플랜트 계측기 설계를 할때 매우 중요한 요소 중 하나인 Calibration (교정)에 대한 내용과 calibration range를 계산하는 방법에 대한 내용은 하기와 같습니다.
계측기 교정에 대한 내용
플랜트 운전을 효율적이고 정확하게 진행하기 위해서는 다양한 계장 장비류들이 최상의 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 중요합니다. 유지 보수를 하는데 있어 여러 계측기를 정기적으로 점검해서 오차 한계 내로 교정하는 것은 필수적입니다.
장비를 구매할 때도 calibration range를 정확하게 계산해서 구매해야 추후 시운전 진행하는 중에 재교정을 해야 하는 일을 방지할 수가 있습니다.
계측기는 혹독한 작업 환경이나 진동, 온도 변화 그리고 충격 등의 사고에 노출이 되면서 시간이 경과되면 계측기의 output이 변화될 수도 있습니다. 교정은 계측기가 정확한 판독값을 만들어내고 장비가 최고의 성능으로 작동하는 것을 보증해 줍니다.
계측기 교정을 할 때는 판독값을 교정기 혹은 기준 계측기의 판독값과 비교를 합니다. 테스트를 하는 계측기의 종류와는 무관하계 교정 단계는 일반적으로 하기와 같이 진행됩니다.
- 올바른 테스트가 가능한 환경을 보장할 것
- 정확성을 보장하기 위해서 교정 테스트를 두 번 이상 실행할 것
- 결과를 정확하게 기록할 것.
- 필요 시, 계측기를 조정할 것.
- 조정 후에 다시 테스트를 진행하고 결과를 기록할 것.
계측기 교정이 꼭 필요한 이유
우선 정확하게 교정되지 않은 계측기를 사용하면 직원의 안전 문제 뿐 아니라 플랜트 운영을 하는데 있어 큰 문제를 야기할 수 있습니다. 잘못된 압력, 혹은 온도 값을 기준으로 운영을 하다 보면 장비의 손상, 심지어 폭발 사고까지 발생할 수가 있습니다.
어떤 공정에서는 제품의 품질이 일관성을 유지하는 것이 매우 중요합니다. 계측기의 교정이 잘못되어 제품 품질에 문제가 생기게 되면 고객의 클레임을 해결하는데 시간, 비용 등이 소요되기도 하고 평판이 나빠질 수도 있습니다.
중요한 장비의 수명을 크게 단축시킬 수도 있습니다. 장비가 정상적으로 동작하기 위해서 유지되어야만 하는 온도, 압력 등이 있는데 계측기의 잘못된 판독값 때문에 장비를 무리하게 동작시키다 보면 수명이 급격하게 줄어들 수가 있습니다.
교정 범위 (Calibration range) 계산하는 방법
Calibration range를 계산하기 위해서는 보통 level sketch라는 도면이 필수적으로 있어야 합니다. 최근 프로젝트에서 engineering 사가 level sketch 없이 계측장비 업체에 Vessel 높이만 주고 calibration을 하라고 했다가 시운전 진행하면서 문제가 생겼습니다.
기본적으로 Vessel의 nozzle 위치가 정확하게 어디인지, 그리고 측정하고자 하는 유체, 혹은 기체의 비중 (S.G, Specific Gravity)가 얼마인지 명확하게 알고 있어야 정확한 calibration range 계산이 가능합니다.
지난 공사 때, 프로세스 설계값을 명확하게 확인하고 level sketch를 그려본 다음 calibration range가 제대로 계산되었는지 검증을 했어야만 했는데 바쁘다는 이유로 engineering 사의 데이터를 믿었던 것이 패착이었습니다.
가장 기본이 되는 Open vessel이면서 nozzle에 바로 level sensor를 설치한 경우라면, vessel nozzle height, 그리고 비중만 정확하게 확인하면 쉽게 교정 범위 확인이 가능합니다. 그리고 해당 장비의 set point (HH, H, L, LL)가 무엇인지 확인하고 calibration range가 set point를 cover하는지도 검증해야 합니다.
0% level일 때, 즉 장비의 4mA ouput 일때는 당연히 0H2O가 될 것이고 20mA ouput일때는 S.G x H, 즉 1.025H가 됩니다. 이 경우에 장비 calibration range는 0 H2O ~ 1.025H H2O가 됩니다.
비중은 어떤 유체, 혹은 기체인지에 따라서 확연히 달라지게 되는데 이를 고려하지 않으면 level 계측기의 output과 실제 유체 혹은 기체의 높이가 달라서 큰 문제가 발생할 수가 있습니다.
이상으로 계측기 교정에 대한 내용과 중요성, 그리고 가장 기본적인 open vessel인 경우 교정 범위를 어떻게 계산해야 하는지 간단하게 살펴봤습니다. 계측기 교정에 대해서 이해하는데 도움이 되시길 바랍니다.