Les schémas d’instrumentation 7 mai 2008 Cours #2 – GPA-668 Les schémas d’instrumentation 7 mai 2008

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

Éléments de base Bulle Signaux Identification Débitmètre Conduite Valve

Identification des instruments

Première lettre

Lettres suivantes

Symboles des lignes de transmission des signaux

Symboles des lignes de transmission des signaux [2]

Les bulles

Les bulles

Fonctions

Fonctions

Fonctions

Fonctions

Réseau Signal électrique Signal pneumatique Convertisseur courant/Pression Signal pneumatique

Niveaux de détail Diagramme simplifié:

Niveaux de détail Diagramme fonctionnel:

Niveaux de détail Diagramme détaillé:

Schémas d’instrumentation et approches de contrôle

Exemple: Traitement des huiles lourdes Pétrole brut Carburant de chauffage

Contrôle en « feedback » (rétroaction) Pétrole brut Air Carburant de chauffage

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 ?

Contrôle en rétroaction TCV

Contrôle en « feedforward » (commande prédictive) Pétrole brut Air Carburant de chauffage

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.

Commande prédictive

Commande en rétroaction et prédictive Pétrole brut Air Carburant de chauffage

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

Contrôle en « cascade » Pétrole brut

Schéma bloc du contrôle en cascade Meilleure résistance aux perturbations.

Contrôle cascade

Contrôle en cascade (schéma bloc)

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

Structure en « sélecteur » Sécurité

Structure de contrôle de proportion

Contrôle de proportion

Contrôle de proportion (amélioré)

Contrôle de proportion (amélioré) Schéma bloc

Échangeur de chaleur

Échangeur de chaleur (Schéma bloc)

Refroidisseur de bière à l’ammoniac

Relation pression température Les vapeurs sont à la même température que le liquide. Ce sont donc des vapeurs saturantes. Source: http://wg038.lerelaisinternet.com/Cours.html

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: http://wg038.lerelaisinternet.com/Cours.html

Relation pression température A chaque température correspond une pression, et vice-versa. Source: http://wg038.lerelaisinternet.com/Cours.html

Relation pression température La pression permet de connaitre la température. Source: http://wg038.lerelaisinternet.com/Cours.html

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 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.

Digesteur de copeaux de bois pour faire de la pâte de papier. Photo, source: http://www.pulpandpaper-technology.com/contractors/steel/avesta/

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 du sirop de maïs

acide chlorhydrique carbonate de sodium anhydre Pâte amidon de maïs 

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.

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

SAMA vs ISA Contrôle de débit:

Les symboles

Les fonctions

Les fonctions

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

PI et feedforward

Contrôle de proportion

SAMA

ISA