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Représentation des procédés industrielsLes schéma P&ID

(Piping and Instrumentation Diagram)

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ENSAK -- S7 -- Schéma P&ID 2LAJOUAD Rachid

ENSAK -- S7 -- Schéma P&ID 3

Schémas de tuyauterie et d’instrumentation

• Parmi l’ensemble de la documentation d’un procédé industriel, on devrait retrouver des indications sur l’instrumentation raccordée au procédé.– Ce qui est utile pour la maintenance;– Ce qui permet de mieux comprendre le procédé pour

l’ingénieur de procédé.

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Normes utilisées

• Identification Symbols and Instrumentation;– ANSI/ISA-5.1-2009.– AFNOR/NF E04-203.1-2006.

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Normes utilisées

• Binary Logic Diagrams for Process Operations– ANSI/ISA-5.2-1976 (R1992)– AFNOR/NF E04-203.2.

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Normes utilisées

• Graphic Symbols for Distributed Control/Shared Display Instrumentation, Logic and Computer Systems– ISA-5.3-1983. et AFNOR/NF E04-203.3

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Normes utilisées

• Instrument Loop Diagrams– ANSI/ISA-5.4-1991 et AFNOR/NF E04-203.4.

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Normes utilisées

– Graphic Symbols for Process Displays– ISA-5.5-1985 et AFNOR/NF E04-203.5

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Normes utilisées

• Specification Forms for Process Measurement and Control Instruments– ISA-S20-1999 -- IEC/TS 62876-2-1

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Composantes d’un schéma P&ID

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1

2 6

34

5


Zone de titre [1]

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Nom de la compagnie

Nom de l’usine

Titre de la planche

N° Dessin

Version


Zone du schéma P&ID [2]

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Zone identifiant la tuyauterie [3]

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

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Zone identifiant les gros équipements [4]

• Généralement les équipementsde plus de 10000 DHs.

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Zone identifiant les gros équipements [4]

• Numéro 3-14R2:– 3 = 3e étage de l’usine– 14 = Aire (Bay) #14– R2 = Réacteur #2

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Repérage du matériel principal

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Symboles des équipements de Processus

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Colonnes de distillation



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Colonnes de distillation



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Réservoirs

Echangeurs



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Aéro-réfrigérant



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Fours



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Pompes



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Zone des révisions et changements du schéma [5]

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Zone des notes [6]

• On y décrit les verrouillages des commandes (interlocks) du système.

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SCHÉMAS D’INSTRUMENTATION

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Éléments de base d’un schéma d’instrumentation

Bulle

IdentificationSignaux

Conduite

Débitmètre

ValveLAJOUAD Rachid


Identification des instruments

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6-FRC-1B

6 F RC 1 B

Préfixe Variable mesurée

Fonction N° de boucle

Suffixe

- -


Codetsignifiant Signifiant suivant

varaible mesurée ou mesurande ou variante initiale Complement Affichage Action

1 2 3 4A Analyse Alarme B Combustion (y) (x)C Conductivité ou (y) RégulationD Masse volumique ou (y) Différence E Tension électrique Elément primaire F Débit Proportion G (x) Visuel H Commande manuelle (3) I Courant électrique Indication J Puissance Strutation K Temps Temporisation, taux de

variation Selection auto/manuL Niveau Signalisation lumineuse M Humidité ou (y) N Viscosité ou (y) (x) (x)O (x) RestrictionP Pression Point d'essai Q Quantité Intégration, totalisation Intégration, totalisation R Rayonnement Enregistrement S Vitesse Sécurité CommutationT Température TransmissionU Variable multiple (4) Fonction multiplesV Grandeurs mécaniques (Vibration, …) Dispositif réglantW Masse ou force Protection (doigt de gant)X (x) Coordonnée (x) (x)Y Evénement Coordonnée RelaisZ Position, longueur Coordonnée Actionneur


Signaux et connections (1)

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Signaux et connections (2)

• The following abbreviations are suggested de denote the types of power supply. These designations may also be applied to purge fluid supplies.

AS – Ais Supply HS – Hydraulic supplyIA – Instrument Air (en option) NS – Nitrogen supply.PA – Plant air (en option) SS – Steam supplyES – Electric supply WS – Water supplyGS – Gas SupplyThe supply level may be added to the instrument supply line, e.g., AS-100 a 100-psig air supply; ES-24DC, a 24 volt direct current power supply.

** The pneumatic signal symbol applies to a signal using any gas as the signal medium. If a gas other than air is used, the gas may be identified by a note on the signal symbol or otherwise.

*** Electromagnetic phenomena include heat, radio waves, nuclear radiation, and light.

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Les bulles

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Les bulles

Une pièce d’équipement indépendante, comme un contrôleur ou un enregistreur

Instruments partagés: affichage, régulation, etc…(Instrumentation avec microcontrôleurs)

Une pièce de logiciel ou d’équipement qui réalise des calculs et/ou des opérations logiques et qui transmet

un ou plusieurs signaux de sortie

Commande logique et séquentielle(Automate programmable)

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Les bulles Panneau auxiliaire de commande (accessible

à l’opérateur)

Panneau principal de commande (accessible

à l’opérateur)Au site du procédé

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Fonctions des équipements _Y

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Exemple

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Réseau

Signal électrique

Signal pneumatique

Convertisseur courant/Pression

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Niveaux de détail

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Schéma de principe


Niveaux de détail

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Schéma fonctionnel


Niveaux de détail

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Schéma détaillé


APPROCHES DE CONTRÔLE

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Exemple:Traitement des huiles lourdes

Pétrole brut

Air Carburant

F, Ti

Fo, T

QA, Débit d’air QF, Débit de carburantPF, Pression du carburantlF, Contenu énergétique

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Contrôle en « feedback » (rétroaction)

Pétrole brut

Air Carburant

F, Ti

Fo, T


TT

TC

TCVConsigne T*

Capteur de température

Contrôleur (ex.: PID)

Valve de débit de carburant

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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 ?

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Contrôle en « feedforward »(commande prédictive)

Pétrole brut

Air Carburant

F, Ti

Fo, T


FT

FFC

FFCV

Capteur de débit

Calcul de ratio de débit

Valve de débit de carburantMais, c’est la température

qui nous intéresse

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Schéma bloc de la commande prédictive

FFC FFCV G2(s)

FT

Température

Débit du carburant

Débit du pétrole brut

Assume que la pression du carburant (PF) et la conversion de chaleur (lF) restent constants. Assume la linéarité du système.

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Commande en rétroaction et prédictive

Pétrole brut

Air Carburant

F, Ti

Fo, T


TT

TC

TCV

Consigne T*FT

FFC

TYS

Somme des commandes

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Schéma bloc la commande en rétroaction et prédictive

TC TCV G2(s)

TT


Débit du carburant

TY

FFC

FT


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

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Contrôle en « cascade » (et prédictive)

Pétrole brut

Air Carburant

F, Ti

Fo, T


TT

TC

FCV

Consigne T*FT1

FFC

TYS

FT2

FC SP

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Schéma bloc du contrôle en cascade (et prédictive)

TC G3(s) G2(s)

TT


Débit du carburant

TY

FFC

FT1


FC FCV

FT2

Meilleure résistance aux perturbations.

Partie commande en cascade

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EXEMPLES DE PROCÉDÉS

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

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

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


Ces trois capteurs et enregistreurs permettent à l’opérateur de vérifier l’homogénéité de la température

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Au démarrage

• Mécanisme permettant un démarrage progressif…

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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”)

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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

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Vapeur saturée, table de température

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http://www.engineeringtoolbox.com/saturated-steam-properties-d_101.html


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.

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