Med fluktuerande råvarupriser står branschen inför en utmaning att anpassa sig till tiderna och vinstmarginalerna. Ett av de få sätten att hålla kostnaderna under kontroll i hela branschen är att bli mer resurssnåla och effektiva.
Och ett av de bästa sätten att hålla dessa kostnader under kontroll är att hitta förlusterna i din process. Det innebär en hel del finjustering för att se till att du från instrumenteringssynpunkt får rätt temperatur och tryck för högkvalitativ produktion och effektiv användning av indata.
Kalibreringsutrustning förbättrar optimeringen och kvaliteten – och det gäller även för andra processindustrier, oavsett om det gäller kemisk bearbetning, kärnkraft, läkemedel eller massa och papper. Tillverkningsanläggningar kräver hundratals, till och med tusentals sofistikerade enheter som utan avbrott utför många olika kritiska uppgifter på ett exakt och tillförlitligt sätt. De enheterna kräver regelbunden inspektion, testning, kalibrering och reparation.
Århundraden av industriell erfarenhet har visat värdet av att noggrant registrera detaljerna i dessa inspektioner, tester, kalibreringar och reparationer. Förutom att det är bästa praxis kräver företag och myndigheter ofta mycket specifik dokumentation för att garantera att kunderna får fullt värde och att medborgarnas hälsa och säkerhet skyddas.
Traditionella metoder för testning, kalibrering och dokumentation är arbetsintensiva och eftersom det råder brist på erfarna användare kan mindre team ibland välja att skjuta upp regelbunden kalibrering. De senaste resultaten i branschen tyder på att mindre team kan utföra och dokumentera kalibreringar av enheter till lägre totalkostnad och med ytterligare produktivitets- och drifttillförlitlighetsfördelar.
Kalibrering utförs vanligen antingen där enheten är placerad (kallas in situ-kalibrering, från latinet för ”i position”) eller i en serviceverkstad.
Proffstips:
När ett fältinstrument tillverkas kalibreras både det primära elementet och transmittern (eller manöverdonet, om det är en reglerventil) på fabriken och kalibreringsinformationen levereras med enheten. Dessa kalibreringsdata går ofta förlorade. Att ange denna information i centraliserade kalibreringsregister när enheten tas i bruk bör vara en del av standardarbetet och inte bara göras för effektivitetens skull.
Genom att centralisera kalibreringsinformationen kan man se till att kunskapen stannar kvar på anläggningen även vid personalförändringar.
De flesta fältinstrument består av två delar: ett primärt element och en transmitter.
- Primära element omfattar flödesrör, mätflänsar, trycksensorer, våtkemi-sensorer, t.ex. pH-, ORP- och konduktivitetssonder, nivåmätare av alla typer, temperatursonder och andra. Primära element producerar vanligen en signal – oftast spänning, ström eller motstånd – som är proportionell mot den variabel som de är konstruerade för att mäta, t.ex. nivå, flöde, temperatur, tryck eller kemi. Primära element är anslutna till ingången för fälttransmitter.
- Fält transmitter omfattar tryck-, temperatur- och flödesenheter. De bearbetar den signal som genereras av det primära elementet, karakteriserar den först i linjärt format och tillämpar tekniska enhetskoefficienter på den, innan de sedan överför dem i analogt (vanligen 4–20 mA DC) eller digitalt format (vanligtvis någon typ av fältbuss).
Analoga enheter
Analoga enheter – som ofta kallas ”4 till 20 mA loop”-enheter – kallas så eftersom de sänder en signal som är en elektrisk ”analog” representation av en uppmätt fysisk kvantitet (t.ex. temperatur). De överför en elektrisk ström som är proportionell (analog) mot storleken på en uppmätt fysisk kvantitet, med 4 milliampere ström som motsvarar det minsta skalade värdet och 20 milliampere som motsvarar det maximala skalade värdet.
Även om många systemaspekter är digitala idag används analoga enheter fortfarande aktivt i hela processtillverkningsvärlden.
Digitala enheter
Digitala enheter omvandlar ett uppmätt fysiskt värde till en digital signal. Många olika digitala kodningsmetoder används inom processindustrin, bland annat Foundation Fieldbus, Profibus och HART.
Det finns en utbredd tro på att fältbuss- (digitala) fältenheter inte behöver kalibreras. Det är inte sant. Även om en fältbussignal (oavsett om den kommer från Foundation Fieldbus, Profibus eller Connected HART) ger diagnostisk information, ger den inte information om enhetens noggrannhet, och den verifierar inte heller att enheten rapporterar processen korrekt och exakt.
De 3 främsta kalibreringsverktygen för att hålla dina processer resurssnåla
- Fluke 754 multifunktionell dokumenterande kalibrator med HART-funktioner och automatiserade kalibreringsprocedurer som naturligtvis uppfyller strikta säkerhetsstandarder.
- Fluke 721 precisionstryckkalibrator med hög precision med två isolerade sensorer för reglerade gasöverföringstillämpningar.
- Fluke 700G Precisions tryck kalibrator av hög kvalitet och robust, tryck av hög kvalitet för snabba och noggranna testresultat.
Reglerventiler
Reglerventiler har manöverdon som också kräver kalibrering för att justera för slitage, ompackning av ventilen för att åtgärda läckage och effekterna av kärvning eller ”stiktion”. Ofta måste dessa ventiler testas helt eller delvis om de inte har aktiverats regelbundet för att säkerställa tillförlitlig drift.
Tillstånd och dokumentation
Administrativa uppgifter, från att få tillstånd till att dokumentera och arkivera resultat, kan bidra till den kostnad och tid som krävs för att utföra även en in situ-kalibrering. Som Ian Verhappen, från Industrial Automation Networks, och tidigare ordförande i Fieldbus Foundation User Group, har sagt, ”I många fall tar det längre tid att få all nödvändig dokumentation (tillstånd, isolering, etc.) i ordning än själva arbetet.”
Utmaningar med att dokumentera kalibreringen
Dokumentering av en kalibrering har traditionellt inneburit att man har använt en loggbok för att skriva ner datum och tid för hand, mätvärdena före kalibrering, mätvärdena efter kalibrering och andra observationer som teknikerna gjort. Överraskande nog fortsätter många anläggningar att dokumentera kalibreringsarbetet för hand. Men dokumentation med penna och papper har många brister.
För det första ger den både upphov till och bevarar fel. Uppgifterna i handskrivna register är ofta helt enkelt oläsliga eller otillräckliga. Anläggningar som använder ett datoriserat system för underhållshantering (CMMS) måste sedan ta hänsyn till den extra tid som krävs för att manuellt mata in handskrivna data, med ytterligare risker för fel.
Personalförändringar
En annan utmaning för kalibrering är personalförändringar.
1980-talet medförde budgetnedskärningar och uppsägningar. Personal inom teknik, underhåll och drift har skurits ned avsevärt och en ny filosofi för ”resurssnål tillverkning” grundades som fortsätter idag, särskilt i utvecklade ekonomier.
Mindre team har inte lika mycket tid för mentorskap och utbildning på arbetsplatsen, till den punkt där utrustning och systemspecifik kunskap inte överförs framgångsrikt från individen till institutionen. När äldre operatörer och ingenjörer går i pension tar de med sig sin utrustning och sina systemkunskaper.
”Varje dag klockan 16.00 går anläggningens institutionella kunskap ut genom yttergrinden”, säger chefsingenjören för instrumentering och kontroll i ett stort raffinaderi i den amerikanska mellanvästern, ”och ibland kommer den inte tillbaka.”
Under tiden behöver många anläggningar fortfarande två tekniker för varje in situ-kalibrering – en vid transmittern och en vid kontrollsystemet. Fieldbus Foundation uppskattar att driftsättning kräver två tekniker under minst två timmar.
Använd multifunktionella dokumenterande kalibratorer
En ny generation ”smartare” kalibreringsverktyg ökar personalens produktivitet genom att konsolidera flera verktyg till ett och utföra funktioner utöver grundläggande test och mätning, t.ex. genom att hjälpa till med analys och dokumentation.
Multifunktionella ”dokumenterande processkalibratorer” är handhållna elektroniska testverktyg som konsoliderar flera kalibreringssteg och -funktioner till en enda enhet, som inhämtar simulering och mätning av tryck, temperatur samt ett stort antal elektriska och elektroniska signaler.
Fördelar:
- Färre verktyg som tekniker behöver träna på och ta med sig på fältet
- Liknande kalibreringsprocesser och utdata över flera enheter, jämfört med en annan process för att samla in olika uppsättningar data från varje verktyg och enhet
- Automatiserade procedurer ersätter många manuella kalibreringssteg
- Ingen andra tekniker behövs för att registrera fältenhetens inledande och avslutande status.
- Snabbare kalibreringstid per enhet
- Beräkna felet av ett enda verktyg i stället för att addera felen över flera verktyg
Använd kalibreringsrutter
De största besparingarna med att använda en dokumenterande kalibrator finns i det rutthanteringsverktyg som är inbyggt i enheten. Genom att använda en enda uppsättning tillstånd och dokumentation för en hel uppsättning kalibreringar minskar kostnaderna avsevärt.
Implementera en tillgångshantering, kalibreringshantering eller ett datoriserat system för underhållshantering (CMMS)
Till skillnad från pappersdokumentation är kalibratordata aldrig oläsliga, kryptiska eller partiella. Data från en dokumenterande kalibrator kan hämtas direkt till en mängd olika CMMS-system utan transkribering eller arkivering.
Eftersom dokumenterande processkalibratorer automatiskt registrerar varje fältenhets inledande och avslutande status, in situ, och kan användas av en enda tekniker, kan ruttbaserade metoder som använder dokumenterande kalibratorer spara så mycket som 50 procent av tiden och kostnaden för traditionella manuella kalibreringsmetoder med en enda enhet. Samma resurssnåla team kan utföra dubbelt så många kalibreringar under en viss tidsperiod.
Att driva ett resurssnålt team med traditionella driftskrav är ett recept på fel. Kalibreringar sker helt enkelt inte som de ska. I stället för att ignorera det överhängande hotet bör du undersöka hur befintliga metoder kan göras mer effektiva.
Implementera ruttbaserad kalibrering, papperslös dokumentation och CMMS-datahantering. Fler kalibreringar kommer att ske på ett mer konsekvent sätt, kunskap kommer att överföras från individen till gruppen och institutionen, dessutom kommer både produktivitet och kvalitet att öka.
Genom att kalibrera flera instrument under en rutt minskar kostnaden per kalibrering jämfört med att kalibrera enskilda instrument individuellt.
Förutom att spara in på underhållskostnader kan rättsliga kostnader och förlorade intäkter på grund av olyckor uppgå till miljonbelopp. Goda rutiner för kalibreringsunderhåll bidrar till att minska sannolikheten för en sådan incident. Om en katastrof skulle inträffa kan goda kalibreringsresultat utgöra en del av en anläggnings försvar vid rättsliga åtgärder, på samma sätt som dåliga register kan ge en organisation en mindre försvarbar rättslig ställning.