レベル伝送器の校正周期：ドリフトと予備品

多くのプラントでは今も、すべてのレベル伝送器に固定の日付を割り当て、それを校正計画としています。一律の年1回では、安定した計器は過剰整備となり、厳しい条件で使う計器は整備不足になります。機器が実際にどう変化するかではなく、日程で周期を決めているためです。根拠を示せる周期は、設備群で観測したゼロドリフトから求め、担当者が替わっても引き継げる形で記録し、故障率と供給元の納期に合わせた予備品数と組み合わせます。

暦だけで周期を決めることの問題

固定周期は、すべての伝送器が同じ速度でドリフトするという前提です。しかし、レーダー式、超音波式、ガイド波式を、清浄な用途から付着のある用途まで混在して使うプラントでは成立しません。清浄なタンクの安定したレーダーは何年もゼロ点を保つことがありますが、蒸気の立つピット上の超音波計や粉じんの多いサイロ内のレーダーは数か月で変動することがあります。安定した計器を整備すると停止枠を浪費し、取り扱いで誤差を持ち込むリスクがあります。一方、ドリフトする計器を固定日まで放置すると、その日よりはるか前に許容差を超えます。周期は、観測したドリフトが受入許容差のうち選定した割合に達するまでの時間とし、用途や環境が変われば再計算すべきです。これにより、なぜ計器を開けたのか、あるいは開けなかったのかを問う監査員に、計画の根拠を示せます。

観測ドリフトから根拠のある周期を求める

周期は単純な比から求めます。既知の期間に生じたゼロドリフトを測り、スパンに対する百分率で表し、ドリフトに割り当てる許容量をその速度で除します。仮定した現場値による計算例として、伝送器の6か月間のドリフトがスパンの0.4 %、許容差がスパンの1.0 %で、余裕を残すため、その半分の0.5 %をドリフトに割り当てるとします。残り半分は校正間の温度ドリフトと設置影響に確保します。ドリフト速度は 0.4 % / 6か月 = 月当たり0.0667 %です。周期は T = 0.5 % / 月当たり0.0667 % = 7.5か月となり、安全側に切り下げて6か月計画とします。入力（ドリフト0.4 %、6か月）→ 換算（速度、次いで比）→ 結果（6か月周期）。限界条件：許容差が厳しい場合や環境が過酷な場合は周期を短縮します。また、速度は平均値にすぎないため、1回でも1.0 %の許容差を超えたら、予定にかかわらず直ちに再校正してください。

担当者が替わっても使えるドリフト記録票

根拠となる測定値を次の技術者が使える形で残さなければ、ドリフトに基づく計画の価値は失われます。署名と日付だけでなく、識別情報、状態、結果を記録し、後の読者が、その周期が実績から得られたものか、単なる仮定かを判断できるようにします。次の項目は、各伝送器の保守記録に最低限必要な内容です。

この形式の記録があれば、新しい現場責任者は一から導出し直すことなく計画を継続できます。また、校正計画に対するマネジメントシステム監査で検査員が求める証拠にもなります。

設備群を対象とする抜き取り検査

数百台の伝送器を固定日にすべて校正すると費用がかかるため、抜き取り計画がよく使われます。120台の設備群から各期間に10 %、すなわち12台を検査するとします。12台すべてが1.0 %の許容差内なら、群の周期を維持または延長します。12台中1台が不合格なら、その機器の確認に加えて別の12台を検査し、計24台で2台が不合格なら群全体を再校正します。見逃した場合の影響を考慮して標本数を増やすほど統計的な裏付けが強くなるため、安全関連ループは非重要ループより多く検査します。入力（設備120台、標本12台）→ 換算（合否規則）→ 結果（延長または短縮）。限界条件：未検査の多数の機器が良好だという判断は仮定にすぎません。そのため期間終了を待たず、最初の不合格で検査を拡大する規則が必要です。隠れたドリフトが保護機能を損なう重要ループでは、そもそも抜き取りに依存すべきではありません。

標本が与える信頼性は、不合格がなかったという事実だけでなく、その大きさから決まります。12台中不合格ゼロでも、不良率の95 %片側信頼上限は約22 %です。したがって、その標本は設備群の安定性の証拠にはなっても、不良率2 %を証明することはできません。それには不合格ゼロの標本がおよそ150台必要です。影響に応じて標本数を決めるには、群の合格は安定性の証拠であって全台健全の証明ではないと認識し、結果とともに信頼水準を記録して、次の評価者が抜き取りで何を確認できたか分かるようにします。

ドリフトに基づく周期が判断を誤らせる条件

ドリフトは緩やかで予測可能な変化です。それに基づく周期は、突発故障については何も示しません。雷サージ、損傷したグランドからの浸水、アンテナの落下、プロセス接触面の付着物の急変はドリフトではなく事象であり、ドリフト記録に前兆がなくても検査の間に伝送器を許容差外にすることがあります。プロセス温度範囲や測定媒体の変更でもドリフト速度は変わり、前年の周期が適用できなくなる場合があります。そのため、ドリフト周期にエコー品質警報や保守訪問時のゼロ点確認などの状態監視を組み合わせ、故障やプロセス変更後には事象に応じた再校正を行う必要があります。訪問時にエコー振幅が試運転時より6 dBを超えて低下していたら再校正してください。ドリフト周期は保守の手段であり、保護ループ試験の代わりではありません。

故障率と納期から求める予備品数

設備台数に合った予備品数は、使わない機器の在庫に資金を固定することと、交換品の到着を待つ長期停止の両方を避けます。必要数は供給元の納期中に予想される故障数に少量の安全在庫を加えて求めます。技術や用途で故障率が異なるため、機種群ごとに計算します。表は仮定した設備群データによる計算例であり、自社の故障履歴と契約納期で確認する必要があります。

80 GHz機種群の計算では、納期中の予想故障数は 60 × 0.02 × (8 / 52) = 0.18台です。これを切り上げ、安全在庫1台を加えて2台保有します。26 GHz機種群も 30 × 0.03 × (12 / 52) = 0.21台を1台に切り上げ、安全在庫1台を加えます。小規模な機種群も計算の生値ではなく同じ規則に従います。20 × 0.05 × (6 / 52) = 0.12台、10 × 0.04 × (10 / 52) = 0.077台をそれぞれ1台に切り上げ、安全在庫1台を加えて両方とも2台です。納期12週間の26 GHz機種群のように、納期が長く故障率が高いと、設置台数が少なくても保有必要量は増加する方向になります。限界条件：計算結果にかかわらず、現場にある各機種群を最低1台は保有してください。予備品ゼロの機種群で1台でも故障すると、入荷までループが停止するためです。

よくある質問

Q1. なぜ、すべての伝送器を年1回校正するだけではいけないのですか。

機器や用途によってドリフト速度が異なり、一律の年次日程では安定した計器が過剰整備、ドリフトする計器が整備不足になるためです。安定したレーダーは何年もゼロ点を維持する一方、付着のある超音波計は数か月でドリフトすることがあります。観測ドリフトから求めた周期なら、必要な計器に整備を集中でき、計画を審査する監査員にも根拠を示せます。

Q2. ドリフトから校正周期をどう計算しますか。

既知の期間のゼロドリフトをスパンの百分率で測定して速度を求め、ドリフトに割り当てる許容量をその速度で除します。計算例では、6か月で0.4 %、割当量0.5 %から7.5か月となり、6か月に切り下げました。速度は平均にすぎないので、1回の検査でも許容差を超えたら直ちに再校正します。

Q3. 設備群の抜き取り検査は安全ですか。

非重要ループでは、最初の不合格で検査を拡大し、群全体への処置の前に第2の標本を確認する規則があれば、安全に運用できます。未検査の多数の機器が良好だという判断は仮定にすぎないためです。重要な保護ループは抜き取りに依存すべきではありません。また、隠れたドリフトが要求機能を損なった場合の影響に応じて、標本数を増やすべきです。

Q4. 周期に根拠があることを示す記録は何ですか。

タグ番号、日付と方法、スパンの百分率で表した符号付きゼロドリフト、プロセス条件、計算した次回期限、担当技術者を記載した記録票です。各測定値が設備と結び付き、新しい責任者も一から導出し直さず計画を継続できます。これが監査で求められる内容です。

Q5. ドリフト周期が過信を招くのはどのような場合ですか。

ドリフトではなく突発事象が故障原因となる場合です。サージ損傷、浸水、アンテナの落下、付着物の急変はドリフト記録から予測できません。温度範囲や媒体の変更でも速度は変わります。周期にエコー品質警報、訪問時のゼロ点確認、故障後の事象に応じた再校正を組み合わせてください。

Q6. 予備品は何台保有すべきですか。

機種群ごとに、納期中の予想故障数に安全在庫1台を加えて求めます。計算例の表では、80 GHz機種群を2台、納期の短い超音波機種群も2台保有しました。現場にある各機種群は常に最低1台保有してください。予備品がない機種群で故障すると、入荷までループが停止するためです。

まとめ

校正周期は暦ではなく観測ドリフトに基づくべきです。計算例では、6か月でスパンの0.4 %のドリフト、割当量0.5 %から6か月計画を設定し、予備品表では設置60台の機種群に対し、納期8週間を見込んで2台を保有しました。機種別の設置台数、維持すべき許容差、供給元の納期をお知らせください。当社のエンジニアが、各現場の周期と予備品数を設定します。