Cours #2 – GPA-668

Les schémas de tuyauterie et instrumentation

13 et 16 janvier 2009

Schémas de tuyauterie et instrumentation

Normes ISA 5.1

Instrumentation symbols and identification

Nomenclature de repérage ISA 5.2

Binary Logic Diagrams For Process Operations

Normes ISA 5.3

Graphic Symbols for Distributed Control/Shared Display Instrumentation, Logic, and Computer Systems

Schémas de principes en instrumentation

ISA 5.4 Instrument Loop Diagrams

Normes ISA 5.5

Graphic Symbols for Process Displays ANSI/ISA 5.06.01

Functional Requirements Documentation for Control Software Applications

ISA 20 Specification Forms for Process

Measurement and Control Instruments, Primary Elements, and Control Valves

Composantes d’un schéma P&ID

Zone de titre [1] Titre identifiant le dessin

Zone du schéma P&ID [2]

Zone identifiant la tuyauterie [3]

Matériau de la conduite TF = Téflon SS = Stainless Steel CS = Carbon Steel

Zone identifiant les gros équipements [4] Plus de 1 M$

Zone identifiant les gros équipements [4] 3 = 3e étage de l’usine 14 = Aire (Bay) #14 2 = Réacteur #2

Zone des révisions et changements du schéma [5]

Zone des notes [6] On y décrit les interverrouillages

(interlocks) du système.

Éléments de base d’un schéma

Bulle

Identification

Signaux

Conduite

Débitmètre

Valve

Identification des instruments

6-FRC-1BPréfixe

Variablemesurée

Fonctions

Numérode boucle

Suffixe

Première lettre

Lettres suivantes

Signaux et connections (1)

Signaux et connections (2)

Les bulles

Les bulles

Les robinets de régulation

Registre de tirage ou volet

Les actuateurs

Les actuateurs

Fonctions des équipements ayant la fonction Y

Fonctions des équipements ayant la fonction Y

Fonctions des équipements ayant la fonction Y

Fonctions des équipements ayant la fonction Y

Réseau

Signal électrique

Signal pneumatique

Convertisseur courant/Pression

Les interverrouillages

Les interverrouillages

ISA 5.2

Non Et

Bascule SR

ISA 5.2

Ou

Niveaux de détail Diagramme simplifié:

Niveaux de détail Diagramme fonctionnel:

Niveaux de détail Diagramme détaillé:

Schémas d’instrumentation et approches de contrôle

Contrôle en rétroaction (Feedback) Contrôle de température en sortie

d’un échangeur de chaleur.

Perturbations sur le procédé

Contrôle en cascade Contrôle de température en sortie

d’un échangeur de chaleur.

Contrôle en cascade Schéma bloc:

Commande prédictive (Feedforrward)

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 basse

Structure en « sélecteur »

Sécurité

Contrôle de proportion

Contrôle de proportion (amélioré)

Comment augmenter la plage de débit d’une valve. Combiner une petite valve et une

grosse valve.

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/

Au démarrage Mécanisme permettant un

démarrage progressif…

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 pHC-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