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Cours #2 – GPA-668
Les schémas d’instrumentation
16 et 23 janvier 2007
Schémas d’instrumentation
Schémas d’instrumentation Norme ISA S5.1
Nomenclature de repérage
Normes ISA S5.1 - S5.3 Schémas de principes en
instrumentation
Éléments de baseBulle
Identification
Signaux
Conduite
Débitmètre
Valve
Identification des instruments
6-FRC-1BPréfixe
Variablemesurée
Fonctions
Numérode boucle
Suffixe
Première lettre
Lettres suivantes
Symboles des lignes de transmission des signauxAlimentation de l'instrumentou connection au procédé
Signal non définit
Signal pneumatique
Signal électriqueou
Signal hydraulique
Tube capillaire
Symboles des lignes de transmission des signaux [2]
Signal ultrasonique ouélectromagnétique (guidé)
Signal ultrasonique ouélectromagnétique (non-guidé)
Lien interne du système(logicielle ou lien de données)
Lien mécanique
Signal pneumatique binaire
Signal électrique binaireou
Les bulles
Les bulles
Fonctions
Fonctions
Fonctions
Fonctions
Réseau
Signal électrique
Signal pneumatique
Convertisseur courant/Pression
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)
Carburant de chauffage
TT
TCV TC
Pétrole brut
Air
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 ?
TCV
Contrôle en rétroaction
Contrôle en « feedforward »(commande prédictive)
FT
FFCV
FFC
Pétrole brut
AirCarburant de chauffage
Schéma bloc de la commande prédictive
FFC FFCV G2(s)
FT
Température
Débit du carburant
Débit du pétrole brut
Mais, assume que la pression du carburant (PF) et la conversion de chaleur (F) restent constants. Assume la linéarité du système.
Commande prédictive
Commande en rétroaction et prédictive
FTTT
TCVTY
FFC
TCPétrole brut
Air
Carburant de
chauffage
Schéma bloc la commande en rétroaction et prédictive
TC TCV G2(s)
TT
TempératureConsigne
Débit du carburant
TY
FFC
FT
Débit du pétrole brut
Mais, assume que la pression du carburant (PF) reste constant.
Contrôle en « cascade »
FT1
TT
TYFCV
FFC
TC
FC
FT2
Pétrole brut
Air
Schéma bloc du contrôle en cascade
TC G3(s) G2(s)
TT
TempératureConsigne
Débit du carburant
TY
FFC
FT1
Débit du pétrole brut
FC FCV
FT2
Meilleure résistance aux perturbations.
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 haute
Structure en « sélecteur »
Sécurité
Structure de contrôle de proportion
Structure de contrôle de proportion
Contrôle de proportion
Contrôle de proportion
Contrôle de proportion (amélioré)
Contrôle de proportion (amélioré)
g1
FRC-108
g2
FV-108U 1
Q PQ Pd
+-
h1
FE-108A
g3
FFRC-108
g4
FFV-108U 2
Q S+
-
h2
FE-108B
kR
FFRC-108+ +
+ +
Schéma bloc
Échangeur de chaleur
Échangeur de chaleur(Schéma bloc)
g2
FCV-131FY-131A
g3
HEATEXCHANGER
W
+
h1
TT-131
g1
TIC-131+ -+
- T o
g4
HEATEXCHANGER
h2
FT-131FY-131B
g5
FY-131C
+T od
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/
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 pH-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
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