534-9:2008-06 EN 60534-9:2007 7 ANMERKUNG Der Ausdruck Auflsung des Stellventils“ bedeutet in dieser Norm: die Tendenz eines Stellventils, die Ventilstellung in endlichen Schritten entspre

19、chend einer schrittweisen nderung des Eingangssignals in gleicher Richtung zu ndern. Dieses geschieht, wenn das Stellventil sich im Ruhezustand befindet, d. h. die aus der vorhergehenden nderung des Eingangssignals resultierende Bewegung aufgehrt hat. 3.12 Sprungantwort zeitabhngige Funktion, mit de

20、r sich eine Variable nach einer schrittweisen nderung des Eingangssignals verndert. In dieser Norm kann die Sprungantwort entweder die Ventilstellung, der Durchfluss oder eine andere Prozessgre sein 3.13 Antwort-Durchflusskoeffizient CRbei der Prfung unter Betriebsbedingungen auftretender Durchfluss

21、koeffizient. Die unter Betriebsbe-dingungen ermittelten Werte knnen sich von den unter Laborbedingungen, wie in den Ventilberechnungs-normen gefordert, ermittelten Werten unterscheiden ANMERKUNG 1 Die gebruchlichen Durchflusskoeffizienten sind Kvund Cv, die vom Einheitensystem abhngen. Weitere Infor

22、mationen sind in IEC 60534-1 enthalten. ANMERKUNG 2 Es ist zu beachten, dass die Mae und Einheiten aller nachfolgend definierten Durchflusskoeffizienten unterschiedlich sind. Es ist jedoch mglich, diese Durchflusskoeffizienten numerisch in Beziehung zu bringen. Diese Beziehung ist wie folgt: vvCK= 0

23、,865 3.14 Regelverstrkung GZVerhltnis der statischen nderung der Prozessgre Z, dividiert durch die zugehrige nderung des Ein-gangssignals s. Eine spezielle Variante der Regelverstrkung ist die Regelverstrkung bei einer 2-%-Sig-nalnderung, die mit GZ02 bezeichnet wird GZ= Z / s GZ02= Z02 / s023.15 Ab

24、tastzeit tsZeitintervall zwischen den aufgenommenen Messdaten; dies ist der Kehrwert zur Abtastrate f0ts= 1/f0ANMERKUNG In dieser Norm, in der immer mehr als eine Prozessvariable aufgenommen wird, ist dies das Zeitinter-vall zwischen jeweils 2 Stzen von Messdaten. Idealerweise werden alle Prozessvar

25、iablen eines Datensatzes zum gleichen Zeitpunkt aufgenommen. Falls analoge Instrumente zur Messwerterfassung eingesetzt werden, sollte deren Zeit-konstante kleiner oder gleich der maximal erlaubten Abtastzeit tssein. 3.16 Abtastrate f0Hufigkeit, mit der Messdaten aufgenommen werden, oder die Anzahl

26、aufgenommener Messdaten je Zeitein-heit (siehe 3.15) DIN EN 60534-9:2008-06 EN 60534-9:2007 8 3.17 Gleitreibung FRoder TRdie Kraft oder das Drehmoment, welche(s) erforderlich ist, die Bewegung in die jeweilige Richtung einer vor-gegebenen Rampenfunktion des Eingangssignals aufrechtzuerhalten 3.18 st

27、atisch bedeutet ohne Bewegung oder nderung 4; die Messwerte werden aufgenommen, nachdem der Prfling zur Ruhe gekommen ist. Die statischen Eigenschaften knnen ohne Beaufschlagung mit Betriebsbedin-gungen ermittelt werden (Prfung im Prfstand), mit simulierter oder aktiver Beaufschlagung oder auch unte

28、r wirklichen Prozessbedingungen ANMERKUNG Diese Prfung wird manchmal auch als dynamische Prfung bezeichnet 4, was zu Irritationen fhren kann. Die fr das Verhalten eines Stellventils signifikanten Messgren sind die Totzone, die Auflsung und die Ver-strkung, bezogen auf den Ventilhub. 3.19 Ruhezustand

29、 Zustand eines Systems, der erreicht wird, nachdem alle bergangszustnde durchlaufen sind, und der unverndert beibehalten wird, solange das Eingangssignal konstant bleibt 3.20 Sprungfunktion eine nherungsweise unstetige nderung eines Eingangssignals, die mit der Absicht, eine Sprungantwort eines dyna

30、mischen Systems hervorzurufen, in dasselbe eingebracht wird. Ein solcher Test dient dazu, die Sprungantwort des dynamischen Systems zu beschreiben 3.21 Dauer der Sprungfunktion tscZeit zwischen dem Start der Signalnderung und dem Zeitpunkt, an dem das Signal den Endwert erreicht 3.22 Schritt-Prfung

31、Aufbringen einer Sprungfunktion auf ein Eingangssignal mit dem Ziel, die Dynamik der Sprungantwort zu ermitteln 3.23 Sprung-Antwortzeit t86zeitlicher Abstand zwischen dem Aufbringen einer Sprungfunktion auf das Eingangssignal bis zu dem Zeit-punkt, wo die Antwortfunktion 86,5 % des entsprechenden We

32、rtes im Ruhezustand erreicht. Die Sprung-Ant-wortzeit beinhaltet auch die Totzeit bis zum Einsetzen der dynamischen Sprungantwort 3.24 Haftreibung Widerstand eines Systems, sich zu bewegen; normalerweise dargestellt als die Differenz der treibenden Krfte, die bentigt werden, um die Haftreibung in st

33、eigender und in fallender Richtung zu berwinden 5 3.25 Zeitkonstante die Zeit, die ein lineares System erster Ordnung bentigt, um bei einer schrittweisen nderung des Eingangs-signals 63,2 % (d. h. 1 1/e) der entsprechenden nderung des Ausgangssignals zu vollenden ANMERKUNG In dieser Norm wird dieser

34、 Ausdruck genutzt, um die dynamischen Eigenschaften analoger Mess-instrumente zu beschreiben. DIN EN 60534-9:2008-06 EN 60534-9:2007 9 3.26 Verstrkung des Ventilhubs die Vernderung der Position des Drosselkrpers geteilt durch die nderung des Eingangssignals, jeweils in Prozent des vollen Bereiches a

35、ngegeben GX= X/s 3.27 angenherte Zeitkonstante eines Stellgertes Zeitkonstante einer Antwortfunktion erster Ordnung ohne Totzeit, die der wirklichen Sprungantwort eines Stellgerts in guter Nherung entspricht. Die angenherte Zeitkonstante wird definiert, um eine Basis fr den Vergleich des Stellgertes

36、 mit anderen Zeitkonstanten, wie z. B. der Zeitkonstante des geschlossenen Regel-kreises, zu haben ANMERKUNG 1 Ein System erster Ordnung erreicht 86,5 % seiner Sprungantwort innerhalb des 2fachen der Zeit-konstante; damit wird die angenherte Zeitkonstante als die Hlfte der Sprung-Antwortzeit t86 ang

37、esehen. ANMERKUNG 2 Die Verwendung einer angenherten Zeitkonstante soll in keiner Weise indizieren, dass das betrachtete System wirklich ein System erster Ordnung ist. Die Sprungantwort eines Stellgertes ist normalerweise nicht so einfach darstellbar, beginnend mit einer Totzeit, der eine komplexe b

38、ergangsfunktion bis zum Erreichen des Ruhezustandes folgt. Die Zeit t86beinhaltet sowohl die Totzeit zu Beginn der Sprungantwort als auch das womglich langsame Einstellen des Ruhezustandes gegen Ende der Sprungantwort. Einige Ventilstellungsregler erzwingen eine langsamere Bewegung gegen Ende der Sp

39、rungantwort, um ein berschwingen des Systems zu vermeiden. versucht eine einfache, lineare Zeitkonstante fr die dynamische Sprungantwort eines Stellgertes anzugeben, die als Zeitkonstante auf der gleichen Basis mit der Zeitkonstante eines geschlossenen Regelkreises vergleichbar ist. Es ist zu beacht

40、en, dass diese Nherung weniger ideal wird, sobald der Anteil der Totzeit an t86zunimmt. 3.28 Wartezeit twdie Zeit, die ein System bentigt, um nach einer Sprungfunktion des Eingangssignals den neuen Ruhezu-stand zu erreichen 3.29 X-Y-Plot Darstellung der Vernderungen des Ausgangssignals gegen die des

41、 Eingangssignals eines Systems. X-Y-Plots sind hilfreich, um die Kennlinie des Ruhezustands von nichtlinearen Systemen aufzunehmen 4 Formelzeichen Formelzeichen Beschreibung Einheit CRAntwort-Durchflusskoeffizient (Kvoder Cv) Verschiedene (siehe IEC 60534-1) sSchrittweite des Eingangssignals % des E

42、ingangs-signalbereiches s02Referenz-Schrittweite des Eingangssignals (2 %) % des Eingangs-signalbereiches tsAbtastzeit s tscDauer der Sprungfunktion s tw Wartezeit s X Vernderung der Position des Drosselkrpers % des Bemessungs-hubs DIN EN 60534-9:2008-06 EN 60534-9:2007 10 Formelzeichen Beschreibung

43、 Einheit Z nderung der Prozessvariablen % des Prozess-Ausgangssignals Z02nderung der Prozessvariablen bei 2-%-nderung des Eingangssignals % des Prozess-Ausgangssignals f0Abtastrate 1/s FRReibungskraft N GR Verstrkungsverhltnis 1 GXVerstrkung des Ventilhubs 1 GZRegelverstrkungGZ02Regelverstrkung bei

44、2-%-nderung des Eingangssignals 1 ndown Anzahl der Schritte (fallendes Signal) whrend des Prfablaufs der Antwortzeit 1 nup Anzahl der Schritte (steigendes Signal) whrend des Prfablaufs der Antwortzeit 1 h Relativer Hub % Zeitkonstante sTRReibungs-Drehmoment Nm t86Sprung-Antwortzeit s t86BSprung-Antw

45、ortzeit aus dem Grundlinientest s t861Sprung-Antwortzeit (steigendes Signal) s t862Sprung-Antwortzeit (fallendes Signal) s tdTotzeit s 5 Allgemeine Prfverfahren 5.1 Zustand des Prflings Das zu prfende Stellgert muss entsprechend dem fr die Prfung erwnschten Zustand eingestellt sein. Dies schliet das

46、 Ventil mit der gewnschten Ausfhrung und Zustand der Stopfbuchspackung, dem Stellungsregler, falls anwendbar, und die Einstellung des Antriebes ein. Die Vorbereitung des Stellungsreglers muss alle bentigten Einstellungen oder Parametrierungen (bei digitalen Stellungsreglern) beinhalten. In einigen F

47、llen knnen Vorprfungen durchgefhrt werden, z. B. um sicherzustellen, dass das Prfventil kein bermiges berschwingen aufweist. (bermiges berschwingen“ ist hier nicht definiert, und der zulssige Grenzwert fr das berschwingen kann vom Einsatzfall des Stellgertes abhngen, muss aber festgehalten werden.)

48、Alle fr das Verhalten des Stellgertes signifikanten Parameter, die sich auf die Prfergebnisse auswirken wrden, mssen im Prfbericht festgehalten sein (siehe 7.1). 5.2 Prfsystem Fr die Prfung zur Bestimmung des Antwortverhaltens werden ein Signalgenerator oder eine Stromquelle sowie Instrumente fr die

49、 Messung des Eingangssignals, der Position des Drosselkrpers und, bei der Prfung unter Labor- oder Prozessbedingungen, die entsprechende Prozessvariable bentigt. Die Prozess-variable kann unter Umstnden aus anderen Variablen, die dann auch gemessen werden mssen, herge-leitet werden. DIN EN 60534-9:2008-06 EN 6