Cours #2 – GPA-668 Les schémas dinstrumentation 16 et 23 janvier 2007

Cours #2 – GPA-668

Les schémas d’instrumentation

16 et 23 janvier 2007

Schémas d’instrumentation

Schémas d’instrumentation Norme ISA S5.1

Nomenclature de repérage

Normes ISA S5.1 - S5.3 Schémas de principes en

instrumentation

Éléments de baseBulle

Identification

Signaux

Conduite

Débitmètre

Valve

Identification des instruments

6-FRC-1BPréfixe

Variablemesurée

Fonctions

Numérode boucle

Suffixe

Première lettre

Lettres suivantes

Symboles des lignes de transmission des signauxAlimentation de l'instrumentou connection au procédé

Signal non définit

Signal pneumatique

Signal électriqueou

Signal hydraulique

Tube capillaire

Symboles des lignes de transmission des signaux [2]

Signal ultrasonique ouélectromagnétique (guidé)

Signal ultrasonique ouélectromagnétique (non-guidé)

Lien interne du système(logicielle ou lien de données)

Lien mécanique

Signal pneumatique binaire

Signal électrique binaireou

Les bulles

Les bulles

Fonctions

Fonctions

Fonctions

Fonctions

Réseau

Signal électrique

Signal pneumatique

Convertisseur courant/Pression

Niveaux de détail Diagramme simplifié:

Niveaux de détail Diagramme fonctionnel:

Niveaux de détail Diagramme détaillé:

Schémas d’instrumentation et approches de contrôle

Exemple:Traitement des huiles lourdes

Pétrole brut

Carburant de chauffage

Contrôle en « feedback » (rétroaction)

Carburant de chauffage

TT

TCV TC

Pétrole brut

Air

Schéma bloc du contrôle en rétroaction

TC TCV G1(s)

TT

TempératureConsigne

Débit du carburant

Mais, assume que le débit de pétrole brut (F) reste constant.

Que se passe-t-il si ce débit (F) varie ?

TCV

Contrôle en rétroaction

Contrôle en « feedforward »(commande prédictive)

FT

FFCV

FFC

Pétrole brut

AirCarburant de chauffage

Schéma bloc de la commande prédictive

FFC FFCV G2(s)

FT

Température

Débit du carburant

Débit du pétrole brut

Mais, assume que la pression du carburant (PF) et la conversion de chaleur (F) restent constants. Assume la linéarité du système.

Commande prédictive

Commande en rétroaction et prédictive

FTTT

TCVTY

FFC

TCPétrole brut

Air

Carburant de

chauffage

Schéma bloc la commande en rétroaction et prédictive

TC TCV G2(s)

TT

TempératureConsigne

Débit du carburant

TY

FFC

FT

Débit du pétrole brut

Mais, assume que la pression du carburant (PF) reste constant.

Contrôle en « cascade »

FT1

TT

TYFCV

FFC

TC

FC

FT2

Pétrole brut

Air

Schéma bloc du contrôle en cascade

TC G3(s) G2(s)

TT

TempératureConsigne

Débit du carburant

TY

FFC

FT1

Débit du pétrole brut

FC FCV

FT2

Meilleure résistance aux perturbations.

Contrôlecascade

Contrôle en cascade(schéma bloc)

g2

TRC-151B

g3

TCV-151A & BU1

c1+-

h2

TT-151B

g1

TRC-151A+ ++

-r1

g4

JACKETU2

+ + g5

KETTLE

h1

TT-151A

Structure en « sélecteur »Choix de la

température la plus haute

Structure en « sélecteur »

Sécurité

Structure de contrôle de proportion

Structure de contrôle de proportion

Contrôle de proportion

Contrôle de proportion

Contrôle de proportion (amélioré)

Contrôle de proportion (amélioré)

g1

FRC-108

g2

FV-108U 1

Q PQ Pd

+-

h1

FE-108A

g3

FFRC-108

g4

FFV-108U 2

Q S+

-

h2

FE-108B

kR

FFRC-108+ +

+ +

Schéma bloc

Échangeur de chaleur

Échangeur de chaleur(Schéma bloc)

g2

FCV-131FY-131A

g3

HEATEXCHANGER

W

+

h1

TT-131

g1

TIC-131+ -+

- T o

g4

HEATEXCHANGER

h2

FT-131FY-131B

g5

FY-131C

+T od

Refroidisseur de bière à l’ammoniac

Relation pression température

Source: http://wg038.lerelaisinternet.com/Cours.html

Les vapeurs sont à la même température que le liquide. Ce sont donc des vapeurs saturantes.

Relation pression température

Source: http://wg038.lerelaisinternet.com/Cours.html

Si on met la bouteille de R22 dans une ambiance où il fait 30 °C, au bout de quelques heures le liquide est également à 30 °C.

Relation pression température

Source: http://wg038.lerelaisinternet.com/Cours.html

A chaque température correspond une pression, et vice-versa.

Relation pression température

Source: http://wg038.lerelaisinternet.com/Cours.html

La pression permet de connaitre la température.

Contrôle du niveau d’ammoniac

L’ammoniac liquide devient gazeux et retire de la chaleur de la bière, la refroidissant.

Il faut donc maintenir le niveau d’ammoniac liquide pour immerger la tubulure de bière.

Contrôle de la température de la bière

Le contrôleur de température TIC-1 ajuste la consigne du contrôleur de la pression de vapeur d’ammoniac PIC-1.

Le changement de température de la bière a un grand effet sur la pression de vapeur. Correction quasi-immédiate. Contrôle de température s’occupe des changements plus lents.

Système de contrôle global

Mode NORMAL: la bière coule dans le système de refroidissement et est maintenue à la température correcte.

Mode STANDBY: FSL-1 détecte un débit trop bas ou aucun débit. Il faut cesser le refroidissement, sinon la bière risque de geler.

Mode NETTOYAGE: L’opérateur arrête le système pour le nettoyage des conduites (CIP). Ne pas refroidir.

Consigne manuelle de pression de vapeur élevée.

Digesteur de copeaux de bois pour faire de la pâte de papier.

Photo, source: http://www.pulpandpaper-technology.com/contractors/steel/avesta/

Cooking by indirect streaming

On augmente selon une rampe à la pression/ température de cuisson avec FIC-1 (durée fixée par KI-1)

PIC-1 maintien la pression de cuisson.

La pression est un paramètre clé pour le contrôle de la cuisson (représente la température du “digesteur”)

Relief control system

Maintenir la pression à la pression de vapeur saturée équivalente à la mesure de température faite par TT-4.

La sortie de TT-4 est calibrée pour suivre la courbe de température de la vapeur saturée vs la pression. Consigne de PIC-2

Vapeur saturée, table de température

Blowback control system

Pour éviter le blocage du filtre sur le tuyau de dégagement (relief line), on envoie de la vapeur sous pression au filtre.

PDSH-2 et temporisateur KI-2 ouvre FCV-5 et ferme PCV-2 pour déboucher le filtre.

Procédé de fabrication de sirop de maïs

Pâte amidon de maïs 

acide chlorhydrique

carbonate de sodium anhydre

Un peu de chimie L’amidon (starch) est une chaîne de

molécules proche du sucre (polymère). (C6H10O5)n

En présence d’acide, il y a hydrolyse:

(C6H10O5)n + nH2O -> nC6H12O6

Un peu de chimie

Contrôle de l’acidité

Pour que le mélange eau-amidon hydrolyse. Il faut injecter de l’acide chlorhydrique (concentration de 0.1N)

Contrôle de proportion avec FT-2 et FY-1.

Contrôle en cascade du débit de l’acide (pHC-1 et FC-1).

Contrôle du débit du mélange eau-aminon par FC-2

Contrôle de la température et du temps de transit

If faut chauffer à 275°F et maintenir la pression à 40 psig. Contrôle en cascade avec PC-1 et TC-1.

Pour ajuster le temps de transit du mélange, on utilise le contrôle de niveau LT-1.

Contrôle de l’acidité

En sortant de LCV-1, on a un mélange eau, acide et glucose.

Le refroidisseur (flash cooler) permet le refroidissement du mélange et retire l’eau qui se transforme en vapeur. Contrôle du débit de la base avec pH-2 pour ramener le pH autour de 7. Le sirop est un mélange de glucose et de sel.

Le standard SAMA Développé dans les années 60.

Bailey Meter Company Approche flexible. Les schémas peuvent être réalisés

tôt dans le projet. Les diagrammes sont faciles à lire

et à comprendre.

Ce standard n’est plus supporté par SAMA

SAMA vs ISA Contrôle de débit:

Les symboles

Les fonctions

Les fonctions

PI

Consigne analogique

fixée manuellemen

t

Contrôle PI

Commande manuelle

PI etfeedforward

Contrôle de proportion

SAMA

ISA