Co warto wiedzieć, zanim zaczniesz wzorcować przepływomierze?

Z DEFINICJI

Fot. 1. Montaż przepływomierza na stacjonarnej stacji kalibracyjnej

Według Międzynarodowego Słownika Terminów Metrologii Prawnej (VIML) wzorcowanie to ogół czynności ustalających relację między wartością wielkości mierzonej, wskazaną przez przyrząd pomiarowy, a odpowiednimi wartościami wielkości fizycznych dostarczanymi przez wzorzec jednostki miary, wraz z podaniem niepewności tego pomiaru.

Pierwszym etapem procesu optymalizacji zarządzania zasobami instalacji jest inwentaryzacja sprzętu pomiarowego, a następnie, na podstawie określonych kryteriów, np. krytyczności dla procesu, wytypowanie urządzeń, które będą podlegały regularnemu procesowi wzorcowania.

Coraz częściej, ze względu na braki kadrowe i skomplikowane procedury związane z wzorcowaniem np. przepływomierzy, użytkownicy przekazują wykonanie tej czynności firmom zewnętrznym.

Kluczowy jest tutaj wybór odpowiedniego partnera, który posiada odpowiednie doświadczenie, kadrę, narzędzia oraz procedury, umożliwiające zrealizowanie tego zadania w sposób właściwy. W tej sytuacji najlepiej zgłosić się bezpośrednio do producenta aparatury kontrolno-pomiarowej, gdzie na pewno uzyskamy pomoc.

ZADBAJ O SPÓJNOŚĆ POMIAROWĄ

Rys. 1. Spójność pomiarowa: nieprzerwany łańcuch odniesienia do wzorców krajowych i międzynarodowych

Bardzo ważnym aspektem wzorcowania jest zachowanie spójności pomiarowej, która określa de facto wiarygodność przeprowadzonej procedury. Według definicji spójność pomiarowa to właściwość wyniku pomiaru, przy której wynik może być związany z odniesieniem poprzez udokumentowany, nieprzerwany łańcuch wzorcowań, z których każde wnosi swój udział do niepewności pomiaru. Spójność pomiarowa jest określana przez kilka podstawowych elementów:

• nieprzerwany łańcuch porównań do międzynarodowego lub państwowego wzorca pomiarowego,
• udokumentowaną niepewność pomiaru,
• udokumentowaną procedurę pomiarową,
• kompetencje personelu,
• odniesienie do jednostek miary układu SI, wzorców pomiarowych odniesienia lub procedur pomiarowych zawierających jednostkę miary,
• interwały między wzorcowaniami.

Spójność pomiarowa pozwala na porównanie uzyskanych wyników badań niezależnie od miejsca i metody ich wykonania. Bardzo ważne jest, by urządzenia pomiarowe/układy pomiarowe lub ich elementy mające istoty wpływ na niepewność pomiaru, wykorzystane do sprawdzenia naszej aparatury, były regularnie wzorcowane przez krajowe instytucje metrologiczne (w Polsce jest to GUM - Główny Urząd Miar) albo instytucje będące depozytariuszami wzorców państwowych lub akredytowane laboratoria wzorcujące, co zapewni nieprzerwany łańcuch porównań.

Niestety w świecie rzeczywistym nie ma idealnych wzorców i procedur pomiarowych, dlatego z każdym wynikiem pomiaru wiąże się niepewność pomiaru. Wynik każdego pomiaru jest wyłącznie przybliżeniem czy też oszacowaniem wielkości mierzonej.

Niepewność wyniku obrazuje brak dokładnej znajomości wartości wielkości mierzonej. Należy pamiętać, że każdy prawidłowo podany wynik pomiaru składa się z wartości przypisanej wielkości mierzonej i z niepewności pomiaru.

WYZWANIA

Istotne jest, aby firma, która wykonuje wzorcowanie, była w stanie oszacować wspomniane niepewności i umieścić je na świadectwie wzorcowania. Kolejnym ważnym elementem spójności pomiarowej jest przestrzeganie przez inżynierów serwisu wykonujących wzorcowanie wcześniej opracowanych procedur, które szczegółowo określają kolejność wykonywanych czynności, warunki otoczenia, w jakich przeprowadzana jest procedura czy sposoby zapisu konkretnych wyników pomiaru.

Gwarantuje to powtarzalność i wiarygodność uzyskanych wyników również dla innych urządzeń poddawanych sprawdzeniom. Niestety nawet najbardziej dokładny sprzęt pomiarowy czy spójne procedury pomiarowe nie zagwarantują uzyskania pewnych wyników, w przypadku gdy osoba wykonująca wzorcowanie nie posiada do tego odpowiednich umiejętności.

W związku z szybkim rozwojem technologii inżynierowie serwisu muszą stale podnosić swoje kwalifikacje poprzez specjalistyczne szkolenia, nie tylko w zakresie metrologii, ale również nowych technologii. Wyznaczanie interwałów między wzorcowaniami nie jest łatwe i powinno być określane dla każdego urządzenia indywidualnie.

Na decyzję, jaki interwał wybrać, ma wpływ kilka czynników. Pierwszym i podstawowym kryterium jest krytyczność konkretnego przepływomierza dla procesu. Oceniane są skutki wystąpienia awarii tego urządzenia oraz wpływ jego wyników pomiarowych na jakość produktu końcowego, proces, bezpieczeństwo czy środowisko.

POSTAW NA DOŚWIADCZENIE

Fot. 2. Mobilna stacja kalibracyjna Endress+Hauser

Opracowanie planu kalibracji dla poszczególnych przyrządów często wymaga wsparcia producenta przepływomierza i laboratorium wzorcującego z doświadczeniem przemysłowym. Może ono rzetelnie doradzić, jak często w typowej instalacji należy wzorcować przepływomierz. Wykorzystując te wskazówki, użytkownik musi uwzględnić konkretne warunki eksploatacji, funkcje przepływomierza i własne doświadczenie.

Przy wyznaczaniu odstępów czasowych między wzorcowaniami należy również wziąć pod uwagę aspekt finansowy. Wyznaczenie zbyt długich interwałów czasowych może wpłynąć na spadek jakości produktu lub bezpieczeństwo. Z drugiej strony zbyt częste kalibracje, poza zwiększeniem kosztów z nimi związanych, nie dadzą nam żadnych korzyści.

Opisane powyżej elementy składowe spójności pomiarowej pokazują, jak jest ona ważna w procesie wzorcownia i pozwala wierzyć, że uzyskane wyniki pomiaru są wiarygodne i mogą posłużyć do dalszej analizy naszego procesu.

MAKSYMALNE DOPUSZCZALNE BŁĘDY (MDB)

Po określeniu krytyczności i wyznaczeniu interwałów kolejnym etapem przygotowania do procedury wzorcowania jest określenie maksymalnych dopuszczalnych błędów (MDB) dla każdego urządzenia indywidualnie. Tu, podobnie jak w procesie wyznaczania krytyczności, użytkownik, znając swój proces, sam najlepiej określa odchyłki, jakie są dopuszczalne w poszczególnych punktach pomiarowych, tak, aby nie tracić na jakości i bezpieczeństwie.

Określając MDB dla przepływomierza, nie zawsze należy sugerować się parametrami zadeklarowanymi przez producenta w kartach katalogowych, ponieważ zbyt wygórowane dokładności nie dadzą nam wymiernych efektów, a mogą zmusić nas do korzystania z bardzo zaawansowanych narzędzi pomiarowych stosowanych w procesie wzorcowania, co nierzadko jest bardzo kosztowne. Na podstawie określonego MDB i znanych parametrów przepływomierza możemy dobrać odpowiednią dla niego metodę wzorcowania.

Możemy wyróżnić trzy najczęściej stosowane metody wzorcowania przepływomierzy: metodę grawimetryczną, objętościową oraz metodę przy użyciu przepływomierza wzorcowego. Najczęściej do wykonania usługi wzorcowania przepływomierz musi być zdemontowany z linii produkcyjnej i przesłany do laboratorium wzorcującego, co niestety wiąże się z dużymi kosztami zatrzymania produkcji.

Nie zawsze użytkownik może sobie pozwolić na tego typu rozwiązanie, dlatego na rynku pojawiła się usługa, która umożliwia wzorcowanie przepływomierzy na obiekcie. Użycie mobilnej stacji kalibracyjnej Endress+Hauser znacząco skraca czas potrzebny na przeprowadzenie wzorcowania, a co za tym idzie zmniejsza koszty użytkownika związane z przestojem linii produkcyjnej.

W przypadku gdy wskazania urządzenia wzorcowanego przekraczają założony MDB, inżynier serwisu jest w stanie na miejscu przeprowadzić adiustacje i utrzymać urządzenie w założonej specyfikacji. Proces kalibracji zawsze zakończony jest wystawieniem certyfikatu kalibracji, który oczywiście poza szczegółowymi wynikami pomiarów zawiera niezbędne informacje identyfikujące badany przepływomierz.

Patryk Żarkowski
Kierownik ds. Rozwoju
Sprzedaży Usług Serwisowych
Endress+Hauser