Automatyczna detekcja błędów w przepływomierzach staje się standardem

Jakość wyrobu końcowego jest ściśle powiązana z wiedzą obsługi nadzorującej proces produkcji. Napływające dane muszą odzwierciedlać rzeczywisty stan instalacji produkcyjnej i zastosowanej technologii. Do najtrudniejszych pomiarów procesowych należą pomiary przepływu masowego. Ze względu na ich wagę w wielu przedsiębiorstwach przemysłu rafineryjnego i chemicznego istnieją wewnętrzne procedury określające częstotliwość kontroli poprawności wskazań przepływomierzy masowych Coriolisa i ich kalibracji.

Kontrole i kalibracje są kosztowne i czasochłonne. Wiążą się z zatrzymaniem procesu, demontażem przepływomierza, jego oczyszczeniem i – przeważnie – wysłaniem do notyfikowanego laboratorium przepływów. Postoje remontowe stają się coraz krótsze i zdarza się, że brakuje dni na wykonanie pełnego sprawdzenia przepływomierza masowego.

Kluczowe aspekty w utrzymaniu ruchu

W ostatnich latach producenci przepływomierzy Coriolisa opracowali techniki pozwalające na bezkosztową weryfikację mierników przepływu masowego. Inteligentna diagnostyka przepływomierza Coriolisa staje się niezbędnym narzędziem serwisowym, ponieważ zapewnia niezawodną ocenę techniczną urządzenia bez jego demontażu z rurociągu. Po zebraniu doświadczeń niektórzy z użytkowników zmienili procedury remontowe i znacząco wydłużyli czas pracy między kolejnymi kalibracjami przepływomierzy. Aby jednak było to możliwe, przepływomierz musi mieć odpowiednie oprogramowanie wbudowane w elektronikę przetwornika. Czas między kalibracjami jest wydłużany do 10 lat w przypadku pomiarów rozliczeniowych, a w mniej istotnych punktach pomiarowych nawet do 12 lat. Łatwo się domyślić, że taka zmiana oznacza oszczędność kosztów utrzymania ruchu.

Jak sprawdzić, czy przepływomierz działa dokładnie? Jak często weryfikować dokładność działania przyrządu? Uzyskanie odpowiedzi na ważne pytania dotyczące precyzyjnego działania przepływomierza jest niezbędne do utrzymania wysokiej jakości wytwarzanego produktu, zmniejszenia ilości odpadów i strat materiałowych, zapewnienia bezpiecznego środowiska pracy oraz upewnienia się, że masa płynu została dokładnie odmierzona. Dynamiczna ocena warunków pracy i stanu sprzętu pomiarowego jest kluczowym elementem skutecznej realizacji programu utrzymania ruchu i ma istotne znaczenie w utrzymaniu konkurencyjności na współczesnym wymagającym rynku.

Ustalenie częstotliwości sprawdzania przyrządu jest powiązane z ryzykiem, jakie firma jest gotowa zaakceptować. Taka decyzja powinna uwzględniać określone aspekty. Jakie będą konsekwencje, jeżeli pomiar jest wyłączony na tydzień, miesiąc lub dłużej? Jakie są konsekwencje negatywnej opinii działu kontroli jakości lub zgłoszenia nieprawidłowych danych do agencji rządowej odpowiedzialnej np. za ochronę środowiska? Czy istnieje zagrożenie dla bezpieczeństwa pracowników, jeśli nie zostanie wykryty wyciek lub nastąpi przelanie zbiornika?

Nowoczesna diagnostyka

Wprowadzenie innowacji i wdrożenie skuteczniejszych, mniej czasochłonnych i mniej kosztownych procedur weryfikacji przepływomierzy jest możliwe, gdyż na rynku są dostępne odpowiednie urządzenia. Przykładem jest opatentowana technologia diagnostyczna firmy Emerson o nazwie Smart Meter Verification (SMV), która gwarantuje niezawodną ocenę „zdrowia” miernika przepływu bez jego demontażu, bez przerywania pomiaru, bez zatrzymywania procesu produkcyjnego.

Weryfikacja SMV może być inicjowana automatycznie, bez udziału obsługi, z określoną/zadaną częstotliwością, na zasadzie fit & forget (zainstaluj i zapomnij). Oprogramowanie SMV samo przypomni o sobie, jeżeli wynik któregoś z testów będzie negatywny. Wynik każdego testu może być ujęty w drukowanym raporcie, który jest generowany i oznaczony w czasie rzeczywistym.

Przepływomierze masowe Coriolisa są szeroko stosowane w wielu aplikacjach ze względu na ich dużą dokładność, prostą obsługę i brak części ruchomych. Wspólną geometrią wysokosprawnych przepływomierzy
Coriolisa jest podwójna rura „U” (fot. 3). Mierniki Coriolisa wykazują długotrwałą stabilność w czasie, jednak ze względu na wymagania prawne, normy wewnętrzne lub standardowe procedury w wielu zastosowaniach wymagane jest okresowe sprawdzanie lub weryfikacja.

W ostatnich 10 latach opracowano kilka technik diagnostyki weryfikacyjnej, które są stale udoskonalane. Technika opracowana przez firmę Emerson pod marką Micro Motion, o nazwie „Inteligentna weryfikacja liczników” (SMV), wykorzystuje sztywność rur przepływowych jako zmienną wtórną do weryfikacji poprawności współczynnika kalibracji przepływu określonego wcześniej w fabryce. Oprogramowanie diagnostyczne umożliwia zweryfikowanie zmian i odchyłek parametrów technicznych przepływomierza, a szczególnie pogorszenia dokładności pomiaru. Jeżeli sztywność rur pomiarowych nie uległa zmianie w stosunku do wartości fabrycznej oznacza to, że współczynnik kalibracji przepływu jest nadal prawidłowy, a dokładność przepływu masy jest zgodna ze specyfikacjami podanymi w karcie katalogowej miernika.

Inne techniki weryfikacji stanu licznika, takie jak trend tłumienia, są w dużym stopniu zależne od właściwości medium, zmian temperatury, lepkości lub gęstości, obecności pęcherzyków powietrza lub gazu. Te parametry wymagają analizy danych wykonanej przez użytkownika w celu ustalenia, czy zmiany są dopuszczalne ze względu na technologię produkcji. Inteligentna weryfikacja liczników SMV wymaga kilku dodatkowych sprawdzeń do potwierdzenia ogólnej sprawności technicznej przepływomierza. Kontrole te obejmują potwierdzenie konfiguracji oprogramowania oraz sprawdzenie zera przepływomierza i działania wyjść analogowych.

Kluczową zaletą jest możliwość przeprowadzenia weryfikacji w warunkach roboczych, na miejscu, bez przerywania pomiarów procesowych. Co równie istotne, nie są wymagane zmiany natężenia przepływu. W czasie weryfikacji pomiary są niezakłócone, a więc możliwe jest jej stosowanie w aplikacjach związanych z rozliczeniami finansowymi i systemami bezpieczeństwa. To narzędzie diagnostyczne jest idealne do rutynowych kontroli poprawności wskazań, wykrywania uszkodzeń oraz oceny stopnia korozji i erozji (o ile są one spodziewane w trakcie procesu technologicznego), a nawet do kontroli jakości w celu realizacji wymaganych procedur. Ze względu na jej prostotę i użyteczność, służby utrzymania ruchu wdrażają inteligentną weryfikację liczników SMV w ramach swoich standardowych praktyk obsługowych w celu utrzymania zgodności z normą ISO 9001 i normami środowiskowymi.

Pass/fail, czyli wyniki weryfikacji

Podejście typu pass/fail (zgodne/niezgodne) służy do łatwego przedstawienia użytkownikowi wyników weryfikacji. W zależności od branży użytkownicy mogą wskazywać na potrzebę uznania przez organy nadzorcze technik weryfikacji, aby w kolejnym kroku dokonać zmiany procedur wewnętrznych obsługi przepływomierzy. Ostatnio holenderski instytut pomiarowy NMI przeprowadził wyczerpujące testy i stwierdził, że pozytywna wartość – pass – otrzymana z oprogramowania SMV świadczy o utrzymaniu specyfikacji technicznej miernika przepływu masowego. Na podstawie tego postępowania NMI stwierdza, że SMV można wykorzystać jako niezawodne narzędzie do potwierdzenia, że przepływomierz nadal dokonuje dokładnego pomiaru. W przypadku, gdy wiadomo, że media są żrące lub erozyjne, NMI zaleca regularne przeprowadzanie weryfikacji, aby wcześnie zauważyć zmiany i trendy. W certyfikacie NMI czytamy: „Inteligentną weryfikację liczników SMV można uznać za narzędzie diagnostyczne, które można wykorzystać do oceny (skrócić lub wydłużyć) interwałów sprawdzania i zmiany częstotliwości kolejnych kalibracji”.

Przy wyznaczaniu wskazań dla użytkownika weryfikacja SMV opiera się na wnioskowaniu według twierdzenia Thomasa Bayesa. Metody „bayesowskie” są stosowane w wielu dziedzinach życia, niekonieczne związanych z techniką. Dobrym przykładem są prognozy wyborcze lub rozpoznawanie spamu. Metodologia weryfikacji przepływomierzy daje absolutną pewność co do integralności przepływomierza i poprawności wskazań, a korzystanie z niej pozwala wydłużyć odstęp czasu między kontrolami w laboratorium, również mobilnym.

Mobilna kalibracja

Dodatkowym elementem zmiany w procedurach obsługowych i remontowych, jaki obserwujemy w przemyśle, jest wykorzystanie mobilnych zestawów do kalibracji (fot. 4). Zamontowana na przyczepie instalacja z kilkoma przepływomierzami referencyjnymi umożliwia sprawdzenie przepływomierzy na miejscu u użytkownika tuż obok instalacji produkcyjnej. Dokładność urządzeń referencyjnych jest kontrolowana zgodnie z NIST oraz ISO 17025. Zdemontowany i oczyszczony przepływomierz należy podłączyć do przyczepki i uruchomić automatyczną procedurę kalibracji. Po 30 minutach urządzenie jest sprawdzone, zaopatrzone w odpowiedni dokument i gotowe do montażu w rurociągu. To znacząco skraca czas kalibracji w porównaniu z czasochłonną wysyłką do zewnętrznego laboratorium, a ponadto do minimum redukuje ryzyko uszkodzenia podczas transportu.

Podsumowanie

Smart Meter Verification to solidna metoda weryfikacji na obiekcie przepływomierzy Coriolisa, która dostarcza gruntownej wiedzy w zakresie integralności i wydajności pomiaru. To narzędzie diagnostyczne zbiera i przygotowuje dane do analizy oraz generuje raporty do wykorzystania w przypadku audytu wewnętrznego lub zewnętrznego. W niektórych branżach i zastosowaniach weryfikacja może całkowicie zastąpić sprawdzanie lub kalibrację. Ze względu na to, że sprawdzenie poprawności pracy przepływomierza nie wymaga jego demontażu, nie występują przerwy w produkcji, a jednocześnie obniżane są koszty prac na obiekcie i usług akredytowanych laboratoriów. Niebagatelne znaczenie ma także podniesienie stopnia bezpieczeństwa instalacji i pracowników.

EMERSON PROCESS MANAGEMENT Sp. z o.o.
ul. Szturmowa 2A, 02-678 Warszawa
tel. 22 45 89 100/200
fax 22 45 89 146
www.emerson.com

źródło: Automatyka 12/2019