Förbättra kraftverksprestandan med en modern kalibreringsprocess

Den här artikeln tar helt kort upp de vanligaste orsakerna till att man bör införa en modern kalibreringsprocess i kraftverk, utforskar typiska problem med en föråldrad kalibreringsprocess och avslutas med en kort diskussion om en modern kalibreringsprocess och hur man implementerar den.

Kalibrering är nödvändig i kraftverk och det finns åtskilliga orsaker till att man bör skapa en riktig kalibreringsprocess. En uppenbar orsak är att göra kraftverket effektivare i syfte att säkerställa lönsamheten, samtidigt som ordentlig kalibrering också är av avgörande betydelse för säkerheten. Dessutom är korrekt kalibrerad utrustning för övervakning av utsläpp livsviktig i reglerade områden. Olika nationella och internationella bestämmelser och standarder kräver att vissa kalibreringar utförs. 

Vanliga orsaker till kalibrering

Kraftverkets effektivitet

Det har visat sig att kraftverk fungerar mer effektivt och producerar mer energi och större vinster om de kritiska processmätningarna är mer exakta. Oavsett hur avancerat ett styrsystem är, är det bara så bra som kvaliteten på de mätdata som instrumenten för processtyrning förser det med. Felaktiga mätdata kan leda till att styrsystemet gör justeringar på andra ställen i processen, vilket orsakar ytterligare belastning på tillgångarna och direkt inverkar på deras livscykel och underhållskostnader.

Ursprungsbränslet är den största driftskostnaden för en elproduktionsenhet och anläggningar som har program för att förbättra prestanda eller värmefaktor presterar bättre än de som inte har det. Många av de identifierade initiativen som kunde uppnå de största förbättringarna, är också kapitalintensiva och kräver åtskilligt med tid och resurser. Att ta itu med instrumentkalibrering kan vara ett mycket billigare initiativ, men kan fortfarande bidra till förbättrad prestanda och värmefaktor.

För att processmätningarna ska förbli exakta, måste man få en korrekt kalibreringsprocess på plats. Kalibrering borde utföras med utrustning av hög kvalitet som säkerställer tillbörlig noggrannhet och mätosäkerhet. På samma sätt borde anläggningen använda kalibreringsmjukvara som ger största möjliga spårbarhet. Själva kalibreringsprocessen, ofta refererad till som standardrutiner (SOP), måste vara välplanerad för att bidra till att säkerställa att arbetet utförs på ett effektivt sätt. Om man använder kalibreringsmjukvara för att analysera data och utföra analyser av historiska trender blir det enklare att prioritera instrumenten och säkerställer att de vanligtvis begränsade resurserna används för de viktigaste kalibreringarna.

Effektivitet i det här sammanhanget innebär alltså att kunna driva kraftverket på ett effektivare sätt i avsikt att producera mer energi och göra större vinster. Men effektivitet innebär också att kalibreringsrutinerna får ut bästa möjliga resultat av de vanligtvis begränsade tillgängliga resurserna.

Anläggningssäkerhet

Av många uppenbara skäl är anläggningssäkerhet en väsentlig fråga i kraftverk. Bortsett från lagstadgade krav har säkerheten mycket hög prioritet, om inte högsta prioritet för anläggningen. Miljön i ett kraftverk består av en samling system som transporterar bränsle, förbränningsluft och matar vatten till pannor. Förutom riskerna med högtrycksånga finns det en mängd andra konventionella och kemiska/fysikaliska faror som måste kontrolleras. Driften av en kombination av en högtrycksångpanna och en turbin innefattar en rigorös uppsättning kontroller för att garantera säker drift och förhindra att pannan överskrider tryckgränserna. En säker hantering av dessa risker kräver tryck- och temperaturmätningar där noggrannheten är kritisk.

Beroende på anläggningstyp finns det ett antal kritiska säkerhetspunkter, som oftast är försedda med reservkretsar. Därför kan det vara väldigt stora mängder kritiska säkerhetskretsar som ska kalibreras. Eftersom kalibreringen av dessa kritiska säkerhetskretsar styrs av bestämmelser, är det bäst att se till att de kalibreras med lämpliga intervaller och med korrekt mätosäkerhet samt säkerställa att kalibreringarna dokumenteras och rapporteras på lämpligt sätt. Om man försummar att utföra dessa föreskrivna säkerhetskalibreringar, kan det i värsta fall leda till att myndigheterna utdömer böter till anläggningen eller till och med stänger den, eller till en farlig olycka.

En av de vanligaste orsakerna till skador inom elproduktion är fall från stegar, ställningar eller andra upphöjda plattformar. Säkerhet i arbetet handlar om det inbördes förhållandet mellan människor och arbete, material, utrustning och maskiner samt miljön. Samtidigt måste man av ekonomiska orsaker uppnå högsta möjliga produktivitet. En strategi för att förebygga olyckor i samband med kalibreringsarbete måste fokusera på att minska mängden verktyg som krävs för att utföra arbetet och minimera antalet arbetsskeden.

Bestämmelser, utsläpp och mätningar som påverkar 
faktureringen 

Det finns bestämmelser om system för kontinuerlig utsläppsövervakning i kraftverk. Beroende på anläggningstyp kan det finnas serier av gasanalysatorer som övervakar rökgaserna för att kontrollera exempelvis mängden svaveldioxid, kväveoxider, kolmonoxid, koldioxid, väteklorid, luftburna partiklar och organiska föreningar, för att nämna några.

Förutom att man kontinuerligt mäter dessa utsläpp, måste mätningarna också kalibreras korrekt. Om kraftverket försummar att utföra dessa mätningar eller kalibreringar, kan det stängas och/eller dömas till höga böter.

Även om den beskattningsgrundande mätmetoden och ansvarsöverföringen egentligen mest förknippas med olje- och gasindustrin, använder kraftverk också mätningar som underlag för fakturering eller penningöverföringar. Det är uppenbart att om en stor del av faktureringen baseras på vissa mätningar, är noggrannheten av yttersta vikt. Varje fel inverkar direkt på det fakturerade beloppet, och därför måste man lägga ner stor möda på att se till att dessa mätningar är av högsta möjliga kvalitet.

Icke-kritiska kalibreringar

I de föregående avsnitten tar vi upp några av de mest kritiska kalibreringarna i ett kraftverk, men det finns naturligtvis många andra mätningar i en anläggning som kräver kalibrering. De här mätningarna kanske inte behöver kalibreras så ofta och kraven på mätosäkerhet är inte så kritiska. Det kan hända att inte ens kraven på dokumentationen av dessa kalibreringar är så stränga. Men de kan ändå ha en betydande inverkan på kraftverkets prestanda och säkerhet över tid.

Typiska utmaningar i kraftverk

Brist på dedikerade resurser inom metrologi

I en idealisk värld skulle kraftverken ha tillräckligt med dedikerade och kunniga metrologiexperter som kunde koncentrera sig enbart på att utföra kalibreringsarbete. Verkligheten är ändå den att de flesta av oss inte lever i den idealiska världen.

En utmaning som många kraftverk ställs inför idag, liksom många andra processanläggningar, är bristen på experter med bra ämneskompetens inom metrologi för kalibrering. Dessutom finns det vanligtvis bara ett begränsat antal resurser att sätta in för kalibreringsarbete under ett driftsavbrott, eftersom det är så många andra uppgifter som samma personal behöver utföra. Kalibreringen är bara en liten del av deras totala ansvarsområde. Därför är det viktigt att använda en modern automatiserad kalibreringslösning som effektiverar kalibreringsarbetet, så att kalibreringarna kan utföras snabbare och av färre resurser. Eftersom personalen kanske inte består av specialister på metrologi, bör den automatiserade kalibreringslösningen dessutom kunna vägleda dem genom kalibreringsarbetet på ett metrologiskt korrekt sätt. Detta kan innefatta intelligent kalibreringsutrustning som utför helautomatiska kalibreringar enligt specificerade metoder och ger vägledning om hur kalibreringen ska slutföras, inklusive hur man ansluter till instrumenten, anger punkterna som ska kalibreras och räknar ut om resultaten är Godkända/ Underkända.

Befintlig, äldre kalibreringsprocess

Även i moderna kraftverk kan kalibreringsprocessen vara föråldrad och basera sig på manuella eller egenutvecklade verktyg för hanteringen. Efter att en anläggning uppgraderats med modern processinstrumentering med hög noggrannhet, kan äldre befintlig kalibreringsutrustning vara inaktuell eftersom den inte förmår åstadkomma godtagbara testosäkerhetsförhållanden (TUR). Dessutom kanske all dokumentation bygger på manuell registrering av resultat med hjälp av papper och penna. I sådana miljöer kan hela kalibreringssystemet kännas som en börda och förhindra verkliga prestandaförbättringar.

Kalibreringsprogram som i väldigt hög grad bygger på manuella processer använder vanligen formulär i pappersform för rutinerna som vägleder teknikern genom kalibreringen. Kalibreringen utförs ofta med icke-dokumenterande kalibratorer, så kalibreringsdokumentationen skrivs för hand på papper, vilket orsakar mer arbete och ökar risken för skrivfel. Även felberäkning för varje testpunkt görs manuellt när man fastställer om resultatet blir Godkänt eller Underkänt. Resultaten kan även skrivas in i en elektronisk databas, om en sådan existerar, och bekräftelsen på att arbetet har utförts kan också matas in manuellt i ett datoriserat underhållshanteringssystem (CMMS).

Kort sagt kan en föråldrad kalibreringsprocess vara arbetsintensiv, leda till dålig kalibreringsnoggrannhet, orsaka mycket pappersarbete och innebära risk för fel när data matas in för hand.

Support vid driftsavbrott

På grund av bristen på kalibreringsresurser, outsourcas kalibreringen lika ofta som den utförs av egen personal. När en tjänsteleverantör utför kalibreringarna, måste processen vara mycket välplanerad och specificerad, så att man på anläggningen kan vara säker på att tjänsteleverantören kalibrerar exakt enligt kraven. Kalibreringarna måste följa och vara väl anpassade till företagets interna standardrutiner (SOP). Processen måste följa föreskrifterna och vara optimerad så att ingen tid går till spillo vid driftstopp och så att tidtabellerna kan hållas. Anläggningarna bör alltid sträva efter att minska och förkorta tiden för driftstopp med hjälp av en effektiv kalibreringsprocess.

När ansvaret för kalibreringen läggs på en tjänsteleverantör innebär det alltid en risk. Om kalibreringarna görs på papper, utgör den manuella dataregistreringen en betydande risk för fel. Om man använder kalibreringsmjukvara där data lagras automatiskt, blir data lättillgängliga och tillsynen förblir hos anläggningen och inte hos tjänsteleverantören. Genom att dokumentera kalibreringarna blir data inte bara tillförlitliga utan också spårbara vid inspektioner och/eller revisioner.

Moderna kalibreringsprocesser

Hur ser en modern kalibreringsprocess ut?

Om vi tar en titt på de modernaste kalibreringsprocesserna som finns tillgängliga idag, kan vi hitta följande nyckelkomponenter: för det första är hanteringen, övervakningen och schemaläggningen av alla kalibreringar automatiserad med hjälp av kalibreringsmjukvara som är avsedd för ändamålet. För att åstadkomma ett helt automatiserat och papperslöst flöde av arbetsordrar kan kalibreringsmjukvaran kopplas till CMMS-systemet. Kalibreringsmjukvaran kommunicerar också med bärbara dokumenterande processkalibratorer, vilket innebär att arbetsordrarna kan laddas ner direkt till kalibratorerna med alla nödvändiga instruktioner som teknikerna behöver för att kunna åka ut på fältet. Under kalibreringen räknar en intelligent kalibrator automatiskt ut om resultatet är Godkänt eller Underkänt. Man behöver inte göra några komplicerade uträkningar själv. Dessutom lagras resultaten i kalibratorns minne och kan laddas upp direkt till kalibreringsmjukvaran. Slutligen kan kalibreringsmjukvaran automatiskt skicka en uppdatering till underhållshanteringsprogrammet om att arbetet har slutförts. Hela processen är således helt papperslös från början till slut och mer kan uträttas med färre resurser, eftersom processen i hög grad är automatiserad, vilket minskar kostnaderna och förbättrar kvaliteten hos kalibreringsdata. En modern kalibreringsprocess är också mycket mer effektiv, vilket gör att fler kalibreringar hinner utföras under den begränsade tid man har till förfogande vid ett driftsavbrott.

Varför och hur ska man införa en ny kalibreringsprocess?

De viktigaste skälen till att införa en modern kalibreringsprocess är att effektivera kalibreringarna, minska kostnaderna, få kalibreringar av högre kvalitet och efterleva relevanta bestämmelser. Men hur inför man då en ny kalibreringsprocess?

Några ord om hur man inför en ny kalibreringsprocess: Först och främst är det viktigt att komma ihåg att införandet av en ny kalibreringsprocess är en process i sig, med många 
inbördes relaterade uppgifter som måste utföras i rätt ordning. Vi rekommenderar att man använder en beprövad modell för projektimplementering, som leds av en dedikerad 
projektchef och stöttas av experter inom området. Utan en beprövad implementeringsmodell stöter man vanligtvis på de typiska riskerna med att införa en ny process, som t.ex. oklara 
förväntningar, överskridningar av budgetar och tidtabeller, ambitionsglidning och frånvaro av förväntad nytta.

Även om införandet av en ny kalibreringsprocess är mycket mindre omfattande än implementeringen av t.ex. ett nytt affärssystem (ERP-system), finns det fortfarande många 
likheter. 

Genomförandet av projektet bör inledas med att man fastställer ramarna för projektet för att skapa en gemensam förståelse av målen med projektet, definiera rollerna för de 
olika parterna i projektteamet och styrgruppen, fastställa regler för projektledningen och bestämma test- och acceptanskriterier. Den här planeringsprocessen (blueprint) är 
en viktig fas när man dokumenterar den nuvarande processen (hur man jobbar idag) och processen man har som mål (hur den borde vara). Under specifikationsfasen måste man 
dokumentera alla relevanta krav och se till att alla parter har en gemensam förståelse. Om alla tidigare steg har utförts korrekt, är nästa fas det faktiska utförandet enligt planerna. Slutligen 
tas den nya processen i användning med säker support när den används i produktion.

Vi rekommenderar att man använder en leverantör som har en beprövad implementeringsmodell och som kan ta ansvar för de åtgärder som krävs.

Sammanfattning

En modern kalibreringsprocess av teknisk toppklass kan hjälpa ett kraftverk att:

• förbättra anläggningens prestanda och effektivitet
• garantera säkerheten
• säkerställa utsläppskontrollen
• förbättra noggrannheten i mätningar som inverkar på faktureringen
• göra kalibreringsarbetet mer effektivt, automatiserat och papperslöst
• minska ansträngningar och kostnader i anslutning till kalibrering
• förbättra kvaliteten på kalibreringen och bidra till efterlevnaden av bestämmelser
• förbättra kraftverksprestandan med en modern kalibreringsprocess

Kolla gärna in Beamex Savings Calculator och ta reda på hur ditt företag kan spara in på kostnader genom digitalisering och optimering av processer.