Door de fluctuerende prijzen van grondstoffen is het voor bedrijven een uitdaging om zich aan te passen aan de tijden en goede winstmarges te behouden. Een van de manieren om overal in de industrie de kosten te beheersen, is door ‘leaner’ en efficiënter te gaan werken.
En een van de beste manieren om deze kosten te beheersen, is het vinden van de verspilling in uw proces. Met betrekking tot instrumentatie betekent dit dat er veel nauwkeurige afstellingen moeten worden gedaan om precies de juiste de temperatuur en druk te bereiken voor hoogkwalitatieve productie en een efficiënt gebruik van middelen.
De kalibratie van apparatuur leidt tot een betere optimalisatie en hogere kwaliteit. Dit geldt ook voor andere sectoren van de procesindustrie, of het nu gaat over de chemische procesindustrie, nucleaire industrie, farmaceutische industrie of pulp- en papierindustrie. Productie-installaties voor de procesindustrie maken gebruik van honderden of zelfs duizenden geavanceerde apparaten die constant talloze kritieke werkzaamheden op nauwkeurige en betrouwbare wijze uitvoeren. Deze apparaten zelf moeten ook regelmatig worden geïnspecteerd, getest, gekalibreerd en gerepareerd.
In de loop van de eeuwen is duidelijk gebleken hoe belangrijk het is om de gegevens over deze inspecties, tests, kalibraties en reparaties zorgvuldig te registreren. Het is niet alleen een best practice; bedrijven en overheden hebben vaak uiterst specifieke administratieve vereisten om ervoor te zorgen dat klanten producten van de hoogste kwaliteit krijgen en de gezondheid en veiligheid van burgers beschermd worden.
Traditionele test-, kalibratie- en documentatieprocessen zijn echter arbeidsintensief; omdat ervaren gebruikers schaars zijn, kiezen ingekrompen teams er soms voor om reguliere kalibraties uit te stellen. De meest recente bevindingen uit de sector suggereren dat het voor kleinere teams haalbaar is om apparatuurkalibraties uit te voeren en te documenteren tegen lagere totale kosten, met een grotere productiviteit en voordelen voor de operationele betrouwbaarheid.
Kalibratie van apparatuur wordt gewoonlijk uitgevoerd op de plaats van het apparaat (in-situkalibratie, van het Latijn voor ‘op de plaats’) of in een instrumentenwerkplaats.
Professionele tip:
Tijdens de productie van een veldinstrument worden zowel het primaire element als de transmitter (of de actuator, indien een regelklep) in de fabriek gekalibreerd en wordt de kalibratie-informatie bij de eenheid meegeleverd. Deze kalibratiegegevens gaan vaak verloren. Het invoeren van deze informatie in gecentraliseerde kalibratiegegevens zodra het apparaat in gebruik wordt genomen, moet deel uitmaken van standaardwerk en niet alleen worden gedaan om de efficiëntie te vergroten.
Door de kalibratie-informatie te centraliseren, blijft de kennis bij de faciliteit, zelfs als de teams veranderen.
De meeste veldinstrumenten bestaan uit twee delen: een primair element en een transmitter.
- Primaire elementen zijn onder andere stromingsbuizen, meetflenzen, druksensoren, natchemische sensoren zoals pH-, ORP- en geleidbaarheidssondes, niveaumeters van alle typen en temperatuursensoren. Primaire elementen produceren gewoonlijk een signaal – meestal spanning, stroom of weerstand – dat evenredig is aan de variabele die ze meten, zoals niveau, debiet, temperatuur, druk of chemische samenstelling. Primaire elementen zijn verbonden met de ingang van veldtransmitters.
- Veldtransmitters omvatten druk-, temperatuur- en stromingsapparatuur. Ze verwerken het signaal dat door het primaire element wordt gegenereerd, door het eerst in lineaire vorm te typeren en er coëfficiënten van de meeteenheid op toe te passen. Het signaal wordt vervolgens verzonden in analoge (meestal 4-20 mA DC) of digitale vorm (meestal een verscheidenheid aan veldbussen).
Analoge apparaten
Analoge apparaten, vaak ‘4 tot 20 mA-lusapparaten’ genoemd, worden zo genoemd omdat ze een signaal verzenden dat een elektrische “analoge” weergave is van een gemeten fysieke hoeveelheid (bijvoorbeeld temperatuur). Ze verzenden een elektrische stroom die proportioneel (analoog) is met de grootte van een gemeten fysieke hoeveelheid, waarbij 4 mA de minimale geschaalde waarde en 20 mA de maximale geschaalde waarde vertegenwoordigt.
Hoewel veel aspecten van systemen nu digitaal zijn, worden analoge apparaten nog steeds gebruikt in de procesindustrie.
Digitale apparaten
Digitale apparaten zetten een gemeten fysieke waarde om in een digitaal signaal. In de procesindustrie worden veel verschillende digitale coderingsmethoden gebruikt, waaronder Foundation Fieldbus, Profibus en HART.
Het wordt algemeen aangenomen dat (digitale) veldbusapparaten niet hoeven te worden gekalibreerd. Dit is echter niet waar. Hoewel een veldbussignaal (zowel Foundation Fieldbus, Profibus of aangesloten HART) diagnostische informatie levert, biedt het geen informatie over de nauwkeurigheid van het apparaat en controleert het ook niet of het apparaat een nauwkeurige weergave geeft van het proces.
Top 3 van kalibratie-instrumenten om uw processen ‘lean’ te houden
1. Additel ADT227 multifunctionele documenterende kalibrator met HART-functionaliteit en geautomatiseerde kalibratieprocedures; de ADT227 is ook verkrijgbaar in ATEX versie.
2. Additel ADT760 Automatische precisie-drukkalibrator met documenterende functie en HART-functionaliteit
3. Fluke 754 multifunctionele documenterende kalibrator met HART-functionaliteit en geautomatiseerde kalibratieprocedures; de kalibrator voldoet uiteraard aan strenge veiligheidsnormen.
Regelkleppen
Regelkleppen hebben actuators die ook moeten worden gekalibreerd ter compensatie van slijtage en de gevolgen van vastzitten van de klep en wanneer de klep opnieuw is afgedicht om lekkages te verhelpen. Vaak moet voor deze kleppen, wanneer ze niet regelmatig worden bediend, een slagtest of deelslagtest worden uitgevoerd om een betrouwbare werking te garanderen.
Vergunningen en papierwerk
Administratieve taken, van het aanvragen van vergunningen tot het documenteren en archiveren van resultaten, kunnen ertoe leiden dat de kosten en benodigde tijd voor zelfs een in-situkalibratie aanzienlijk toenemen. Zoals Ian Vergebeuren van Industrial Automation Networks en een voormalig voorzitter van de Fieldbus Foundation User Group zegt: “In veel gevallen duurt het verkrijgen van alle noodzakelijke papieren (vergunningen, isolatie, enz.) langer dan het werk zelf.”
Uitdagingen bij het documenteren van kalibraties
Het documenteren van een kalibratie betekent van oudsher dat de datum en tijd, de waarden vóór en na de kalibratie en andere opmerkingen van de monteurs handmatig in een logboek worden genoteerd. Verrassend genoeg blijven veel bedrijven kalibratiegegevens handmatig documenteren. Maar handgeschreven documentatie is verre van ideaal.
Ten eerste is de kans op fouten groter. Handgeschreven gegevens zijn vaak onleesbaar of onvolledig. Faciliteiten die een computergestuurd onderhoudsbeheersysteem (CMMS) gebruiken, moeten dan rekening houden met de extra tijd die nodig is om handgeschreven gegevens in te voeren, hetgeen nog een extra risico op fouten oplevert.
Veranderingen binnen personeelsbestand
Een andere uitdaging voor kalibratie is een verandering in het personeelsbestand.
In de jaren tachtig van de vorige eeuw was sprake van budgetverlagingen en ontslagen. Er werden talloze ingenieurs, onderhoudsmedewerkers en operationele medewerkers ontslagen in navolging van een nieuwe ‘lean manufacturing’-filosofie die nu nog steeds gevolgd wordt, met name in ontwikkelde economieën.
Kleinere teams hebben minder tijd voor begeleiding en training op het werk, tot het punt waarop medewerkers geen tijd meer krijgen om hun apparatuur- en systeemspecifieke kennis over te dragen. Zodra oudere operators en ingenieurs met pensioen gaan, nemen ze hun kennis over de apparatuur en systemen mee.
“Elke dag om 16:00 uur loopt vrijwel alle kennis van de fabriek de deur uit, en soms zelfs voorgoed”, aldus de Chief Instrumentation and Controls Engineer van een grote raffinaderij in het Middenwesten.
Ondertussen hebben veel bedrijven nog steeds twee technici nodig voor elke in-situ kalibratie: één bij de transmitter en één bij het regelsysteem. De Fieldbus Foundation schat dat twee technici minimaal twee uur nodig hebben voor de inbedrijfstelling.
Gebruik multifunctionele documenterende kalibrators
Een nieuwe generatie ‘slimmere’ veldkalibrators verhoogt de productiviteit van medewerkers door meerdere instrumenten in één te combineren en functies te bieden die verder gaan dan basistests en -metingen, waaronder hulp bij analyse en documentatie.
Multifunctionele documenterende proceskalibrators zijn draagbare, elektronische test- en meetinstrumenten waarin meerdere kalibratiestappen en -functies in één apparaat worden gecombineerd en waarbij de druk, temperatuur en een groot aantal elektrische en elektronische signalen worden gesimuleerd en gemeten.
Voordelen:
- Technici hoeven zich minder instrumenten eigen te maken en mee te nemen in het veld
- Dezelfde kalibratieprocessen en gegevensuitvoer op meerdere apparaten in plaats van dat voor elk instrument een ander proces moet worden gevolgd om een andere set gegevens te verzamelen
- Geautomatiseerde procedures vervangen veel handmatige kalibratiestappen
- Er is geen tweede technicus nodig om de status ‘as found’ en ‘as left’ van het veldinstrument te registreren.
- Snellere kalibratietijd per apparaat
- Bereken de fout van één instrument in plaats van de fouten van verschillende instrumenten bij elkaar op te tellen
Gebruik kalibratieroutes
Met een documenterende kalibrator kunnen de grootste besparingen worden bereikt door gebruik van de routebeheerfunctie die in het instrument is geïntegreerd. Het gebruik van één set vergunningen en papierwerk voor een volledige reeks kalibraties verlaagt de kosten aanzienlijk.
Implementeer een bedrijfsmiddelenbeheer-, kalibratiebeheer- of een computergestuurd onderhoudsbeheersysteem (CMMS)
In tegenstelling tot papieren documentatie zijn gegevens op de kalibrator nooit onleesbaar, onnauwkeurig of onvolledig. De gegevens van de kalibrator kunnen zonder transcriptie of archivering rechtstreeks worden gedownload naar verschillende CMMS-systemen.
Documenterende proceskalibrators leggen ter plaatse automatisch de status ‘as-found’ en ‘as-left’ van elk veldapparaat vast en kunnen worden bediend door één technicus. Hierdoor kan door het gebruik van routegebaseerde procedures op documenterende kalibrators de benodigde tijd en kosten met wel 50% worden verlaagd in vergelijking met traditionele handmatige kalibratiemethoden met één apparaat. Oftewel, hetzelfde lean team kan in dezelfde periode twee keer zoveel kalibraties uitvoeren.
Het runnen van een lean team volgens de traditionele operationele vereisten leidt ongetwijfeld tot fouten. Kalibraties worden gewoon niet uitgevoerd zoals het hoort. In plaats van de dreiging te negeren, moet u onderzoeken hoe bestaande activiteiten efficiënter kunnen worden uitgevoerd.
Implementeer routegebaseerde kalibratie, papierloze documentatie en CMMS-gegevensbeheer. Meer kalibraties worden nauwkeuriger uitgevoerd, kennis wordt van één persoon overgedragen aan het team en het bedrijf, en zowel de productiviteit als de kwaliteit nemen toe.
Het kalibreren van meerdere instrumenten tijdens een route verlaagt de kosten per kalibratie in vergelijking met het afzonderlijk kalibreren van afzonderlijke instrumenten.
Daarnaast kunnen miljoenen worden bespaard op onderhoudskosten, juridische kosten en de kosten van verloren inkomsten door ongevallen. Goede kalibratieprocedures helpen de kans op dergelijke incidenten te verkleinen. In het geval van een calamiteit of juridische stappen kunnen bedrijven zichzelf verdedigen met nauwkeurige kalibratiegegevens, terwijl dit een stuk moeilijker is wanneer de kalibratiegegevens niet op orde zijn.
