Kalibrujte a verifikujte měření

Obrázek 1: Vysledovatelnost kalibrace přístroje k referenčnímu standardu zajišťuje platnost kalibrace. Všechny obrázky poskytla společnost Endress+Hauser Obrázek 1: Vysledovatelnost kalibrace přístroje k referenčnímu standardu zajišťuje platnost kalibrace. Všechny obrázky poskytla společnost Endress+Hauser

Využívejte chytré přístroje a koordinujte kalibraci a verifikaci, automatizujte údržbu a zvyšte produktivitu.

Přístroje hrají zásadní roli v průmyslovém procesním inženýrství, protože kvantifikují podmínky a jejich měření ovlivňují kvalitu produktů a bezpečnost provozu. Všechny přístroje, i ty nejpřesnější, vykazují určitý stupeň chyby měření, což je rozdíl mezi naměřenou a referenční hodnotou.

Velikost chyby se liší v závislosti na typu, funkci a stavu přístroje a chyba se často postupem času zvyšuje. Proto je obecně žádoucí mít možnost kvantifikovat tyto chyby, aby bylo možné určit, zda jsou měření dostatečně spolehlivá na to, aby sloužila svému účelu.

Ačkoli je kalibrace klíčová pro přesnou, efektivní a bezpečnou výrobu, může být časově a finančně náročná, může vést k prostojům a při nesprávném postupu může způsobit nehody. Pro určení nejlepší rovnováhy mezi spolehlivostí měření, efektivitou zařízení a bezpečností procesu je zásadní definovat požadavky na přesnost každého přístroje a četnost kalibrací přístroje.

Častější kalibrace, než je nutné, plýtvají zdroji a způsobují nadměrné plánované odstávky, avšak příliš zřídkavá kalibrace přístrojů může mít nepříznivý dopad na kvalitu výrobků, shodu s předpisy a bezpečnost a zároveň zvyšuje pravděpodobnost neplánovaných odstávek.

Kalibrace versus verifikace

Kalibrace je postup pro stanovení vztahu mezi kvantitativním měřením a známou referencí. Verifikace je často kvalitativní poskytnutí objektivního důkazu, že dané měření splňuje stanovené požadavky.

Cílem kalibrační zkoušky je určit chyby měření daného zařízení označovaného jako testovaná jednotka (Unit Under Test – UUT). Jakmile jsou chyby měření známy, lze testovanou jednotku (UUT) použít pro kalibraci jiného přístroje. Běžným příkladem této praxe je ověřování hlavního měřidla. Tento řetězec kalibrací musí vždy vést zpět k národním nebo mezinárodním primárním referencím, aby byla zaručena metrologická vysledovatelnost (obrázek 1).

Pojem verifikace je rozšířenější a nejčastěji se označuje jako porovnání výsledků kalibrace se stanoveným požadavkem za účelem zjištění shody. Nejčastějším požadavkem používaným při verifikaci je maximální přípustná chyba (Maximum Permissible Error – MPE), kterou definuje výrobce, metrologická organizace, koncový uživatel nebo regulační orgán. Pokud jsou chyby měření přístroje stanovené kalibrací menší než MPE, přístroj splňuje stanovený požadavek a projde verifikační zkouškou (obrázek 2).

CTL2206 MAG Endress Fig2Obrázek 2: Verifikační zkouška založená na maximální přípustné chybě (MPE) průtokoměru

MPE se často určuje na základě posouzení kritičnosti a důsledků chyby měření pro každý přístroj. MPE se v kombinaci s regulačními požadavky často používá k určení četnosti a postupů kalibrace.

Přístroje s malou MPE musejí být často laboratorně testovány za přísných podmínek, ale hodnotitelé mohou u přístrojů s méně striktní hodnotou MPE používat kalibrační metody méně narušující provoz, nebo dokonce provádět verifikaci přímo na lince (obrázek 3).

U podporovaných specializovaných přístrojů zlepšuje verifikace na lince dostupnost zařízení tím, že snižuje četnost kalibrací a riziko poškození během přepravy a chyb při opětovné instalaci, když je třeba přístroje vyjmout z procesu. Tato častější a snadno dostupná metoda verifikace navíc umožňuje obsluze sledovat výkonnost přístroje v průběhu času a včas upozornit na odchylku měření, čímž se omezí neplánované odstávky.

CTL2206 MAG Endress Fig3Obrázek 3: Technologie Heartbeat společnosti Endress+Hauser automaticky generuje protokoly linkové verifikace, čímž prodlužuje kalibrační intervaly a omezuje nutnost manuální tvorby protokolů

Intervaly kalibrace přístrojů

Kalibrační interval je definován jako doba mezi dvěma kalibracemi. Kalibrační intervaly by měly být stanoveny v souladu s kritičností přístroje a rizikem odchylky chyby měření mimo přijatelný rozsah (obrázek 4), ale často tomu tak není.

V praxi se většina kalibračních intervalů určuje pomocí reaktivních metod, kdy se intervaly zpočátku nastaví na vhodnou četnost a poté se upravují v závislosti na údajích z předchozích kalibrací. Problémem tohoto postupu je, že se nepokouší modelovat nebo předvídat spolehlivost měření v čase.

Reaktivní metody jsou obvykle méně účinné než statistické metody pro stanovení intervalů, které splňují cíle spolehlivosti, a obvykle trvá roky, než se dosáhne ustáleného stavu. 

CTL2206 MAG Endress Fig5Obrázek 4: Viz srovnání odhadované doby pro kalibraci na místě a v laboratoři

Doporučení pro kalibraci a verifikaci

Krátké shrnutí klíčových bodů týkajících se kalibrace a verifikace:

  • kalibrace má kvantitativní výsledek;
  • verifikační protokol se obvykle vydává v kvalitativním vyjádření, například jako kritérium vyhovuje/nevyhovuje;
  • verifikace po kalibraci zajišťuje nejvyšší kvalitu měření přístroje;
  • verifikaci bez kalibrace lze provést mezi dvěma kalibracemi, čímž se často prodlouží požadovaný kalibrační interval;
  • v certifikovaných postupech kalibrace a verifikace se vyžaduje vysledovatelnost.

Mnoho dnešních přístrojů dokáže diagnostikovat problémy, provádět verifikaci a vytvářet auditovatelné protokoly, což usnadňuje úkoly související s kalibrací a verifikací a snižuje nároky na manuální zásahy a odstávky závodu. Pokud není kalibrace přímo na lince proveditelná, vede menší počet a rychlejší kalibrace mimo linku k lepší celkové účinnosti zařízení. Chytré přístroje umožňují pracovníkům závodu dosáhnout maximální doby provozuschopnosti při zachování shody s předpisy a nejvyšší míry bezpečnosti. Konkurenční výhoda organizace závisí na přesném měření a efektivní výrobě a optimalizací kalibračních postupů a používáním verifikace na lince všude, kde je to možné, může personál závodu zajistit ziskový, předpisům vyhovující a bezpečný provoz.

Adam Booth je manažer marketingu produktů pro průtok a Nathan Hedrick je národní produktový manažer společnosti Endress+Hauser. Upravil Chris Vavra, ředitel pro webový obsah časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com