Loading...

Wzorcowanie i kryteria systemowych form użytkowania wyposażenia pomiarowego w świetle wymagań norm akceptowanych w UE

Autor:

inż. Tadeusz Wypych
ZPBE Energopomiar-Elektryka Gliwice

Wprowadzenie

Niezwykle szybki rozwój techniki sięgnął również zagadnień aparatury pomiarowej powszechnego stosowania. Szczególnie technika mikroprocesorowa stała się katalizatorem zmian dokonujących się w tym obszarze, nie tylko w zakresie samej filozofii i metod pomiaru, technologii budowy, rozwiązań układowych i funkcjonalnych przyrządów (urządzeń), ale także ocen i orzeczeń dotyczących ich właściwości (wielkości kryterialnych). Stosowane obecnie przyrządy i urządzenia pomiarowe, zestawiane często w układy pomiarowe o określonych zadaniach, stają się często złożonymi systemami pomiarowymi, wykorzystującymi zaawansowane technologie inżynierii technicznej i informatycznej, a wszystko to dla osiągnięcia zamierzonego celu. Nie dziwi, zatem fakt, że złożony system pomiarowy eliminuje dziś ze stosowania klasyczne mierniki jako źródła informacji o stanie mierzonego obiektu.
Złożone systemy pomiarowe znajdują zastosowanie w różnych urządzeniach i układach automatyki. Omawiana aparatura to zazwyczaj wielofunkcyjne, programowane według bieżących potrzeb urządzenia pomiarowe, przystosowane do wyznaczania i realizacji różnorodnych charakterystyk (np. rozruchowych), czasów zadziałania, prób funkcjonalnych oraz innych funkcji.
Konkretne rozwiązania techniczne tego rodzaju aparatury, oprócz torów pomiarowych różnych wielkości fizycznych, zawierają zazwyczaj źródła i symulatory tychże wielkości fizycznych, konfigurowane stosownie do potrzeb przewidywanego wykorzystania w układach automatyki.
Codziennością jest stosowanie ich w procesach pomiarowych wszelkiego rodzaju kontroli jakości, co pociąga za sobą potrzebę nadzoru nad tego rodzaju wyposażeniem pomiarowym, zgodnie z zasadami systemów zapewnienia jakości (ISO).
Pomimo stosowania najnowszych osiągnięć techniki i znaczącego zaawansowania technologicznego, każdy złożony system pomiarowy nie zawsze jest absolutnie bezawaryjny w takim stopniu, by mógł być „pozostawiony samemu sobie”. Niezmiernie istotne jest okresowe uruchamianie procedur samotestowania (ma to miejsce jednak w zbyt małej ilości urządzeń) dokonywanego z względnie dużą częstością, jak również „zewnętrzne” potwierdzanie deklarowanych jego parametrów, zarówno metrologicznych jak i funkcjonalnych. Jest to sprawa dużej wagi, gdyż złożony system pomiarowy bywa najczęściej źródłem ważnych danych, które adresowane w stosowne miejsca, stanowią kryterium dla podjęcia często bardzo odpowiedzialnych decyzji.
Autorzy referatu przedstawiają koncepcję potwierdzania parametrów klasycznego przyrządu pomiarowego i złożonego systemu pomiarowego, jak również swój punkt widzenia w kwestii możliwości realizacji tego typu prac przez akredytowane i godne zaufania laboratoria pomiarowe.
Szczególnej uwagi wymaga sposób podejścia do problemu oceny zgodności, który stwarzał wiele problemów przy korzystaniu z klasycznych przyrządów pomiarowych – omawiany przez autorów w publikacji [1]. Problem ten w przypadku złożonych systemów pomiarowych łączących technikę pomiarową z technologiami informatycznymi staje się jeszcze bardziej skomplikowany, lecz zarysowuje się sposób uogólnionego rozwiązania tej kwestii na bazie wykorzystania normy PN-EN ISO 10012: 2004 [2].

Wzorcowanie a potwierdzenie metrologiczne

Jak wspomniano powyżej znacznych problemów przysparzać może kwestia oceny zgodności i dopuszczenia do użytkowania wyposażenia pomiarowego, nawet w przypadku gdy jego elementem jest „zwykły” woltomierz. W celu uporządkowania zagadnień przypomniane zostaną uogólnione definicje wybranych pojęć wraz z przedstawieniem powiązań między nimi.

  • Adiustacja – czynności zmierzające do osiągnięcia poprawnego funkcjonowania wyposażenia pomiarowego np. regulacja, wykonanie wymaganych czynności eksploatacyjnych.
  • Wzorcowanie - czynności ustalające relację między wartościami wielkości mierzonej wskazanymi przez przyrząd pomiarowy, a odpowiednimi wartościami wielkości fizycznych, realizowanymi przez wzorzec jednostki miary.
  • Spójność pomiarowa – udokumentowana właściwość procesu pomiarowego, dzięki której zachowana jest ciągłość odniesień wskazań aparatury aż do państwowego wzorca jednostki miary.
  • Weryfikacja (sprawdzenie) – potwierdzenie, że deklarowane parametry niezbędne do poprawnego przeprowadzenia procesu pomiarowego zostały osiągnięte.
  • Potwierdzenie metrologiczne – zbiór operacji wymaganych do zapewnienia, że wyposażenie pomiarowe jest zgodne z wymaganiami, związanymi z jego zamierzonym użyciem; zazwyczaj są to: adiustacja, wzorcowanie, weryfikacja (sprawdzenie).

Wykorzystując powyższe definicje można powiedzieć, że ocena zgodności i dopuszczenie do użytkowania wyposażenia pomiarowego następuje w wyniku przeprowadzenia procesu potwierdzenia metrologicznego. 
Kryteria weryfikacji (sprawdzenia) najlepiej znane są użytkownikowi wyposażenia pomiarowego, a ich źródłem mogą być:

  • parametry określone przez producenta aparatury,
  • wymagania stawiane przez odbiorców usług lub produktów użytkownika aparatury,
  • wymagania organizacji nadających certyfikaty, dopuszczenia, uznania itp.,
  • cele jakościowe i inne.

Proces potwierdzenia metrologicznego systemu pomiarowego

Złożony system pomiarowy jest skomplikowanym organizmem technicznym, zatem zagadnienie wzorcowania i potwierdzania jego parametrów wymaga współpracy interdyscyplinarnych zespołów specjalistów. Z całą pewnością nie można poprawnie wykonać tego zadania skupiając się jedynie na zagadnieniach czysto metrologicznych. Ze względu na duże nasycenie technologiami informatycznymi oraz niejednorodność całego układu należy uwzględnić wszelkie powiązania pomiędzy zastosowanymi składowymi podsystemami technicznymi, a cały proces wzorcowania powinien być poprzedzony niezbędnymi przygotowaniami technicznymi i organizacyjnymi.

Oczywiście z punktu widzenia tradycyjnego sposobu wzorcowania elementów wyposażenia pomiarowego należy dokonać sprawdzenia zgodnie z dostępnymi i stosowanymi z powodzeniem procedurami:

  • pierwotnych układów pomiarowych (np. przekładników napięciowych i prądowych, dzielników napięciowych itd.),
  • prostych czujników i przetworników (analogowych lub cyfrowych) bezpośrednio podłączonych do nadzorowanego obiektu,
  • terminali pomiarowych podłączonych bezpośrednio do nadzorowanego obiektu lub też pośrednio przez wymienione wyżej czujniki i przetworniki.

Proces wzorcowania wymienionych elementów wyposażenia pomiarowego i ocena uzyskanych wyników mogą być bardzo utrudnione, głównie wtedy, gdy trzeba uwzględnić niedostosowaną zazwyczaj do tego konstrukcję specjalistycznego oprogramowania urządzeń pomiarowych. Komplikować go może dodatkowo sposób pracy i rozbudowanie współpracujących podsystemów technicznych (sieci telekomunikacyjne, komputery komunikacyjne, obliczeniowe i sterujące, urządzenia wizualizacyjne itd.). Dla układów takich należy uwzględnić wszelkie powiązania pomiędzy elementami składowymi systemu, często bardzo zróżnicowanymi technicznie, a są to powiązania o naturze nie tylko metrologicznej.
Ostateczne potwierdzenie metrologiczne przyrządów, urządzeń i systemów pomiarowych może nastąpić tylko wtedy, gdy cały proces jest realizowany przez użytkownika lub przy ścisłej współpracy wzorcującego i użytkownika. Formy tej współpracy zostaną przedstawione w końcowej części artykułu. Oczywiście nie da się w tym miejscu uniknąć pytań dotyczących kompetencji instytucji, organizacji lub osób wykonujących poszczególne elementy procesu potwierdzenia metrologicznego (por. [3]).

Sposób postępowania przy przeprowadzaniu potwierdzenia metrologicznego

Można przyjąć, że istnieją, co najmniej dwa warianty działań mających na celu zapewnienie sprawdzenia poprawności działania wyposażenia pomiarowego:

  • zlecanie potwierdzania parametrów podmiotowi niezależnemu, przy czym istotne jest sprecyzowanie wymagań, jakie mają być spełnione, z określeniem parametrów, które podlegać mają potwierdzeniu, m.in. w drodze wzorcowania;
  • samodzielne potwierdzanie parametrów, związane również z wzorcowaniem, przy czym wzorcowanie można przeprowadzać we własnym zakresie, spełniając należne temu wymagania lub zlecić go do odpowiedniego, godnego zaufania laboratorium.

Każdy z tych wariantów, z różnych względów, może być bardziej lub mniej korzystny dla użytkownika wyposażenia pomiarowego. 

Za godne zaufania można na pewno uznać akredytowane laboratoria pomiarowe. Trzeba jednak pamiętać o formalnych wymaganiach, które takie laboratoria muszą spełnić, [4]. Niezmiernie istotnym jest fakt, że zakresy akredytacji dotyczą zwykle zagadnień wzorcowania, a elementy możliwej do przeprowadzenia przez laboratoria weryfikacji są dość mocno ograniczone również ze względów formalnych. Możliwość uznania laboratorium za godne zaufania jest oparta i związana głównie z posiadaniem odpowiednich wzorców (zachowujących spójność pomiarową), utrzymywanych na najwyższym z możliwych poziomie technicznym, dzięki doświadczonemu, stosownie wykwalifikowanemu personelowi, a także dzięki ugruntowanej i wieloletniej współpracy laboratorium z Klientem, opartej na zaufaniu i partnerstwie. Spośród tych elementów, w przypadku bezpośredniego użytkownika wyposażenia pomiarowego, dysponowanie odpowiednimi wzorcami jest często znacząco ograniczone, zatem korzystanie z doświadczeń i zaplecza odpowiedniego laboratorium może być tutaj szczególnie korzystne i to obustronnie. Omawiane możliwości są przedstawione na schemacie blokowym (rys. 1). Wydaje się też, że nie ma żadnych przeszkód, aby godne zaufania laboratorium pomiarowe uznać za kompetentne do dokonania weryfikacji (sprawdzenia) w przypadku, gdy zachodzi taka potrzeba i dostępne są mu odpowiednie dane oraz niezbędne ustalenia z oczekującym na kompleksowe wykonanie usługi potwierdzenia metrologicznego.

Podsumowanie

Stawiając bardzo wysokie wymagania niezawodnościowe elementom wyposażenia pomiarowego, począwszy od klasycznych przyrządów pomiarowych aż po złożone systemy pomiarowe, będące w eksploatacji ciągłej, należy pamiętać o:

  • powołaniu profesjonalnych zakładowych jednostek organizacyjnych, posiadających wysoko kwalifikowany personel, zajmujących się nadzorem nad wyposażeniem pomiarowym (w tym realizacją procesów potwierdzeń metrologicznych), lub
  • zlecaniu wykonawstwa tych zadań (na stałe, okresowo lub stosownie do potrzeb) niezależnym godnym zaufania podmiotom,
  • dopuszczaniu wyposażenia pomiarowego do użytkowania na podstawie stosownego udokumentowania lub wyników pomiarów uzyskanych od kompetentnych laboratoriów.

Oczywiście każdy użytkownik wyposażenia pomiarowego może i powinien szukać w tej mierze rozwiązania optymalnego dla siebie; niewyobrażalnym jest jednak, by tym rozwiązaniem mógł być nieodpowiedzialny, nadal często spotykany, brak zainteresowania tymi zagadnieniami. Sytuacji takich będzie można uniknąć poprzez szeroko zakrojoną współpracę środowisk opiniotwórczych w celu upowszechniania tego zakresu wiedzy, głównie o potrzebie ciągłego nadążania za aktualizowanymi wymaganiami z tej dziedziny, dla kształtowania świadomości użytkowników wyposażenia pomiarowego.

Zobrazowanie pewnej grupy tych potrzeb, w świetle wymagań norm akceptowanych w UE przedstawiono na rysunku 2.

Literatura

[1] Guzy T., Wypych T.: Dylematy metrologa wdrażającego system zapewnienia jakości w laboratorium pomiarowym. Mat. konf. Podstawowe Problemy Metrologii, Ustroń 2003
[2] Norma PN-EN ISO 10012:2004: Systemy zarządzania pomiarami. Wymagania dotyczące procesów pomiarowych i wyposażenia pomiarowego 
[3] Grzegorzyca G., Guzy T., Wypych T: Kompetencje laboratorium akredytowanego, a problemy wzorcowania rozproszonych systemów pomiarowych. Energetyka 2004, nr 10
[4] Norma PN-EN ISO/IEC 17025:2001: Ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących.

Wszelkie pytania prosimy kierować do:

  • inż. Tadeusz Wypych, Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript., 32 237 66 66

PLIKI DO POBRANIA

Dane kontaktowe

Zakład Pomiarowo-Badawczy Energetyki

"ENERGOPOMIAR-ELEKTRYKA" sp. z o.o.

ul. Świętokrzyska 2, 44-101 Gliwice

woj. śląskie, Polska

(+48) 32 237 66 03 (sekretariat)

(+48) 32 237 66 15 (centrala)

(+48) 32 231 08 70 (fax)

Nasze wyróżnienia

gazela2010

gazela2009

gazela2008

 

© 2019 Energopomiar-Elektryka sp. z o.o.