Een overzicht van de kalibratie en verificatie van instrumenten

Instrumenten spelen een cruciale rol in procesomgevingen, waar nauwkeurige metingen essentieel zijn voor het waarborgen van de productkwaliteit, de operationele efficiëntie en de veiligheid. Maar zelfs de meest betrouwbare en nauwkeurige instrumenten kunnen na verloop van tijd last krijgen van meetafwijkingen of onverwachte storingen.

De mate van meetfouten verschilt naargelang het type, de functie en de omstandigheden waarin een instrument wordt gebruikt. Daarom moeten instrumenten periodiek worden gekalibreerd om deze fouten regelmatig te kwantificeren en vast te stellen of de metingen betrouwbaar genoeg zijn om hun beoogde doel te dienen. 

Instrumentkalibratie is een gestandaardiseerde procedure waarmee het verband wordt vastgesteld tussen een meetresultaat en een traceerbare referentiestandaard. Verificatie levert daarentegen objectief bewijs dat aan bepaalde eisen is voldaan. Kalibratie levert dus de meetgegevens op, terwijl verificatie bevestigt dat de resultaten voldoen aan vastgestelde acceptatiecriteria. Bij Endress+Hauser levert kalibratie de meetwaarden op, terwijl verificatie, traceerbaarheid en accreditatie het vertrouwen in die meetwaarden waarborgen.

Kalibratie is het proces waarbij de omvang van de meetfouten van een instrument of een te testen eenheid (UUT) wordt bepaald door deze te vergelijken met een bekende referentie. Zodra de UUT is gekarakteriseerd, kan deze worden gebruikt om andere instrumenten te kalibreren. Om het vertrouwen in de meetresultaten te waarborgen, moet de kalibratieketen herleidbaar blijven tot erkende nationale of internationale primaire normen.

Een belangrijke maatstaf bij kalibratie is de maximaal toegestane fout (MPE) — de grootste meetfout die een instrument mag vertonen en waarbij nog steeds aan de prestatie-eisen wordt voldaan. De MPE, die wordt vastgesteld door fabrikanten, regelgevende instanties of industrienormen, fungeert als het criterium voor het al dan niet slagen van de kalibratie. Als de afwijking van het instrument binnen deze grens blijft en het voldoet aan de gestelde eis, is het geslaagd voor de kalibratietest.

De MPE wordt, in combinatie met wettelijke voorschriften, vaak gebruikt om de kalibratiefrequentie en -procedures voor afzonderlijke meetinstrumenten vast te stellen. 

Instrumenten met een strikte MPE moeten vaak onder strenge omstandigheden in het laboratorium worden getest. Beoordelaars kunnen echter pleiten voor minder verstorende kalibratiemethoden – of zelfs inline-verificatie – voor instrumenten met minder strenge MPE'
s. 

Het begrip verificatie is breder. Dit kan op dezelfde manier worden uitgevoerd als kalibratie, maar gebeurt doorgaans met een referentie die niet voldoet aan de eisen inzake metrologische traceerbaarheid die voor kalibratie gelden. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren bij het gebruik van een opklembare ultrasone flowmeter om een inline-flowmeter te verifiëren. Een andere veelgebruikte methode is het testen van de verschillende afzonderlijke componenten die deel uitmaken van het meetsignaal, om er zeker van te zijn dat ze goed functioneren. Zo kan de verificatie van een elektromagnetische flowmeter bijvoorbeeld worden uitgevoerd door de elektrodespanningen te vergelijken met een traceerbare interne of externe referentie, waardoor kan worden vastgesteld of het instrument binnen de verwachte prestatielimieten functioneert.

Voor meetinstrumenten die zijn uitgerust met geavanceerde verificatiemogelijkheden, zoals instrumenten van Endress+Hauser met Heartbeat Technology, biedt inline-verificatie een sneller en efficiënter alternatief voor routinematige kalibratie. Door de noodzaak van frequente kalibraties te verminderen, draagt inline-verificatie bij aan een hogere beschikbaarheid van de installatie, lagere onderhoudskosten, een minimaal risico op schade tijdens het transport en een kleinere kans op fouten bij het opnieuw installeren van instrumenten.

Bovendien stelt deze verificatiemethode operators in staat om de prestaties van een instrument in de loop van de tijd te volgen, waardoor afwijkingen in de meetresultaten in een vroeg stadium worden gesignaleerd. Dit kan helpen om ongeplande downtime te verminderen en een hoge productiekwaliteit te handhaven. 

Een kalibratie-interval, oftewel de tijd tussen twee kalibraties, moet worden vastgesteld op basis van de kriticiteit van het instrument en het risico op onaanvaardbare meetfouten. Dit risico op fouten neemt in de loop van de tijd toe, maar door regelmatige kalibratie blijft het op een aanvaardbaar niveau. Een volledige kalibratie is echter vaak tijdrovend en kostbaar. 

Kalibratie op zich levert een directe meting van de instrumentfout op, maar verificatie na de kalibratie plaatst het resultaat in de context van de regelgeving, waardoor het fabriekspersoneel er zeker van kan zijn dat het instrument nog steeds voldoet aan de gestelde prestatie-eisen. 

Door verificaties die tussen de kalibraties door worden uitgevoerd, kan het kalibratie-interval vaak worden verlengd. Dit is vooral handig voor instrumenten die inline-verificatie ondersteunen. Door regelmatig statuscontroles uit te voeren op basis van diagnostische gegevens uit het onboardsysteem, worden operators in een vroeg stadium op de hoogte gebracht van eventuele significante afwijkingen die de naleving van de voorschriften of de veiligheid in gevaar zouden kunnen brengen. 

De instrumenten van tegenwoordig beschikken vaak over een ingebouwde functie om problemen te diagnosticeren, controles uit te voeren en controleerbare rapporten te genereren. Doordat zowel kalibratie- als handmatige verificatietaken worden vereenvoudigd, kan dit leiden tot een aanzienlijke vermindering van het aantal ingrepen door operators en van de downtime van de installatie. Bovendien zorgt het voor traceerbaarheid, wat vereist is bij alle gecertificeerde kalibratie- en verificatieprocedures. 

Nauwkeurige metingen en een efficiënte productie zijn essentieel voor een concurrerende prestatie. Dit begint met inzicht in de relatie tussen kalibratie en verificatie – en het vinden van de juiste balans binnen de installed base. Als dit op de juiste manier wordt uitgevoerd, stelt het teams in staat om de prestaties van instrumenten te optimaliseren, de uptime te maximaliseren, naleving van de voorschriften te waarborgen en de bedrijfsvoering te beschermen.