Błędny pomiar bywa groźniejszy niż całkowita awaria czujnika. Uszkodzony przetwornik zwykle uruchomi alarm albo zostanie szybko zauważony. Przyrząd, który nadal pracuje, ale zaniża temperaturę o 3°C, przesuwa wskazanie ciśnienia o 0,2 bar albo stopniowo „odpływa” od wartości rzeczywistej, może przez tygodnie dostarczać do sterownika błędne dane. Efektem są źle prowadzone procesy, odrzuty jakościowe, nadmierne zużycie energii, niepotrzebne korekty operatorów, a w instalacjach krytycznych również realne zagrożenie dla ludzi i urządzeń.
Dlatego przeglądy okresowe aparatury kontrolno-pomiarowej nie powinny sprowadzać się do naklejki z datą następnej kontroli. Dobry system nadzoru odpowiada na cztery konkretne pytania: czy urządzenie działa, czy mierzy wystarczająco dokładnie, czy jego wynik można powiązać z wiarygodnym wzorcem oraz czy dany przyrząd podlega dodatkowym wymaganiom prawnym.
I tu pojawia się pierwszy częsty błąd: przegląd, wzorcowanie, regulacja i legalizacja są wrzucane do jednego worka. Nie powinny.
Najpierw ustal, które pomiary naprawdę mogą zatrzymać produkcję
Nie każda pozycja w zakładowej ewidencji AKP zasługuje na taki sam harmonogram. Kontrola termometru używanego orientacyjnie do obserwacji temperatury w pomieszczeniu technicznym nie powinna być zarządzana tak samo jak przetwornik ciśnienia uruchamiający zabezpieczenie reaktora albo wagę, na której wynikach opiera się rozliczenie handlowe.
Najpraktyczniejszym punktem wyjścia jest podział aparatury według skutków błędnego wskazania.
Najwyższy priorytet powinny otrzymać przyrządy wpływające na:
-
bezpieczeństwo procesu – ciśnienie, temperatura, poziom, przepływ lub stężenie wykorzystywane przez blokady i układy zabezpieczające,
-
jakość wyrobu – np. temperatury pasteryzacji, parametry suszenia, dozowanie składników, pH, przewodność, wilgotność,
-
rozliczenia i obrót – przyrządy, których wskazanie wpływa na ilość sprzedawanego lub kupowanego medium czy produktu,
-
zgodność środowiskową i prawną,
-
decyzję o dopuszczeniu partii produktu.
Dopiero później są urządzenia pomocnicze, których błąd powoduje przede wszystkim utrudnienia eksploatacyjne.
Taka klasyfikacja ma bezpośrednie przełożenie na terminy kontroli. Nie istnieje jeden prawny okres wzorcowania obowiązujący wszystkie przemysłowe mierniki, czujniki i przetworniki. Dla urządzeń nieobjętych szczególnymi regulacjami częstotliwość trzeba ustalić na podstawie ryzyka, wymagań procesu, zaleceń producenta i dotychczasowej stabilności przyrządu.
W praktyce jako punkt startowy często da się przyjąć:
-
6 miesięcy – aparatura krytyczna, pracująca w ciężkich warunkach albo wykazująca tendencję do dryftu,
-
12 miesięcy – typowy interwał początkowy dla ważnej aparatury procesowej,
-
24 miesiące – urządzenia stabilne, o kilkuletniej historii wyników potwierdzających niewielkie odchylenia, jeśli ryzyko procesu na to pozwala.
To nie są ustawowe terminy. Są sensowną bazą do stworzenia własnego programu. Interwał należy później skracać albo wydłużać na podstawie danych.
Jeżeli pięć kolejnych wzorcowań pokazuje stabilne wyniki daleko od granicy dopuszczalnego błędu, coroczna kontrola urządzenia może być niepotrzebnie częsta. Jeśli natomiast przyrząd po ośmiu miesiącach zaczyna zbliżać się do granicy tolerancji, utrzymywanie dwunastomiesięcznego cyklu tylko dlatego, że „tak było od zawsze”, jest złym zarządzaniem.
Są też sytuacje, w których nie powinno się czekać na termin z harmonogramu. Kontrolę nadzwyczajną trzeba rozważyć po:
-
naprawie części mogącej wpływać na wynik pomiaru,
-
upadku lub silnym uderzeniu urządzenia,
-
przeciążeniu zakresu pomiarowego,
-
przegrzaniu, zalaniu lub ekspozycji na agresywne medium,
-
zmianie lokalizacji mającej wpływ na warunki pracy,
-
stwierdzeniu nietypowej różnicy pomiędzy dwoma niezależnymi pomiarami,
-
dłuższym magazynowaniu, jeżeli producent wskazuje takie ryzyko,
-
ingerencji w tor pomiarowy.
Najbardziej kosztowny błąd organizacyjny pojawia się jednak gdzie indziej: zakład ma harmonogram, ale nie potrafi szybko powiedzieć, które urządzenia są krytyczne i dlaczego mają właśnie taki termin kontroli. Wtedy system istnieje głównie na potrzeby audytu.
Dobry przegląd nie kończy się na sprawdzeniu, czy wyświetlacz działa
Przegląd techniczny i wzorcowanie odpowiadają na inne pytania. Podczas przeglądu ocenia się przede wszystkim stan i funkcjonowanie urządzenia. Wzorcowanie służy natomiast określeniu relacji pomiędzy wskazaniem przyrządu a wartością odniesienia zapewnianą przez wzorzec.
Sam fakt, że czujnik pokazuje temperaturę, nie dowodzi więc jeszcze, że pokazuje ją poprawnie.
Procedurę okresową najlepiej prowadzić w stałej kolejności.
Najpierw należy sprawdzić identyfikację urządzenia: numer ewidencyjny, producenta, model, numer seryjny, zakres pomiarowy, lokalizację, funkcję procesową i wymagany termin następnej kontroli. Pomieszanie dwóch identycznych przetworników po remoncie instalacji zdarza się częściej, niż sugerują eleganckie procedury jakościowe.
Następnie wykonuje się oględziny. Sprawdza się między innymi:
-
obudowę i złącza,
-
przewody impulsowe i elektryczne,
-
uszczelnienia,
-
stan króćców,
-
zabrudzenie elementu pomiarowego,
-
korozję,
-
czytelność oznaczeń,
-
stan plomb, jeśli mają zastosowanie,
-
ślady przegrzania lub uszkodzeń mechanicznych.
Dopiero później ma sens test funkcjonalny. W przypadku przetwornika 4–20 mA trzeba sprawdzić nie tylko lokalne wskazanie, ale również sygnał przekazywany dalej. Zdarza się, że sam sensor działa poprawnie, a błąd powstaje na wejściu analogowym sterownika, w okablowaniu albo w skalowaniu systemu DCS/PLC.
Jeżeli przyrząd ma zakres 0–10 bar, kontrola wyłącznie przy 5 bar nie daje wystarczającego obrazu jego zachowania. Liczba punktów zależy od urządzenia, procedury i wymaganej niepewności, ale w zastosowaniach procesowych często sprawdza się kilka punktów rozłożonych w zakresie, przykładowo 0%, 25%, 50%, 75% i 100% zakresu, a w uzasadnionych przypadkach również przebieg malejący. Pozwala to zauważyć nieliniowość i histerezę, których pojedynczy pomiar nie pokaże.
Przy czujnikach temperatury równie ważny jest czas stabilizacji. Szybkie zanurzenie sondy we wzorcu i zapis pierwszej wartości, która wygląda rozsądnie, nie jest porządnym sprawdzeniem. Wynik odczytuje się po osiągnięciu warunków zgodnych z przyjętą metodą.
Po pomiarach trzeba odpowiedzieć na najważniejsze pytanie: czy błąd urządzenia mieści się w tolerancji wymaganej przez konkretny proces?
To zakład musi mieć określone przed wykonaniem wzorcowania. Świadectwo zawierające wyniki nie podejmuje automatycznie decyzji za właściciela procesu. Jeżeli laboratorium podaje np. błąd, poprawkę i niepewność pomiaru, przedsiębiorstwo powinno mieć jasną regułę kwalifikowania urządzenia jako zgodnego lub niezgodnego.
Trzeba też odróżnić wzorcowanie od regulacji. Wzorcowanie pokazuje stan przyrządu. Regulacja zmienia jego charakterystykę tak, aby ograniczyć błąd. Jeżeli urządzenie zostało wyregulowane, należy znać wyniki zarówno przed regulacją, jak i po niej, szczególnie gdy od wcześniejszych wskazań zależała jakość produktu.
To jest moment często pomijany. Jeśli przy wzorcowaniu okaże się, że przetwornik pracował poza dopuszczalną tolerancją, problemem nie jest już tylko sam przetwornik. Trzeba ustalić od kiedy mógł podawać błędne wyniki i które partie produktu albo decyzje procesowe mogły być nimi dotknięte.
Przykład: jeśli termometr kontrolujący krytyczny etap procesu podczas wzorcowania wykazuje błąd +4°C, jego wymiana nie zamyka sprawy. Konieczna jest analiza wcześniejszych zapisów temperatury i określenie, czy po uwzględnieniu możliwego błędu proces nadal spełniał wymagania.
Przy zlecaniu wzorcowań zewnętrznych trzeba sprawdzić również zakres kompetencji wykonawcy. W Polsce laboratoria wzorcujące akredytowane przez Polskie Centrum Akredytacji działają w odniesieniu do PN-EN ISO/IEC 17025:2018-02, ale sama informacja, że laboratorium ma akredytację, jeszcze nie wystarcza. Trzeba sprawdzić, czy konkretna wielkość, zakres i metoda znajdują się w jego aktualnym zakresie akredytacji.
To szczegół, który łatwo przeoczyć przy zamówieniu obejmującym kilkadziesiąt różnych przyrządów.
Legalizacja, dokumentacja i terminy: tutaj nie można działać „na pamięć”
Drugim poważnym błędem jest przekonanie, że każdy przemysłowy przyrząd pomiarowy musi być legalizowany. Nie musi.
W Polsce prawna kontrola metrologiczna obejmuje określone rodzaje przyrządów i zastosowań wskazanych w przepisach. Może przyjmować formę między innymi zatwierdzenia typu, legalizacji pierwotnej, jednostkowej albo ponownej. Obowiązek zależy od rodzaju urządzenia i sposobu jego wykorzystania.
Dlatego dla każdego przyrządu trzeba osobno ustalić:
-
czy podlega prawnej kontroli metrologicznej,
-
jaki jej zakres dotyczy tego urządzenia,
-
jaki dokument lub oznaczenie potwierdza spełnienie wymagań,
-
jak długo jest ważna legalizacja,
-
jakie zdarzenia powodują utratę jej ważności lub konieczność ponownego sprawdzenia.
Nie wolno przenosić terminów z jednego typu urządzenia na inne. Dla przykładu Główny Urząd Miar wskazuje, że legalizacja pierwotna odmierzacza paliw ciekłych jest ważna 2 lata, a ponowna 25 miesięcy. Dla odmierzaczy LPG są to odpowiednio 1 rok i 13 miesięcy. Już ten przykład pokazuje, dlaczego zakładowa zasada „legalizujemy wszystko co dwa lata” jest wadliwa.
Równie istotny jest sposób liczenia okresu ważności. Jeżeli okres legalizacji określono w latach, jest on liczony od 1 stycznia roku następującego po roku dokonania legalizacji. Gdy został określony w miesiącach, liczy się go od pierwszego dnia miesiąca, w którym legalizacji dokonano.
Wzorcowanie wygląda inaczej. Prawo o miarach nie ustanawia jednego ogólnego obowiązkowego cyklu wzorcowania wszystkich przyrządów przemysłowych. GUM wskazuje, że wzorcowanie jest co do zasady usługą wykonywaną na wniosek zainteresowanego podmiotu; obowiązki i konkretne terminy mogą natomiast wynikać z przepisów szczególnych, systemu jakości, dokumentacji technologicznej, wymagań klienta albo przyjętego systemu nadzoru nad wyposażeniem.
Dlatego dobra ewidencja AKP nie powinna zawierać tylko pól „data ostatniego” i „data następnego przeglądu”. Minimum użytecznej karty urządzenia to:
-
identyfikator zakładowy,
-
producent, model i numer seryjny,
-
lokalizacja,
-
mierzona wielkość,
-
zakres pomiarowy,
-
wymagana tolerancja,
-
klasyfikacja krytyczności,
-
rodzaj kontroli: przegląd, wzorcowanie, sprawdzenie, legalizacja,
-
częstotliwość i podstawa ustalenia terminu,
-
data ostatniej czynności,
-
następny termin,
-
wyniki pomiarów „as found”, czyli przed regulacją,
-
wyniki po regulacji lub naprawie,
-
wykorzystany wzorzec,
-
numer świadectwa,
-
decyzja o dopuszczeniu do użytkowania,
-
informacja o osobie lub podmiocie wykonującym czynność.
W większym zakładzie prowadzenie tego w pojedynczym arkuszu Excel szybko staje się niewygodne. Problem zaczyna się zwłaszcza przy kilkuset albo kilku tysiącach punktów pomiarowych, gdy aparatura jest demontowana, zamieniana pomiędzy instalacjami, wysyłana do serwisu i czasowo zastępowana urządzeniami rezerwowymi. Wtedy sens ma moduł AKP w CMMS/EAM, pod warunkiem że system przechowuje nie tylko terminy, ale również historię wyników.
Automatyczne przypomnienie nie naprawi bowiem złej procedury. Jeśli każde urządzenie ma wpisane „12 miesięcy”, choć nikt nie wie, skąd wziął się ten okres, zakład jedynie cyfryzuje przypadkową decyzję.
Najbardziej użyteczne są trendy. Jeżeli kolejne wyniki wzorcowań pokazują narastający dryft, termin trzeba skrócić albo poszukać przyczyny: wibracji, temperatury otoczenia, przeciążeń, kontaktu z agresywnym medium, starzenia elementu pomiarowego czy niewłaściwego montażu.
Z kolei ciągłe wyniki bliskie wartości nominalnej mogą uzasadniać wydłużenie okresu pomiędzy wzorcowaniami, jeżeli nie ograniczają tego przepisy, dokumentacja urządzenia, wymagania klienta ani analiza ryzyka.
I jeszcze jedna rzecz, która potrafi irytować służby utrzymania ruchu: wysłanie urządzenia do wzorcowania oznacza często demontaż i przestój albo konieczność posiadania egzemplarza zastępczego. Przy planowaniu postoju remontowego warto więc grupować urządzenia według instalacji i wcześniej rezerwować wzorce lub aparaturę rezerwową. Inaczej kilkugodzinne badanie potrafi zamienić się w kilkudniowy problem logistyczny.
FAQ
Czy każdy czujnik w zakładzie przemysłowym trzeba wzorcować raz w roku?
Nie. Nie istnieje uniwersalny ustawowy roczny termin dla całej aparatury AKP. Interwał powinien wynikać z wymagań procesu, krytyczności pomiaru, stabilności urządzenia, warunków pracy, zaleceń producenta oraz wcześniejszych wyników. Przepisy szczególne mogą jednak ustanawiać konkretne wymagania dla określonych zastosowań.
Czy wzorcowanie i legalizacja oznaczają to samo?
Nie. Wzorcowanie określa relację wskazań urządzenia do wartości odniesienia i dostarcza informacji o jego właściwościach metrologicznych. Legalizacja jest elementem prawnej kontroli metrologicznej stosowanym wobec określonych rodzajów przyrządów.
Czy po wzorcowaniu urządzenie zawsze jest „dobre”?
Nie. Wynik wzorcowania może właśnie wykazać przekroczenie przyjętej tolerancji. Zakład musi mieć kryterium oceny pozwalające zdecydować, czy urządzenie można dalej użytkować, trzeba je wyregulować, naprawić albo wymienić.
Co zrobić, gdy podczas wzorcowania wykryto duży błąd?
Najpierw zabezpieczyć lub wyłączyć przyrząd, a następnie ocenić wpływ błędu na wcześniejsze pomiary. Trzeba ustalić, jakie produkty, partie, raporty lub decyzje procesowe mogły powstać na podstawie niewiarygodnych wskazań. Sama regulacja urządzenia nie rozwiązuje problemu historycznych danych.
Czy do każdego wzorcowania potrzebne jest laboratorium akredytowane?
Nie w każdym przypadku istnieje taki bezwzględny obowiązek. Jeżeli jednak wymagane jest wykazanie spójności pomiarowej na potrzeby systemu jakości, klienta, audytu lub oceny zgodności, świadectwo z laboratorium posiadającego odpowiedni zakres akredytacji jest mocnym i powszechnie uznawanym dowodem. Trzeba sprawdzać zakres akredytacji dla konkretnego rodzaju pomiaru.
Czy można wydłużyć okres między wzorcowaniami?
Tak, jeśli nie zabraniają tego wymagania prawne lub branżowe i istnieją dane potwierdzające stabilność urządzenia. Decyzję powinny wspierać wyniki poprzednich wzorcowań oraz ocena ryzyka. Sam argument „przez trzy lata nic się nie zepsuło” jest za słaby.
Co jest ważniejsze: data przeglądu czy wyniki wcześniejszych kontroli?
W zarządzaniu technicznym – wyniki. Data pilnuje terminowości, natomiast historia błędów pokazuje, czy ustalony interwał ma sens. Dwa identyczne przetworniki pracujące w różnych warunkach po kilku latach mogą wymagać zupełnie różnych harmonogramów.
Pierwszym działaniem nie powinno być więc zamawianie wzorcowania całej aparatury „raz na rok”. Najpierw trzeba wyciągnąć ewidencję AKP i oznaczyć urządzenia, których błędne wskazanie może wpłynąć na bezpieczeństwo, jakość produktu, rozliczenia albo spełnienie wymagań prawnych. Dla tej grupy należy następnie sprawdzić aktualność legalizacji tam, gdzie jest wymagana, tolerancje procesu, historię wyników i podstawę obecnego interwału kontroli. Jeżeli zakład nie potrafi uzasadnić, dlaczego krytyczny przetwornik ma być sprawdzany co 6, 12 albo 24 miesiące, właśnie ten błąd organizacyjny należy usunąć jako pierwszy.
Dodatkowe informacje na: www.merserwis.pl.
