Les schémas d’instrumentation 16 et 23 janvier 2007

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1 Les schémas d’instrumentation 16 et 23 janvier 2007
Cours #2 – GPA-668 Les schémas d’instrumentation 16 et 23 janvier 2007

2 Schémas d’instrumentation

3 Schémas d’instrumentation
Norme ISA S5.1 Nomenclature de repérage Normes ISA S5.1 - S5.3 Schémas de principes en instrumentation

4 Éléments de base Bulle Signaux Identification Débitmètre Conduite
Valve

5 Identification des instruments

6 Première lettre

7 Lettres suivantes

8

9 Symboles des lignes de transmission des signaux

10 Symboles des lignes de transmission des signaux [2]

11 Les bulles

12 Les bulles

13 Fonctions

14 Fonctions

15 Fonctions

16 Fonctions

17

18

19 Réseau Signal électrique Signal pneumatique
Convertisseur courant/Pression Signal pneumatique

20 Niveaux de détail Diagramme simplifié:

21 Niveaux de détail Diagramme fonctionnel:

22 Niveaux de détail Diagramme détaillé:

23 Schémas d’instrumentation et approches de contrôle

24 Exemple: Traitement des huiles lourdes
Pétrole brut Carburant de chauffage

25 Contrôle en « feedback » (rétroaction)
Pétrole brut TT TCV TC Air Carburant de chauffage

26 Schéma bloc du contrôle en rétroaction
Mais, assume que le débit de pétrole brut (F) reste constant. Que se passe-t-il si ce débit (F) varie ?

27 Contrôle en rétroaction
TCV

28 Contrôle en « feedforward » (commande prédictive)
FT Pétrole brut FFC FFCV Air Carburant de chauffage

29 Schéma bloc de la commande prédictive
Mais, assume que la pression du carburant (PF) et la conversion de chaleur (lF) restent constants. Assume la linéarité du système.

30 Commande prédictive

31 Commande en rétroaction et prédictive
FT TT Pétrole brut TC Carburant de chauffage TY TCV Air FFC

32 Schéma bloc la commande en rétroaction et prédictive
Mais, assume que la pression du carburant (PF) reste constant.

33 Contrôle en « cascade » TT TC Pétrole brut FT1 FC FCV TY Air FT2 FFC

34 Schéma bloc du contrôle en cascade
Meilleure résistance aux perturbations.

35 Contrôle cascade

36 Contrôle en cascade (schéma bloc)

37 Structure en « sélecteur »
Choix de la température la plus haute

38 Structure en « sélecteur »
Sécurité

39 Structure de contrôle de proportion

40 Structure de contrôle de proportion

41 Contrôle de proportion

42 Contrôle de proportion

43 Contrôle de proportion (amélioré)

44 Contrôle de proportion (amélioré)
Schéma bloc

45 Échangeur de chaleur

46 Échangeur de chaleur (Schéma bloc)

47

48 Refroidisseur de bière à l’ammoniac

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50 Relation pression température
Les vapeurs sont à la même température que le liquide. Ce sont donc des vapeurs saturantes. Source:

51 Relation pression température
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. Source:

52 Relation pression température
A chaque température correspond une pression, et vice-versa. Source:

53 Relation pression température
La pression permet de connaitre la température. Source:

54 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.

55 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.

56 Système de contrôle global
Consigne manuelle de pression de vapeur élevée. 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.

57 Digesteur de copeaux de bois pour faire de la pâte de papier.
Photo, source:

58

59 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”)

60 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

61 Vapeur saturée, table de température

62 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.

63 Procédé de fabrication de sirop de maïs

64 acide chlorhydrique carbonate de sodium anhydre Pâte amidon de maïs 

65 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

66 Un peu de chimie

67 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

68 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.

69 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.

70 Ce standard n’est plus supporté par SAMA
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

71 SAMA vs ISA Contrôle de débit:

72 Les symboles

73 Les fonctions

74 Les fonctions

75 Consigne analogique fixée manuellement
PI Contrôle PI Consigne analogique fixée manuellement Commande manuelle

76 PI et feedforward

77 Contrôle de proportion

78 SAMA

79 ISA

80