Príklad testu meracieho reťazca teploty, teplotnej slučky
Ak má výrobný závod stovky teplotných slučiek, podobných ako v príklade na obr. 1, ich testovanie má aj výhody. Aj keď vykonanie skúšky s teplotným blokom vyžaduje určitý čas, kalibračný technik môže účinne skontrolovať dva, tri alebo viac prístrojov tvoriacich slučku. Pri tomto prístupe môže mať zmysel investovať do odolnejších a/alebo presnejších snímačov teploty, aby sa minimalizovali poruchy. V závislosti od procesu sa môže vyžadovať častejšie testovanie, ale v každom prípade bude mať vedenie podniku vysokú mieru istoty, že sa vykonávajú presné merania. Pri opakovateľných pracovných postupoch rozpoznajú technici bežné problémy, vďaka čomu by sa mala zvýšiť efektívnosť. Ak sa postupy a výsledky kalibrácie dokumentujú, možno analyzovať testovacie cykly a na základe toho predĺžiť alebo aspoň optimalizovať jednotlivé rekalibračné intervaly. Odstraňovanie problémov a núdzových opráv bude vždy potrebné, ale kalibrácia slučky by sa mala uskutočniť vždy, keď k takejto udalosti dôjde. Tento metodický prístup účinne zabezpečuje kontakt s každým prístrojom v prevádzke, pričom minimalizuje poruchy integrity slučky a je zdrojom najlepších výsledkov merania, ktoré následne vstupujú do riadiaceho systému.
Príklad testu viacparametrovej slučky
Meranie prietoku môže byť veľmi náročné a často vyžaduje veľmi vysokú presnosť. V prípade merania zemného plynu alebo pary môže malá chyba predstavovať významné chyby vo fakturácii, čo nepredvídane zamestná vedenie podniku (pozn. redakcie: navyše sa zvyčajne jedná o obchodné meranie podliehajúce povinnému overovaniu). V prípade merania prietoku clonou je bežným postupom kompenzovanie merania diferenčného tlaku vzhľadom na teplotu procesu a statický tlak. Tieto tri merania môžu byť spracované pomocou DCS s cieľom vypočítať presnú hodnotu prietoku. Dnes však existujú prietokomery s meraním diferenčného tlaku (známe tiež ako viacparametrové) s integrovaným odporovým snímačom teploty a meraním statického tlaku, ktoré poskytujú na výstupe kompenzovanú hodnotu prietoku; výpočet prietoku sa tak uskutočňuje priamo v inteligentnom meracom prevodníku.
Ak riadiaci systém tieto tri merania spracúva nezávisle, využívajú sa typické skúšobné postupy, ale na overenie presnosti získanej kompenzovanej hodnoty prietoku by bolo potrebné vykonať test slučky. V prípade viacparametrových meračov možno nastaviť test slučky na rýchle overenie, či merač správne meria prietok v rámci požadovanej percentuálnej hodnoty presnosti z meranej hodnoty, a to identifikáciou meracích komponentov. Ukážeme to na príklade pary (tab. 1).
| popis | rozsah |
| rozsah vstupného tlaku | 0 až 60 kPa |
| vstupný rozsah RTD | -130 až +430 °C |
| teplota procesu | 232 °C |
| vstupný rozsah statického tlaku | 0 až 5,5 MPa |
| atmosférický tlak okolia | 101,59 kPa (priemerný miestny atmosférický tlak) |
| výstup | 4 až 20 mA (typický rozsah 0 až 680 kg/h, ±1 % z meranej hodnoty) |
Tab. 1
V tomto príklade by sa mala vykonať nelineárna skúška, pri ktorej sa vypočíta očakávaný výstup v kg/h pre konkrétne vstupné skúšobné body tlaku za predpokladu konštantnej teploty 232 °C a statického tlaku 101,59 kPa, pričom nízkotlaková prípojka meracieho prevodníka statického tlaku je pri skúške odvzdušnená do atmosféry. Po konzultácii s technikom riadenia môžu očakávané merania vyzerať takto (tab. 2).
| kPa | mA | kg/h |
| 0,000 | 4,0000 | 0,0 |
| 10,000 | 6,6844 | 277,61 |
| 20,000 | 10,6247 | 392,60 |
| 30,000 | 12,1136 | 480,83 |
| 40,000 | 13,3687 | 555,22 |
| 50,000 | 14,4746 | 620,75 |
| 60,000 | 15,4743 | 680,00 |
Tab. 2
Beamex MC6 ponúka veľmi jedinečné funkcie na testovanie viacparametrových meracích prevodníkov. Do softvéru Beamex CMX možno zadať tabuľku s nelineárnymi parametrami pre konkrétnu pozíciu (meracie miesto) a stiahnuť do MC6 na testovanie. Okrem toho sa tieto tri testy môžu vykonávať s procesnými premennými verzus každá HART hodnota, ktorá sa používa pri výpočte kompenzovaného výstupu. Jediným ďalším potrebným testovacím nástrojom by bola teplotná piecka Beamex. Test slučky by mal byť jednoduchou 5-bodovou kontrolou kPa oproti kg/h pri 0 %, 50 %, 100 %, 50 % a 0 %. Ak všetky merania spadajú do hodnoty presnosti 1 % z meranej hodnoty, technik môže zabaliť svoje nástroje a prejsť na ďalší prístroj. Ak je výsledok testu slučky na hranici alebo dokonca mimo stanoveného limitu, bude potrebné vykonať a podľa potreby upraviť tri testy – diferenčný tlak verzus HART, odporový snímač teploty verzus HART a statický tlak verzus HART. Po skončení kontroly týchto troch premenných, ktoré vstupujú do výpočtu prietoku, by sa mala vykonať aj rýchla kontrola výstupu 4 až 20 mA. Ak predpokladáme, že jeden alebo viac vstupov vyžaduje nastavenie, konečný test slučky merania prietoku ukáže, že je merací prístroj v dobrom prevádzkovom stave a vyhotoví sa jeho dokumentácia. Zameranie sa na nelineárny vstup verzus výstupný prietok je pri viacparametrovej slučke naozaj veľkou úsporou času, čo aj mechanikom merania a údržby prináša výrazné zjednodušenie práce.
Ďalšie príklady meracích reťazcov
Meraciu slučku tlaku možno ľahko skontrolovať použitím tlaku na vstupe prevodníka a jeho porovnaním s DCS alebo konečnou hodnotu riadenia. To sa dá urobiť veľmi rýchlo a môže to byť oveľa efektívnejšie než len testovanie prevodníka. Každá riadiaca slučka by sa mala otestovať kvôli zefektívneniu práce technika a zároveň overiť, či sú merania určené na riadenie čo najpresnejšie. Rovnaká technika by sa mala zvážiť pri skúšaní regulačných ventilov, keď sa mA vstup do integračnej/proporcionálnej zložky regulátora porovnáva s mA výstupom (spätná väzba). To by sa vzťahovalo aj na akčné členy (servopohony) inteligentných regulačných ventilov, ktoré používajú komunikátor na krokovanie ventilu a sledovanie digitálnej spätnej väzby. Ak urobíte skúšku v bodoch po 10 % rozsahu, rýchly test na ventile overí, či funguje správne. Vo väčšine prípadov by mal výsledok testu vyhovovať a technik môže urobiť rýchle kolo testovania kritických regulačných ventilov. Často prehliadanou súčasťou slučky merania prietoku je primárny prvok (clona, rýchlostné sondy Annubar alebo priemerovacie Pitotove sondy). Tie sú rozhodujúce pre správne meranie prietoku a napriek tomu, že sa nedajú kalibrovať, mali by sa skontrolovať, či nie sú poškodené alebo opotrebované.
Ďalšou kritickou oblasťou, v ktorej by sa malo uvažovať o testovaní slučiek, sú systémy s bezpečnostným prístrojovým vybavením (SIS). Ak je proces odstavený, je bežné postupovať podľa zoznamu testova-cích postupov, ktoré môžu zahŕňať kalibráciu jednotlivých prístrojov. Avšak vždy, keď je to možné, zvážte kontrolu celej slučky, v ktorej možno overiť integritu kritického merania, najmä pokiaľ ide o meranie teploty (pomocou bloku/kúpeľa) alebo tlaku. V SIS systémoch možno tiež vykonať rýchle a jednoduché testy, aj keď je proces spustený a beží, aby sa zabezpečilo správne fungovanie systémov.
Záver
V mnohých procesoch sa kalibrácia vykonáva jednoduchou kontrolou meracieho prevodníka. Použitie teplotného bloku/kúpeľa vyžaduje určitý čas, ale treba si uvedomiť, že je veľmi dôležité vyskúšať všetky zariadenia, ktoré tvoria dané meranie. Meracie prevodníky nie sú jediné zariadenia, ktoré vykazujú nepresnosti merania (drift). Teplotné snímače majú drift v dôsledku tepelného namáhania/rázu, vibrácií alebo fyzického poškodenia. Vstupné karty DCS/PLC, podobne ako prevodníky, tiež vykazujú drift. Ak nebudete slučky testovať, ako možno vykonať dobré meranie? Ako možno zaistiť optimálne riadenie, bezpečnosť, spoľahlivosť a kvalitu bez dobrých meraní? S vývojom prístrojov a automatizácie by sa mali vyvíjať aj metódy kalibrácie prístrojov. Testovanie slučiek nie je nový prístup, ale je nedostatočne využívaný ako účinná stratégia na testovanie prístrojov. Vďaka jednotnému riešeniu kalibrácií od spoločnosti Beamex možno vytvoriť flexibilné testy tak, aby vyhovovali rôznym aplikáciám. Riešenie Beamex poskytuje najvyššiu úroveň automatizácie a zároveň podrobnú dokumentáciu a elektronické správy. Tým, že sa pozriete na kalibráciu z nového uhla pohľadu, získate veľa príležitostí „robiť viac s menej“ a efektívnejšie nadviažete kontakt s každým prístrojom v prevádzke pomocou stratégie kalibrácie slučiek. Logické a starostlivé plánovanie stratégií testovania slučiek povedie k zlepšeniu výkonu riadenia bez zníženia kvality, spoľahlivosti alebo bezpečnosti prevádzky podniku.
Zdroj: New methods for calibrating loop. Beamex, White Paper. [online]. Citované 4. 6. 2020. Dostupné na: https://resources.beamex.com/new-methods-for-calibrating-loops-beamex-white-paper.
