在校准中使用计量基础来驱动长期价值

本文讨论了一些关键项目，以解决基于健全的计量基础的校准程序，而不完全检修校准程序。经过适当校准的过程控制仪表提供了高质量的过程控制，过程将按照设计规范运行，并防止过程受到压力，因为它补偿了输入DCS的不准确测量数据。实现这些好处可能很难量化，并将其归因于实现任何建议的更改，但相反，实现这些更改不应该对资源造成特别沉重的负担。

简介

计量科学表面上看似平静，但具有非常技术概念的广泛深度。计量学是一门测量科学，它融合了许多不同领域的方方面面，如数学、统计学、物理学、质量、化学和计算机科学——所有这些应用都带有一点常识。由于计量工作穿插在其他工作职责中，许多人依赖计量知识，但只有一小部分人真正了解计量科学。大多数情况下，在发电厂的维护利益相关者中发现了不同的教育背景，大多数(如果不是全部的话)计量知识都是在工作中学习的。

很多时候，校准程序是基于校准的最小定义，即将仪器的测量结果与已知标准进行比较，然后记录结果。随着精益人员配置水平的典型，例如今天的发电厂维护集团，这些项目自然而然地从权宜之计演变而来。这种权宜之计，以及缺乏明确的计量学家在这些方面的角色工作人员,抑制一个程序的发展，其中包括额外的计量基础，超出了完成工作所需要的。

典型的电气仪表(E&I)经理有责任在广泛的电气设备和仪器仪表，以支持工厂的运作。该经理的职责范围包括E&I部门员工的管理、安全和环境领导、预防性维护、预测性维护和关键维修活动，以及在许多其他责任领域与内部和外部团队合作开展特殊项目。虽然仪器校准是一项关键活动，但在考虑到其他所有因素的情况下，完成这项任务所需的注意力相对较少。仪器校准要求对于遵守环境保护署定义的环境法规至关重要，如汞和空气有毒物质标准(MATS规则)和《清洁空气法》下的温室气体(GHGs)法规，雇主有责任保护工人免受职业安全与健康管理局定义的危险条件的影响，以及北美电力可靠性公司定义的可靠性标准。当然，以核能为燃料的发电机必须遵守额外的监管要求，但在遵守这些要求之外，天然气和煤燃料生成器在仪表平衡方面是自我管理的。

至少，一个合格的校准程序确保仪器按照时间表进行校准，结果被记录下来用于审计，并且有可追溯性。一个合格的校准程序有助于维护安全和生产，但校准也是一个盈利问题。测量更精确的仪器可以提高安全性，增加能源产量，并减少设备的压力。不幸的是，福利的性质构成了一个重大挑战;不像劳动力节约这样的度量标准，这些好处是极其难以量化的，用于证明变更成本的合理性。

当仪器用可追溯的标准进行校准并记录结果时，许多人认为这是足够的，不需要改变。这一立场是由维护计划的本质所支持的。几个月的计划进入停机，当执行时间到来时，面对紧张的资源和紧凑的时间表，工作必须尽可能快地完成。必须消除所有不必要的步骤，以免危及停机计划。因此，向流程中添加步骤是违反直觉的，这可能是改进流程所必需的。E&I领导层必须有远见，实施战略变革，以实现改进的好处。

实现基于计量的原则并不一定是一个巨大的变化。实质性的积极影响来质量可以通过做一些调整和调整现有的校准程序来实现。这些变化很容易实施，同时将加强文化变革，更多地关注校准的计量方面。计量学作为一门科学有大量的因素需要考虑，但最初集中在以下领域将在建立和维护校准程序方面取得巨大的进步，为过程控制仪器仪表的测量精度提供信心:

测量公差和合格/不合格的确定
测试策略包括滞后
保持可接受的测试不确定比
保护信息资产

测量公差和合格/不合格的确定

分配给每台仪器的校准公差是用来确定多少测量误差是可接受的定义值。这个主题应该在很大程度上依赖于过程的要求，而不是通过观察仪器能够执行什么。理想情况下，公差是在测量变化影响的过程开发中设置的参数。不幸的是，公差值的制定没有固定的公式，它应该基于工艺要求、制造商声明的仪器精度、仪器的临界性和预期用途的某种组合。应注意不要将量程设置得太紧，因为这会对测量造成不必要的精确压力。

公差可以表示为一个度量单位，百分数跨度，即阅读的百分比。在校准过程中，通过数学方法计算误差值以确定合格/不合格状态是至关重要的。这种计算是过程中的一个额外步骤，特别是当公差定义为跨度或读数的百分比时，数学计算会产生错误。随着校准程序的发展，校准过程的这一方面将由校准技术人员自行决定。在某些情况下，通过/失败的决定取决于技术人员的经验，或直觉，或询问其他技术人员的意见。这是一种提供可疑结果的做法，尽管所得到的校准证书可能显示测量在公差范围内，但当实际上这一结果在数学上没有得到确认时，仪器将永远记录在公差范围内。更重要的是，工厂操作人员可能基于错误的数据做出决定。这种确定通过/失败的方法不应该被允许和强制执行，它应该要求记录错误限制以及计算错误，或者以编程方式强制执行，将输入输入到基于计算机的系统中，其中通过/失败是自动指示的。

测试策略包括滞后

滞后误差发生在仪器对增加输入和减少输入的反应不同时，几乎总是由某些运动元件上的机械摩擦引起。(见图1)这些类型的误差很少能通过简单地进行校准调整来纠正，通常需要更换仪器或校正与运动元件产生摩擦的机械元件。这是一个严重的错误，因为仪器有可能发生故障。

大多数校准测试策略将包括一个在零点(0%)的测试点和一个在跨度(100%)的测试点，并且通常至少是另一个在中程(50%)的测试点。这个三点测试可以被认为是停机期间效率和实用性之间的一个很好的平衡。检测迟滞的唯一方法是使用一种测试策略，该策略包括跨上的测试点和跨下的测试点。至关重要的在这种方法是技术人员无法做到的过度测试点和反向源信号，从错误的方向接近测试点。应指示技术人员返回以前的测试点，并从适当的方向接近目标点。

保持可接受的测试不确定比

测量不确定度是测量误差的估计值。一般情况下，不确定度越小，测量精度越高。测量标准(即校准器)的不确定度与校准过程中引入的潜在误差一起是考虑的主要因素，以估计校准不确定度，通常表示为95%置信水平(k=2)。被测仪器的精度与估计校准不确定度之间的比较称为测试不确定度比(TUR)。

如果已知用于校准仪器的标准的不确定度，则仪器测量在公差范围内。一旦定义了公差，一个好的经验法则是测量标准不超过可接受公差的25%。这25%等同于4:1的turr;使用的标准比被检查的仪器精确四倍。随着当今技术的发展，4:1的TUR变得越来越难以实现，因此必须考虑接受低TUR为3:1或2:1的风险。

这是许多植物面临的另一个挑战是遗留的测量标准。与其过程控制仪器相比，这些标准具有可接受的测量不确定度一天,但现在的比率非常低。这些标准在多年来的多次自动化系统升级中没有被取代。自动化供应商不断发展技术，产生越来越精确的测量能力，以至于一些工厂可能难以获得1:1的TUR，甚至更低。应确定在校准程序中使用的标准是否适合目的，确认单元的不确定度，定义公差，并使用这两个值以数学方式计算TUR。这个练习将提供信心，即所使用的标准对于所进行的测量是充分的。

保护信息资产

信息是公司最有价值的资产之一，但如果不是活动没有完整的文档，没有有效的组织，也不容易被需要信息的人访问。不满足这些特征会给业务带来收集信息的时间和资源的成本，以及由于不准确、不完整或过时的数据而导致的错误/错误。这些成本在校准数据方面被放大，其中定义的基于计量的参数直接影响过程控制的质量。对于一个可持续的校准程序，必须有一个参考点服务作为应用计量原理的定义或基准。

利用这类信息应该是最优先考虑的，因为计量数据清楚地提供了这一点有竞争力的具有校准工作质量高、执行效率高的优势。这一问题的一个恶化情况是人员的损失，他们负责校准程序的开发和管理，并拥有知识库。这些损失发生在他们离开公司或内部工作变动时。这包括劳动力老龄化现象，如婴儿潮一代以加速的速度离开劳动力市场。随着经验丰富、技术熟练的工人的退出，关键知识将慢慢从E&I集团中流失。工业化世界正在向所谓的知识经济过渡;这一概念认为成功日益建立在有效利用知识作为竞争优势的关键资源的基础上。随着高技能工人的流失，需要用经验少得多的工人来替代，这种知识对于尽快提高他们的生产力至关重要。

结论

校准和计量的新奇本身就具有内在的复杂性。计量学是一门专业和高技术的学科，计量学科专家占发电行业维修人员总数的一小部分。然而，最大化电力输出需要最大的可用性和可靠性而且工厂的效率，行业的驱动力是通过运行精益来降低成本，很少有机会担任专门的计量员角色。测量和控制设备的健康和准确性直接影响工厂的可靠性和正常运行时间，所以解决对校准程序进行质量改进是合理的。

转换校准程序并不一定是资源密集型的，巨大的事业。在没有正式管理和资源的专门项目的情况下，可以通过战略性地关注特定弱点逐步实施高性能校准计划。这项工作将需要代表选定的E&I利益相关者花费一些时间来完成计划，但是可以记录计量计划和纠正措施的薄弱领域以显示进展。

根据Beamex与各种发电厂合作的经验，本文中强调的特定主题领域之所以被选中，是因为它们经常被忽视。采取的纠正措施在这些区域将提供固体战略性地改进测量精度，增强工厂在设计范围内控制其过程的能力。如果不能解决这些问题，工厂就会继续走上一条会招致麻烦的道路可避免的由于对工厂的额外压力造成的成本，以及由于不合格的热率造成的收入损失。

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