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

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

2 Schémas de tuyauterie et instrumentation

3 Normes  ISA 5.1  Instrumentation symbols and identification  Nomenclature de repérage  ISA 5.2  Binary Logic Diagrams For Process Operations

4 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

5 Normes  ISA 5.5  Graphic Symbols for Process Displays  ANSI/ISA  Functional Requirements Documentation for Control Software Applications  ISA 20  Specification Forms for Process Measurement and Control Instruments, Primary Elements, and Control Valves

6 Composantes d’un schéma P&ID

7 Zone de titre [1]  Titre identifiant le dessin

8 Zone du schéma P&ID [2]

9 Zone identifiant la tuyauterie [3]  Matériau de la conduite  TF = Téflon  SS = Stainless Steel  CS = Carbon Steel

10

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

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

13

14 Zone des révisions et changements du schéma [5]

15 Zone des notes [6]  On y décrit les interverrouillages (interlocks) du système.

16 Éléments de base d’un schéma Bulle Identification Signaux Conduite Débitmètre Valve

17

18 Identification des instruments

19 Première lettre

20 Lettres suivantes

21

22 Signaux et connections (1)

23 Signaux et connections (2)

24 Les bulles

25

26 Les robinets de régulation Registre de tirage ou volet

27 Les actuateurs

28

29 Fonctions des équipements ayant la fonction Y

30

31

32

33

34 Réseau Signal électrique Signal pneumatique Convertisseur courant/Pression

35

36 Les interverrouillages

37

38 ISA 5.2 Non Et Bascule SR

39 ISA 5.2 Ou

40 Niveaux de détail  Diagramme simplifié:

41 Niveaux de détail  Diagramme fonctionnel:

42 Niveaux de détail  Diagramme détaillé:

43 Schémas d’instrumentation et approches de contrôle

44 Contrôle en rétroaction (Feedback)  Contrôle de température en sortie d’un échangeur de chaleur.

45 Perturbations sur le procédé

46 Contrôle en cascade  Contrôle de température en sortie d’un échangeur de chaleur.

47 Contrôle en cascade  Schéma bloc:

48 Commande prédictive (Feedforrward)

49 Contrôle cascade

50 Contrôle en cascade (schéma bloc)

51 Structure en « sélecteur » Choix de la température la plus basse

52 Structure en « sélecteur » Sécurité

53 Contrôle de proportion

54 Contrôle de proportion (amélioré)

55

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

57 Refroidisseur de bière à l’ammoniac

58

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

60 Relation pression température Source: 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.

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

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

63 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.

64 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.

65 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.

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

67

68 Au démarrage  Mécanisme permettant un démarrage progressif…

69 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”)

70 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

71 Vapeur saturée, table de température

72 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.

73 Procédé de fabrication de sirop de maïs

74 Pâte amidon de maïs acide chlorhydrique carbonate de sodium anhydre

75 Un peu de chimie  L’amidon (starch) est une chaîne de molécules proche du sucre (polymère).  (C 6 H 10 O 5 ) n  En présence d’acide, il y a hydrolyse:  (C 6 H 10 O 5 ) n + nH 2 O -> nC 6 H 12 O 6

76 Un peu de chimie

77 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

78 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.

79 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.

80 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

81 SAMA vs ISA  Contrôle de débit:

82 Les symboles

83 Les fonctions

84

85 PI Consigne analogique fixée manuellement Contrôle PI Commande manuelle

86 PI et feedforward

87 Contrôle de proportion

88 SAMA

89 ISA

90


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