Co to jest kalibracja i w jaki sposób IIoT może pomóc w zarządzaniu raportami?
W automatyce przemysłowej kalibracja jest bardzo ważna, ponieważ zapewnia dokładność odczytów przyrządów pomiarowych. Platformy IIoT upraszczają prowadzenie dokumentacji, zapewniają centralny dostęp do danych kalibracyjnych i umożliwiają efektywne planowanie kalibracji.
W skrócie
- W tym artykule omawiamy podstawowe pojęcia dotyczące kalibracji, podkreślając jakie jest jej znaczenie i pokazując, czym kalibracja się różni od adiustacji.
- Chcemy też sprawdzić, w jaki sposób rozwiązania IIoT mogą uprościć zarządzanie raportami z kalibracji.
- Ekosystem IIoT może scentralizować dostęp do dokumentacji oraz dostarczać dane niemal w czasie rzeczywistym, pomagając w efektywnym planowaniu kalibracji, a nawet monitorowaniu zgodności z obowiązującymi przepisami.
Co to jest kalibracja?
Kalibracja, to najprościej mówiąc, proces porównywania wartości mierzonej przez kalibrowany przyrząd pomiarowy z wzorcem o znanej i wysokiej dokładności. Dzięki niej można określić, czy przyrząd wykonuje pomiary mieszczące się w dopuszczalnych granicach.
Definicja kalibracji
Zgodnie z definicją podaną przez Międzynarodowe Biuro Miar i Wag (BIPM) kalibracja (wzorcowanie) "jest działaniem, które w określonych warunkach, w pierwszym kroku ustala zależność pomiędzy odwzorowywanymi przez wzorzec pomiarowy wartościami wielkości wraz z ich niepewnościami pomiaru, a odpowiadającymi im wskazaniami wraz z ich niepewnościami, a w drugim kroku wykorzystuje tę informację do ustalenia zależności pozwalającej uzyskać wynik pomiaru na podstawie wskazania”.
Do przeprowadzenia kalibracji potrzebne są specjalne narzędzia i przyrządy, które różnią się w zależności od rodzaju kalibracji. Typowymi przykładami są kalibratory z ważnymi świadectwami kalibracji, wzorcowe przyrządy pomiarowe i stanowiska wzorcowania.
Dlaczego kalibracja jest ważna?
Przeprowadzanie kalibracji jest niezbędne do zapewnienia dokładnych pomiarów. Przyrządy pomiarowe są montowane w różnych środowiskach przemysłowych, gdzie narażone są na ścieranie, drgania, nagłe zmiany temperatury, trudne warunki i wstrząsy mechaniczne. Takie czynniki mogą znacząco wpływać dokładność przyrządu, więc kalibracja jest niezbędna, aby móc sprawdzić dokładność pomiarów i, w razie potrzeby, dostosować przyrząd do wymagań konkretnego zastosowania.
Dokładna kalibracja ma pozytywny wpływ na procesy produkcyjne, ponieważ zapewnia wiarygodne pomiary. Ponadto zmniejsza rozbieżności w specyfikacjach technicznych, pomaga w zaplanowaniu konserwacji zapobiegawczej i gwarantuje identyfikowalność pomiarów.
Warto też wspomnieć o nowoczesnych, inteligentnych przyrządach pomiarowych, oferowanych na przykład przez Endress+Hauser, wyposażonych w Technologię Heartbeat i zapewniających ciągły dostęp do informacji o statusie, co pozwala uzyskać bardziej dokładny obraz stanu technicznego przyrządu i niezawodność pomiarów.
Co należy wiedzieć o certyfikacie kalibracji (świadectwie wzorcowania)?
Podczas kalibracji wszystkie pomiary muszą być rejestrowane - ręcznie lub za pomocą systemu automatycznego. Po zakończeniu procedury, generowany jest dokument końcowy, znany jako certyfikat kalibracji (lub świadectwo wzorcowania), zawierający wszystkie szczegóły techniczne procedury.
Taki certyfikat zawiera zazwyczaj porównania pomiędzy kalibrowanym przyrządem a znanym wzorcem (przyrządem odniesienia). Muszą się również w nim znaleźć specyfikacje techniczne obu przyrządów pomiarowych, dane procedury, niepewność kalibracji, numer kalibracji oraz podpisy upoważnionego personelu.
Które przyrządy pomiarowe wymagają kalibracji?
Wszystkie przyrządy pomiarowe można skalibrować w celu zapewnienia ich prawidłowego działania oraz poziomu dokładności wymaganego w danym zastosowaniu. Choć koncepcja kalibracji pozostaje niezmienna, procedura różni się w zależności od typu urządzenia obiektowego.
Na przykład kalibracja przetwornika ciśnienia może polegać na zastosowaniu skalibrowanego testera ciężaru własnego, jako wzorca do wygenerowania ciśnienia. Można również zastosować inne urządzenie ciśnieniowe, o większej dokładności niż kalibrowany przyrząd.
Wszystkie wzorce kalibracyjne muszą posiadać ważny certyfikat kalibracji potwierdzający zgodność z obowiązującymi w danym regionie normami.
Jak wykonuje się kalibrację?
Kalibracja polega na porównaniu testowanego przyrządu z wzorcem, zazwyczaj w kilku punktach zakresu pomiarowego — najczęściej 0%, 25%, 50%, 75% i 100%. W razie potrzeby można uwzględnić dodatkowe punkty testowe, choć może to spowodować wzrost kosztów.
Wzorzec zależy od rodzaju przyrządu:
- Przetworniki przepływu: kalibracja może obejmować urządzenie master, porównanie z wagą lub kalibrację przy użyciu mobilnego testera.
- Przetworniki ciśnienia: zwykle używany jest przyrząd w wersji standardowej o wyższej dokładności, kalibrator cyfrowy lub tester ciężaru własnego.
- Przetworniki temperatury: używa się skalibrowanego wzorca, jak np. symulator elektronicznego czujnika temperatury.
Procedury kalibracji przeprowadza się zgodnie ze standardową procedurą operacyjną (SOP), która opisuje wszystkie czynności i kolejność ich wykonywania. Odstępy czasu pomiędzy kolejnymi kalibracjami mogą być różne i można je wyznaczyć na podstawie takich czynników, jak:
- Typ i zastosowanie przyrządu
- Zalecenia producenta
- Analiza trendów z poprzednich kalibracji
- Dane historyczne przyrządu
- Porównanie z podobnymi przyrządami w zakładzie
- Wymagana dokładność pomiaru
Czym różni się kalibracja od adiustacji
Ogólnie przyjmuje się, że kalibracja to proces porównywania przyrządu z wzorcem o wyższej i znanej dokładności. W razie potrzeby, po kalibracji przeprowadzana jest adiustacja celu skorygowania odchyleń wykrytych podczas porównania.
Procedura kalibracji obejmuje weryfikację zakresu pomiarowego względem wzorca. W przypadku wykrycia błędu większego niż dopuszczalna wartość graniczna, należy wykonać adiustację przyrządu.
Przykładowo, adiustacja przetwornika ciśnienia polega zwykle na korekcie zera, a następnie wartości zakresu. Te parametry można zmieniać za pomocą ustawień mechanicznych lub w oprogramowaniu, w zależności od wieku przyrządu i specyfikacji producenta. Po wykonaniu adiustacji należy ponownie sprawdzić zakres pomiarowy w odniesieniu do wzorca, aby upewnić się, czy dokładność mieści się w wymaganych granicach.
Jakie są zalety kalibracji w miejscu zamontowania przyrządu?
Kalibracja w miejscu zamontowania przyrządu jest powszechną praktyką w zakładach przemysłowych, która szczególnie sprawdza się podczas planowanych przestojów produkcji, gdy kalibracji wymaga wiele przyrządów. W takich przypadkach, do kalibracji przyrządów do pomiaru ciśnienia, temperatury i przepływu, często zatrudnia się zewnętrznych usługodawców.
Kalibracja na obiekcie, w tym kalibracja przepływu, staje się coraz bardziej powszechna. Wiele firm korzysta obecnie z mobilnych urządzeń kalibracyjnych, aby móc wykonywać te usługi bezpośrednio w miejscu zamontowania przyrządu. Na przykład, Endress+Hauser oferuje kalibrację przyrządów na obiekcie, korzystając z zaawansowanych mobilnych platform i zatrudniając specjalistów z odpowiednimi uprawnieniami.
Do zalet kalibracji wykonywanej w miejscu zamontowania przyrządu należą m.in. eliminacja konieczności transportu przyrządu, możliwość wykonania natychmiastowych regulacji i napraw oraz ułatwienie szybkiej wymiany przyrządu – wszystko wykonywane przez wykwalifikowanych specjalistów. Takie podejście pozwala na redukcję przestojów i zapewnia zgodność z normami kalibracji.
Jak często należy przeprowadzać kalibracje?
Częstotliwość kalibracji zależy od kilku czynników, więc odstępy czasu pomiędzy kolejnymi kalibracjami mogą być różne. Doświadczenie pokazuje, że przy ustalaniu odstępów pomiędzy kalibracjami należy uwzględnić następujące czynniki:
- Istotność pomiarów dla przebiegu procesu
- Wymagania systemu jakości w zakładzie
- Zgodność z przepisami
- Zalecenia producenta
- Ryzyko awarii spowodowanej brakiem dokładności
- Inne wymagania techniczne
Czynniki te pomagają ustalić odpowiedni harmonogram kalibracji, który w razie potrzeby zawsze można dostosować. Nowoczesne rozwiązania IIoT jeszcze bardziej upraszczają planowanie i wykonywanie kalibracji, zapewniając łatwy dostęp do danych przyrządu i narzędzi do planowania.
Co to jest niepewność kalibracji?
Niepewność kalibracji określa zakres "wątpliwości" związanych z procesem kalibracji i jest zależna od takich czynników, jak warunki instalacji, identyfikowalność wzorca i zmienne środowiskowe. Jeśli niepewność kalibracji przekracza tolerancję kalibrowanego przyrządu, należy zakwestionować ważność kalibracji.
Na przykład użycie przepływomierza z czujnikami zaciskowymi do kalibracji przyrządu zamontowanego bezpośrednio w medium procesowym może skutkować niepewnością kalibracji wyższą niż tolerancja zainstalowanego przepływomierza, co sprawi, że procedura będzie nieskuteczna.
Kalibracja udana i nieudana - co należy wiedzieć?
Kalibracja testowanego przyrządu może być udana lub nieudana, i można to stwierdzić na podstawie wartości granicznych tolerancji zdefiniowanych przez producenta lub określonych w certyfikacie kalibracji wstępnej. Jeżeli podczas kalibracji, zmierzony błąd przekroczy granicę tolerancji, kalibrację uznaje się za nieudaną. W takich przypadkach należy wykonać adiustację i ponownie skalibrować przyrząd. Jeżeli po adiustacji, różnica pomiędzy skalibrowany przyrządem a wzorcem mieści się w granicach tolerancji, kalibracja jest udana.
Jak zarządzać raportami z kalibracji za pomocą IIoT
Prawidłowe przechowywanie i dostępność dokumentów kalibracji są bardzo ważne. Nowoczesne usługi IIoT, takie jak biblioteka Netilion Library, umożliwiają scentralizowane zarządzanie w chmurze raportami z kalibracji, danymi technicznymi i powiązaną dokumentacją dla każdego tagu (oznaczenia punktu pomiarowego) przyrządu. Dzięki takiemu podejściu, wszyscy członkowie zespołu mają dostęp do informacji i mogą je efektywnie udostępniać oraz aktualizować, oszczędzając czas podczas weryfikacji na obiekcie lub pobierania historycznych zapisów kalibracji.
Po zintegrowaniu z urządzeniami brzegowymi, platformy IIoT mogą automatycznie tworzyć cyfrowe bliźniaki wszystkich przyrządów pomiarowych, umożliwiając dostęp do plików za pomocą smartfonów, tabletów i laptopów. To w znaczny sposób ułatwia współpracę oraz gwarantuje stałą dostępność dokumentacji technicznej i raportów z kalibracji, co przekłada się na poprawę wydajności i umożliwia stałe monitorowanie zgodności z przepisami.
