Cours #2 – GPA-668 Les schémas de tuyauterie et instrumentation 13 et 16 janvier 2009.
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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