Tedbiri Elden Bırakma: Süreç analizinde hata ve risk azaltma - Bölüm 3

31 Ağu 2020

Ürün

Bu makale Parça 3 bir seriye ait.

Git

Yaşam boyu, her birimiz tehlikeli veya riskli görünen durumlardan kaçınmak için içgüdülerimize veya deneyimlerimize güvenmeyi öğreniriz. Potansiyel tehlikeleri kelimenin tam anlamıyla huzursuz bir hisle algılarız. Sıcak bir soba üstüne dokunmanın iyi bir fikir olmadığını acı bir şekilde öğrenmemiş kim var ki? Ya da kasırga sırasında gönüllü olarak dışarı çıkan kim var?

İnsanlar tehlikelerden kaçınmak veya koruyucu stratejiler kullanmak için sezgilerine ve öğrenilmiş kalıplarına güvenebilirken, elektronik sistemler veya makineler söz konusu olduğunda bu çok daha karmaşıktır. Bir sistemin tüm bileşenleri sürekli olarak güvenli bir durumda olmalıdır. Tek tek bileşenlerin arızalanması ve hatalı çalışması, üretim süreçleri ve operatörlerin güvenliği için yıkıcı sonuçlar doğurabilmektedir.

Bunun bir örneği, 1976 yılında meydana gelen Seveso felaketidir. Bu felakette, kontrolsüz bir reaksiyon sonucu yüksek derecede toksik dioksin TCDD sızmış ve flora ve fauna kalıcı olarak zehirlenmiştir. Diğer büyük kimyasal kazalarla ilgili olarak, büyük kazaları önlemek için büyük kaza tehlikelerini kontrol etmek amacıyla 2012 yılında Avrupa Seveso III Yönetmeliği yürürlüğe girmiştir.

Hataları tanımlamak, yönetmek ve önlemek

Sürekli olarak işletilen proses mühendisliği sistemleri, kullanım ömrü boyunca aşınabilecek veya arızalanabilecek sayısız bileşen içermektedir. Ancak, ölçme, kontrol veya düzenleme devresinden birinin etkilenmesi durumunda, bu arızalar önemli zararlar doğurabilir. Hiçbir koşulda ne insanların ne de çevrenin herhangi bir tehlikeye maruz kalmaması gerekmektedir. Bu nedenle, bileşenlerin fonksiyonel güvenliği garanti altına alınmalı ve risk ile tehlike potansiyelleri detaylı bir şekilde analiz edilmelidir.

Mekanik bileşenlerin kullanım ömrü, mekanik aşınma gözlemleriyle değerlendirilebilir. Ancak, elektronik bileşenlerin yıpranma davranışını değerlendirmek oldukça zordur. Risk azaltımı ve dolayısıyla fonksiyonel güvenliği ölçülebilir kılan bir ölçü birimi, söz konusu Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (Safety Integrity Level, SIL)’dir.

Aşağıdaki prosedür takip edilir:

Risk analizi
Risk azaltmanın gerçekleştirilmesi
Gerçekleştirilen risk azaltımının, en azından gerekli risk azaltımına karşılık geldiğinin kanıtlanması

Proses analiz sistemleri, bir üretim tesisinin tüm güvenlik döngüsünün bir parçasıdır ve bu nedenle, arızalanma ve hata risklerinin değerlendirmede dikkate alınması gereken tek bir bileşen olarak ele alınmalıdır.

Risk değerlendirmesi: Mevcut risk tolere edilebilir risk seviyesinin altına düşürülmüşse bir proses güvenli kabul edilir. Güvenlik teknik önlemlerle sağlanıyorsa, işlevsel güvenlikten söz edilir.

Proses analiz sistemleri açısından önemi

Hatalar her yerde meydana gelebilir ve tamamen önlenmeleri mümkün değildir. Olası hataları en aza indirmek için, bir risk analizi kapsamında hatanın meydana gelme olasılığı ve yol açabileceği zarar tahmin edilmelidir. Bu noktada, sistematik hatalar ile rastgele hatalar arasında bir ayrım yapılmalıdır.

Sistematik hatalar, potansiyel olarak önlenebilir olup yazılım hataları veya konfigürasyon eksiklikleri gibi nedenlerden kaynaklanır. Bu tür hatalar, devreye alma sırasında veya öncesinde zaten var olmaktadır.

Buna karşılık, rastgele hatalar, meydana gelme biçimleri öngörülemediği için potansiyel olarak önlenmesi daha zordur. Bununla birlikte, hata oranı veya arıza olasılığı istatistiksel ve deneysel olarak belirlenebilir.

Rastgele hatalar genellikle donanımdan kaynaklanır ve işletim sırasında ortaya çıkar. Sonuç olarak, sistematik hatalardan kaçınılmalı ve rastgele hatalar kontrol altına alınarak, sistemin sorunsuz çalışması güvence altına alınmalıdır.

Genel proses analizörü kurulumu

Proses analiz sistemleri, manuel laboratuvar analizleri ile endüstriyel süreçler arasında bir köprü görevi görmektedir. Kritik parametrelerin sürekli ve tam otomatik olarak izlenmesi gereken uygulamalarda, proses analizörleri vazgeçilmezdir. Laboratuvar ve proses ortamlarındaki farklı analiz koşulları nedeniyle, ölçüm teknolojisinin laboratuvardan prosese aktarılması sırasında bazı zorluklar ortaya çıkmaktadır. Belirleyici faktörler, proses analizörlerinin tasarım, malzeme seçimi ve bileşen güvenilirliği açısından karşılaması gereken çalışma ve çevresel koşullardır (örneğin yüksek sıcaklıklar, korozif atmosferler, nem, toz veya potansiyel patlayıcı ortamlar). Analizör, donanım veya yazılım bileşenlerinin arızalanmasını önlemek için sistem ve tanılama verilerini otomatik ve sürekli olarak iletir. Bu, rastgele hataların oluşma olasılığını önemli ölçüde azaltmaktadır.

Proses analizörleri, özellikle zorlu ve agresif endüstriyel ortamlarda kullanım için özel olarak geliştirilmiştir. IP66 korumalı gövde iki parçaya ayrılmış olup, ayrı ıslak çalışma ve elektronik bölümlerden oluşmaktadır. Elektronik bölüm, proses analizörünü kontrol etmek ve çalıştırmak için gerekli tüm bileşenleri içermektedir. Büret, valf, pompa, örnekleme sistemi, titrasyon kabı ve elektrot gibi modüler bileşenler ise analizörün ıslak çalışma bölümünde bulunmaktadır. Böylece, proses ölçüm noktasından birkaç metre uzakta temsilî numuneler alınabilmektedir. Analiz prosedürü, kullanılacak yöntemler ve yöntem hesaplamaları serbestçe programlanabilir.

Sezgisel menü navigasyonuna sahip dokunmatik ekran, kolay kullanım sağlamaktadır; böylece üretim süreçleri her zaman optimize edilebilir. Ölçüm süreci, tüm tayin boyunca grafiksel olarak gösterilir ve belgelenir, böylece analiz süreci tamamen kontrol altında tutulur. Ölçüm sonuçları 7/24 üretilebilir ve prosesi yakın ve tamamen otomatik olarak izlemeye olanak tanır. Limitler, alarmlar veya sonuçlar güvenilir bir şekilde proses kontrol sistemine aktarılır.

Analizör işletilirken, yazılım hatalarının arızalara yol açma riski bulunmaktadır. Bunu önceden fark edebilmek için sistem, enerji verildiği anda ve işletim sırasında otomatik tanılama prosedürleri sunmaktadır. Bu, örneğin pompa ve büretlerin kontrolü, kaçak kontrolleri veya I/O kontrolörü, human-interface arayüzü ve ilgili analiz modülü arasındaki iletişimin kontrolünü kapsamaktadır.

Bir proses analizörünün merkezi bileşeni, kullanılan ölçüm tekniğidir. Sensörler veya elektrotlar söz konusu olduğunda, karşılamaları gereken kimyasal direnç, bakım kolaylığı, sağlamlık ve hassasiyet gibi bir dizi gereksinim bulunmaktadır. Ölçüm sensörlerinin yıpranma nedeniyle arızalanması veya hasar görerek yanlış ölçüm sonuçları vermesi, güvenlikle ilgili riskleri ortaya çıkarmaktadır.

Elektrot arızası, kontaminasyon veya hasar durumları derhal raporlanmalıdır. Online analiz sistemlerinde analiz, harici bir ölçüm hücresinde gerçekleştirilir. Ayrıca, tekrarlayan kalibrasyon ve koşullandırma işlemleri önceden tanımlanmıştır ve otomatik olarak yürütülür. Elektrotun durumu sistem tarafından sürekli olarak izlenir.

Ölçümler arasında, elektrot zarar görmeyecek bir saklama çözeltisine daldırılır; bu çözeltinin görevi hem kurumasını önlemek hem de membran yüzeyi yeniden canlandırmaktır. Böylece elektrot her zaman kullanıma hazırdır ve bakım için süreçten çıkarılmasına gerek kalmaz. Bu özellik, zorlu endüstriyel koşullar altında bile güvenilir proses kontrolünü mümkün kılar.

Proses analizörleri, numuneleri geniş bir konsantrasyon aralığında (% seviyelerinden eser seviyelere kadar) analiz edebilmelidir ve bu süreçte numune taşması (carry-over) veya çapraz duyarlılık (cross-sensitivity) gibi sorunlara yol açmamalıdır. Birçok durumda, bir sistemdeki farklı analiz teknikleri kullanılarak, birden fazla ölçüm noktasından alınan farklı numuneler paralel olarak belirlenir. Numune hazırlama işlemleri (ör. filtrasyon, seyreltme veya ıslak kimyasal sindirim) ile ölçüm sonuçlarının proses kontrol sistemine tam otomatik olarak aktarılması, hızlı bir yanıt sağlanabilmesi açısından aynı derecede güvenilir ve sorunsuz olmalıdır.

Yanlış ölçüm sonuçları, tüm sistem için potansiyel tehlikeler oluşturabilir. Riski en aza indirmek amacıyla, numunenin kaptaki varlığını sisteme bildiren bir dedektör kullanılmaktadır. Analiz veya titrasyon eğrilerindeki / fotometrik ölçümlerdeki renk gelişimindeki başlangıç potansiyeli testleri, sürekli olarak kaydedilen ve yorumlanan tanılama verileridir. Sonuçlar, referans analizleriyle doğrulanabilir veya standart ve kontrol çözeltileri kullanılarak geçerlilikleri açıklığa kavuşturulabilir.

Hataları ortaya çıkmadan önce tespit edin

Proses mühendisliği tesisleri için yapılan SIL sınıflandırması kapsamında yürütülen risk değerlendirme prosedürleri, nihayetinde matematiksel hesaplamalara dayanmaktadır. Ancak, bir tesisin 7/24 işletiminde, rastgele hatalar tamamen önlenemez. Her zaman bir artık risk (residual risk) mevcuttur. Bu nedenle, işletim sırasında donanım ve yazılım arızalarını önlemek için önleyici bakım faaliyetlerinin önemi giderek artmaktadır.

Proses analizörünün ve tanılama verilerinin düzenli olarak kontrol edilmesi, sürekli ve sorunsuz işletim için temel bir gerekliliktir. İhtiyaca uygun bakım ve servis konseptleri ile analizör, tüm kullanım ömrü boyunca sertifikalı servis mühendisleri tarafından desteklenmektedir. Düzenli bakım planları, uygulama desteği, kalibrasyon veya performans sertifikaları, onarımlar, orijinal yedek parçalar ve doğru devreye alma işlemleri bunun yalnızca birkaç örneğidir.

Avantajlar

Metrohm Process Analytics'ten önleyici bakım:

Yatırımınızın korunması
En aza indirgenmiş arıza riski
Güvenilir ölçüm sonuçları
Hesaplanabilir maliyetler
Orijinal yedek parçalar
Hızlı onarım
Uzaktan Destek

Buna ek olarak, proses kontrol sistemi ile analizör arasındaki şeffaf iletişim, dijitalleşme bağlamında da önemlidir. Kontrol sisteminin durumunu değerlendirmek amacıyla analizörden performans verilerinin toplanması, yalnızca bir bileşeni temsil etmektedir. İlgili sistem bileşenlerinin sürekli izlenmesi, gerekli bakım çalışmalarına dair çıkarımlar yapılmasını sağlar ve bu çalışmalar ideal olarak düzenli aralıklarla gerçekleştirilmelidir. Burada önemli olan, toplanan verilerin nasıl yorumlanacağı ve müdahalenin ne kadar hızlı yapılması gerektiğidir. Yazılım bakım paketleri, yazılımın üretici tarafından belirlenen şartlara uygun olarak test edilmesine, veri yedeklemesine ve yazılım bakımının gerçekleştirilmesine yardımcı olmaktadır.

Uzaktan destek, sahada olunamayacak zamanlarda özellikle önemlidir.

Hızlı hata analizinin gerekli olduğu gerçek acil durumlarda, üreticiler uzaktan bakım çözümlerini kullanarak operatörü uzaktan kolayca destek verebilirler. Sistem kullanılabilirliği artırılır, pahalı arızalar ve kesintiler önlenir ve analizörün optimum performansı sağlanır.

Bilgi birikiminiz

Metrohm Proses Analizörleri hakkında daha fazla bilgi edinin

Bir Bakışta Kaliteli Hizmet

Yazar

Dr. Kerstin Dreblow

Islak Kimyasal Proses Analizörleri Ürün Müdürü
Deutsche Metrohm Prozessanalytik (Almanya)

İletişim

2060 Process Analyzer

A302060011C

The2060 Process Analyzer is an online wet chemistry analyzer that is suitable for countless applications. This process analyzer offers a new modularity concept consisting of a central platform, which is called a «basic cabinet».The basic cabinet consists of two parts. The upper part contains a touch screen and an industrial PC. The lower part contains the flexible wet part where the hardware for the actual analysis is housed. If the basic wet part capacity is not sufficient enough to solve an analytical challenge, then the basic cabinet can be expanded to up to four additional wet part cabinets to ensure enough space to solve even the most challenging applications. The additional cabinets can be configured in such a way that each wet part cabinet can be combined with a reagent cabinet with integrated (non-contact) level detection to increase analyzer uptime.The 2060 process analyzer offers different wet chem techniques: titration, Karl Fischer titration, photometry, direct measurement and standard additions methods.To meet all project requirements (or to meet all your needs) sample preconditioning systems can be provided to guarantee a robust analytical solution. We can provide any sample preconditioning system, such as cooling or heating, pressure reduction and degassing, filtration, and many more.

2060 IC Process Analyzer

A402060011C

The 2060 Ion Chromatograph (IC) Process Analyzer from Metrohm Process Analytics is based on the modular 2060 platform concept. This modular architecture enables the separation of the cabinets in different locations around a plant and the connection to up to 20 sample streams for time-saving sequential analysis at multiple areas inside of a plant.This analyzer has no limits in terms of hardware, software, and applications customization. From continuous eluent production module, wet part modules for sample conditioning, and multiple IC detector blocks, the 2060 IC Process Analyzer has all the options for any industrial application.The 2060 software is an «all-in-one» software solution that controls the analyzer to perform routine analysis, with different operation methods, time sheets, and trend charts. Furthermore, thanks to the variety of process communication protocols (e.g. Modbus or Discrete I/O), the 2060 software is programmable to send automatic feedback and alarms to the process and take action if necessary (e.g., re-measure a sample, or start a cleaning cycle). All of these features ensure fully automatic diagnostics of the industrial process – around the clock, seven days a week.

2026 Titrolyzer

A062026010C

The 2026 Titrolyzer performs potentiometric titrations by means of a high precision burette system and high performance electrodes. Different titration types include acid/base, redox and precipitation titrations. A self-finding inflection point technique can be applied for most applications. It is also possible to use the analyzer to measure pH in situations where inline sensors would otherwise fail.Additionally, the 2026 Titrolyzer can perform the dynamic standard addition method by means of the high precision burette and high performance Ion Selective Electrodes (ISE). This method adapts the standard addition volume to the actual sample concentration by means of a dynamic differential approach. Moreover it takes into account ISE slope values over several ranges. This means that ISEs can be used to their ultimate low or high measuring ranges. An accompanying temperature measurement eliminates possible temperature effects on the analysis results.Several markets are a perfect fit for the 2026 Titrolyzer such as chemical, petrochemical, semiconductor, environmental, mining, steel/metal, and potable water.Selected applications include:Acidic or alkaline solutions; Chloride; Hydrogen peroxide; Hardness; Cyanide; Copper; Hydrogen fluoride; pH; and more;

2029 Process Photometer

A062029010C

The 2029 Process Photometer performs sensitive photometric absorption measurements in the visible light range. Detection limits in the low ppb range make this an attractive instrument for a variety of applications.At the heart of the analyzer is a high performance compact photometer module ready for 24/7 online measurement. It comprises a thermostated cuvette with 3 cm light path and LED technology, ensuring stable, accurate measurements no matter the environment. The color development stabilization is automatically detected by making use of differential absorbance measurements. Photometric laboratory methods can be easily transferred to the 2029 Process Photometer, eliminating any bias in results for improved process validation.Several markets are a perfect fit for the 2029 Process Photometer such as chemical, environmental, semiconductor, petrochemical, food and beverage, potable water, and energy/power.Selected applications include:Phosphate; Silica; Chlorine; Nickel; Zinc; Copper; Chromium; Ammonia; Nitrate; Nitrite; Hardness; and more;

2 / 4