Kalibracja przemysłowych przyrządów pomiarowych i testowych

6 tematów dla inżynierów automatyków oraz specjalistów od pomiarów

Modułowy kalibrator wysokociśnieniowy Fluke 8370A umożliwia kalibrowanie szerokiego zakresu czujników ciśnienia. | Źródło: Fluke Calibration

Przyczynami konieczności kalibracji przyrządów pomiarowych i testowych, wykorzystywanych w zakładach przemysłowych, są między innymi: instalowanie nowych przyrządów, naprawy lub modyfikacje istniejących oraz wzorcowanie według harmonogramów. W artykule podano informacje na temat wpływu kalibracji oprzyrządowania między innymi na konserwację zapobiegawczą, harmonogramy prac oraz dokumentację.

Utrzymywanie bezproblemowej realizacji procesów produkcyjnych w przemyśle wymaga użycia setek niewiarygodnie precyzyjnych urządzeń. Jednak aby urządzenia te działały bezawaryjnie i według swoich specyfikacji, muszą być poddawane regularnym inspekcjom, naprawom oraz kalibracjom. Niezależnie od tego, czy są to urządzenia do pomiaru czasu, przepływu, temperatury czy ciśnienia, muszą być kalibrowane i często są wysyłane w tym celu do laboratorium kalibracyjnego lub kalibrowane na miejscu w zakładzie przez specjalistę z firmy zewnętrznej.

Przyczyny konieczności kalibracji oprzyrządowania

Istnieje wiele przyczyn, dla których przyrządy pomiarowe wymagają kalibracji. Najczęstsze z nich to:

  • instalowanie nowych przyrządów,
  • naprawa lub modyfikacja istniejących przyrządów,
  • kalibracja według harmonogramu producenta,
  • zapewnienie dokładności pomiaru,
  • zapewnienie bezproblemowego działania sprzętu,
  • stabilizacja po narażeniu na niekorzystne warunki otoczenia,
  • zmiany warunków otoczenia (np. pogody).

Aby zminimalizować przestoje fabryki, pracujący w niej inżynierowie automatycy powinni mieć odpowiednią wiedzę na temat kalibracji oprzyrządowania. Oto sześć zagadnień, które powinni znać:

1. Konserwacja zapobiegawcza przyrządów pomiarowych

Z tych samych powodów, dla których maszyny i urządzenia elektryczne są sprawdzane w ramach konserwacji zapobiegawczej, także kilka obszarów oprzyrządowania w zakładzie przemysłowym wymaga sprawdzania, ponieważ zwykłe zabrudzenie może sprawić, że dany przyrząd pomiarowy wydaje się nieskalibrowany. Czasami, gdy jakieś urządzenie wydaje się nie funkcjonować całkowicie prawidłowo, przyczyną jest to, że wymaga oczyszczenia lub konserwacji. Dlatego też należy sprawdzać wentylatory i filtry. W zależności od rodzaju maszyny czyszczenie powinno być przeprowadzane raz na miesiąc lub raz na kwartał.

Dopuszczenie do tego, aby na tych urządzeniach gromadził się brud i kurz, może doprowadzić do sytuacji, że nie będą mogły one funkcjonować według oczekiwań. Dlatego też na przykład jakaś część może być perfekcyjnie skalibrowana, jednak jej wentylator nie chłodzi jej wystarczająco dobrze, aby działała z maksymalną wydajnością.

2. Przestrzeganie harmonogramów kalibracji

Świadectwo wzorcowania jest często ważne na pewien okres i po jego upływie dokładność przyrządu pomiarowego może się pogorszyć. Dlatego ważne jest, aby przestrzegać harmonogramów kalibracji  podawanych przez laboratorium dla każdego produktu.

Wysyłanie sprzętu do laboratorium kalibracyjnego powinno mieć miejsce najwcześniej, jak to możliwe. Laboratoria te mogą być przeciążone pracą, mogą pojawić się więc zaległości, a czasy wysyłki mogą być nieprzewidywalne. Najlepszym sposobem zapewnienia, że przyrząd zostanie na czas skalibrowany i ponownie zainstalowany w zakładzie, co zapobiegnie przestojom, jest odpowiednio wczesne wysłanie go do laboratorium.

Na harmonogram kalibracji zwykle mają wpływ takie czynniki jak:

  • typ przyrządu pomiarowego;
  • sposób wykorzystywania przyrządu;
  • częstotliwość wykorzystywania przyrządu;
  • środowisko, w którym przyrząd jest wykorzystywany;
  • wymagana dokładność pomiarów.

3. Udostępnianie laboratoriom dokumentacji oraz szczegółowych informacji na temat oprzyrządowania

Przy wysyłaniu przyrządu pomiarowego do kalibracji w laboratorium lub zamawianiu wizyty specjalisty od kalibracji w zakładzie należy udostępnić też informacje dotyczące tego przyrządu. Jeśli przyczyną kalibrowania jest pogorszenie dokładności pomiarów lub nieprawidłowe funkcjonowanie sprzętu, należy poinformować laboratorium o powstałym problemie. Należy dołączyć informacje na temat pogorszenia dokładności oraz o tym, od kiedy to występuje.

Kontekst w uzupełnieniu informacji na temat sposobu wykorzystywania przyrządu może pomóc w określeniu, jakie testy są wykonywane, aby zapewnić dokładność przyrządu.

Pomocne może być także poinformowanie laboratorium, jak często specjaliści od pomiarów w zakładzie wykorzystują sprzęt. Nie zawsze sprzęt jest wykorzystywany zgodnie z zaleceniami producenta, dlatego udostępnienie laboratorium kalibracyjnemu odpowiednich informacji zapewni lepsze wykonanie usługi oraz optymalne działanie sprzętu testowego.

Multimetr Fluke 8558A z cyfrowym wyświetlaczem 8,5 oferuje digitalizację o wysokiej rozdzielczości z prędkością 5 megapróbek na sekundę (5 MSPS). Przeznaczony jest do testowania automatyki systemowej w laboratoriach oraz w zakładach produkcyjnych. | Źródło: Fluke Calibration

4. Poznanie niepewności przyrządu pomiarowego

Wykonanie kalibracji przyrządu pomiarowego nie jest gwarancją, że będzie on działał perfekcyjnie. Laboratorium kalibracyjne posiada konkretne specyfikacje dla wzorcowania każdego produktu. Oznacza to, że kalibracja jest testowana według specyfikacji producenta przyrządu, a nie dla każdego możliwego punktu testowego.

Jeśli przyrząd jest używany na granicy swojej niepewności pomiaru, to podstawowa kalibracja zalecana przez jego producenta może nie być wystarczająca. Dlatego należy spytać o konkretny punkt kalibracji na podstawie częstotliwości używania przyrządu. To pozwoli uzyskać dużą pewność, że kalibracja jest wystarczająco dokładna dla potrzeb aplikacji przyrządu.

Przekazanie specjaliście do kalibracji szczegółów i miejsca, od którego należy rozpocząć testy, pomoże w ograniczeniu niepewności testów, które są wykonywane w danym zakładzie przemysłowym przy wykorzystaniu kalibrowanego przyrządu.

5. Sprawdzenie, czy przyrząd nie został uszkodzony podczas transportu z laboratorium po kalibracji

Jeśli przyrząd był wysyłany do kalibracji do laboratorium, po jego powrocie należy sprawdzić, czy nie został uszkodzony podczas transportu. Czasami pracownicy firm kurierskich upuszczają paczki na ziemię lub traktują je niezbyt delikatnie, co może mieć negatywny wpływ na kalibrację przyrządu. Przed użyciem takiego przyrządu na linii produkcyjnej należy sprawdzić, czy działa on dokładnie.

Jeśli zostanie stwierdzony jakiś problem lub przyrząd wydaje się nieskalibrowany prawidłowo, to należy skonsultować się w tej sprawie z laboratorium, ponieważ mogą powstać dalsze problemy.

6. Wykonanie analizy systemu pomiarowego dla przyrządu

Analiza systemu pomiarowego (measurement system analysis, MSA) jest doskonałą metodą sprawdzenia, czy nie powstał jakiś problem. MSA jest metodą wyznaczenia wariancji (zmienności wyników) w procesie pomiaru.

Ta metoda matematyczna może być wykorzystana do poświadczenia dokładności, precyzji oraz stabilności przyrządów pomiarowych i układów sterowania wykorzystywanych w zakładzie.

Zarówno przed wysłaniem przyrządu pomiarowego do laboratorium, jak i po jego powrocie należy sprawdzić, czy jest on skalibrowany prawidłowo. Jeśli w zakładzie wystąpi nagle jakaś sytuacja awaryjna, to takie sprawdzenie daje pracującym w nim specjalistom od pomiarów możliwość znalezienie przyczyny problemu, zanim przyrząd zostanie wysłany do laboratorium kalibracyjnego.

Zrozumienie metody MSA oraz jej realizacji daje zakładowym inżynierom i technikom możliwość lepszej kontroli nad przyrządami pomiarowymi, co prowadzi do lepszego funkcjonowania tego zakładu.


Jorge Mas Roman inżynier sprzedaży testerów elektrycznych i RF w firmie Fluke Calibration.