功能安全温度变送器的特性、应用及维护

2019/2/24 17:06:22 人评论 次浏览 分类:变送器  文章地址://www.e-cumulus.com/tech/2386.html

功能安全温度变送器的整个生命周期包括需求、设计、生产等环节,均遵循IEC 61508国际标准,并需要通过功能安全认证,在冗余方式使用时,功能安全温度变送器可满足SIL3的安全完整性等级要求。

相比常规的温度变送器,功能安全温度变送器具有较高的安全完整性水平,具有更高的可靠性和安全性来满足系统设计中的功能安全需求,即使在自身发生故障的情况下,也能将自诊断信息及时反馈到安全控制系统中,并完成相应的安全动作。 功能安全温度变送器适合应用在石油、化工、冶金和核电等对安全要求较高的场合,特别是对安全完整性水平有较高要求的功能安全相关系统。

功能安全温度变送器(SIL3等级)
1、功能安全温度变送器主要技术参数

传感器输入:热电偶(B、E、J、K、N、R、S、T)和热电阻(Pt100、Pt1000)
输出信号:两线制4-20mA
电压范围:12-36VDC
额定电压:24VDC
污染等级:Ⅱ
海拔高度:≤2000meter
显示:LCD
故障报警:一旦出现故障,即进入安全状态并输出用户设置的报警电流
精度:0.2%FS
温度漂移:≤±0.02%/℃
诊断精度:±5%
防护等级:IP65
绝缘电阻:>20MΩ

2、功能安全温度变送器主要功能特性

①系统结构
功能安全温度变送器的系统结构主要分两部分组成,一部分是安全相关的部分,包括采样模块、MCU模块和DA模块;一部分是诊断的部分,包括采样诊断模块、带时窗看门狗、DA诊断模块、电源诊断模块和安全输出处理模块。如图1所示。安全相关的部分主要完成对传感器(TC/RTD)信号的采样、运算处理和电流输出;诊断的部分主要完成对变送器内部故障的周期性诊断。
功能安全温度变送器系统构成
②诊断功能

为了确保功能安全温度变送器更加安全可靠的运行,在运行中对变送器自身进行周期性诊断。一旦诊断到任何故障,则进入安全状态,输出报警电流。功能安全温度变送器具有丰富全面的诊断功能,诊断覆盖率可以达到90%以上。具体诊断内容主要包括输入采样诊断、输出诊断、电源诊断、D/A诊断等。MCU微处理器单元的诊断主要包括:RAM诊断、ROM诊断、堆栈指针诊断、EEPROM诊断、指令诊断、环境温度诊断、程序顺序执行诊断、寄存器诊断。

3、功能安全温度变送器安全相关参数


传感器配置           热电偶                       两线制热电阻             三线制热电阻
系统类型              B类(复杂)                   B类(复杂)                   B类(复杂)
故障裕度(HFT)     0                                0                                0
SFF                      0.9735                       0.9744                       0.9734
PFH                     4.3311×10-9             4.1838×10-9             4.1838×10-9
PFDAVG               2.1048×10-5             2.0411×10-5             2.037×10-5
PTI                      1年                            1年                             1年
MTTR                  24h                           24h                            24h
MRT                    8h                             8h                              8h
基本精度              ±0.2%/25℃              ±0.2%/25℃               ±0.2%/25℃
温度漂移              ≤0.02%/℃                ≤0.02%/℃                 ≤0.02%/℃
诊断精度              ±5%                          ±5%                          ±5%
响应时间               650ms                      650ms                       650ms
诊断测试间隔        50s                           50s                             50s
故障响应时间        1min                        1min                          1min
硬件完整性等级     SL2                           SL2                            SL2
系统能力               SC3                          SC3                            SC3
高要求模式PFH     ≥10-8<10-7          ≥10-8<10-7           ≥10-8<10-7
低压求模式PFDAVG >3.5×10-4 to <3.5×10-3


4、功能安全温度变送器应用

◆单台功能安全温度变送器的应用,可以满足安全完整性等级为SIL2。
单台功能安全温度变送器的应用


◆通过功能安全温度变送器的冗余使用,可以达到SIL3的安全完整性等级。

功能安全温度变送器的冗余使用

5、功能安全温度变送器维护

功能安全温度变送器出厂前均经过严格的检查及测试,所有维护工作都必须经过温度变送器厂家专业的安全维护工程师完成。同时,必须每年完成一次校验测试,校验测试主要包括精度测试和故障测试。校验测试中出现任何异常均需记录备案。

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