1

PROSES KONTROLE GPROSES KONTROLE GİİRRİŞİŞKONTROLKONTROL : Canlılarda veya fiziksel sistemlerde davranışların belirli bir amaca yönlendirilmesi.

DODOĞĞAL KONTROLAL KONTROL : İnsan kanındaki şeker derişiminin bir hormon vasıtasıyla sabit bir düzeyde tutulması.

YAPAY KONTROLYAPAY KONTROL : İnsanın bizzat kendisinin veya kendi ussal çabaları ile oluşturduğu aygıtların yardımıyla gerçekleştirilen kontrol.

TEKNTEKNİİK YAPAY KONTROLK YAPAY KONTROL : Mühendislerin yaptığı kontrol. Makine ve Elektrik Mühendisleri. İlkeler ve yöntemler aynı, sistemler farklı.

KKİİMYA MMYA MÜÜHENDHENDİİSLERSLERİİ : Proses değişkenlerini kontrol eder.

PROSES DEPROSES DEĞİŞĞİŞKENLERKENLERİİ : Sıcaklık T, (TC) Gaz basıncı P, (PC) Akış debisi F, (FC) Sıvı hacmi V veya düzeyi Z, (LC) Derişim C, (CC)PH derecesi Ph, (pHC)Viskozite değeri, , (VC)

PROSES KONTROLPROSES KONTROLÜÜN GEREKLN GEREKLİİLLİĞİİĞİ : Ürün kalitesini düzeltmek, hızlı değişimleri kontrol altında tutabilmek, üretim maliyetini düşürmek, üretim tesisinin çevre ile uyumlu çalışmasını sağlamak.

GGÜÜVENLVENLİİK DK DÜÜZENEZENEĞİĞİ (ALARM)(ALARM) - Sistem tehlikeli çalışma bölgesine ulaştığında çalışır.

KONTROL DKONTROL DÜÜZENEZENEĞİĞİ : Bu bölgeye girilmesini önler.

TEMEL KAVRAMLARTEMEL KAVRAMLAR

SSİİSTEMSTEM : Proses elemanları veya eleman grupları.

Termometre, Termometre ve kılıfı, Distilasyon kolonu, Kondenser

PARAMETREPARAMETRE : Sistemin fiziksel büyüklükleri. CP, , U,

DEDEĞİŞĞİŞKENKEN : Parametre olmayan sistem büyüklükleri. T, Z, C, P

Sistem parametreleri genellikle değişkenlerin fonksiyonudur. bağ

= f(T), CP = f(T) Bu bağımlılık gözardı edilir. Parametreleri sabit tutmak üzere kontrol yapılmaz. Yapılan kontrol, parametre değişimlerini de engeller.

STATSTATİİK (DURAK (DURAĞĞAN KARARLI) SAN KARARLI) SİİSTEMSTEM : Değişkenleri zaman ve konumla değişmeyen sistemler. Model : Cebrik denklem (Çözümleri kolay)

DDİİNAMNAMİİK (KARARSIZ) SK (KARARSIZ) SİİSTEMLERSTEMLER : Değişkenleri zaman ve konumla değişen sistemler. Model : Diferansiyel denklem (Çözümleri zor).

Soğuk akışkan girişi, F, T0

V, T

Su buharıgirişi, m, Q Sıcak akışkan

çıkışı, F, T

Karıştırıcılı Sıvı Isıtma Tankı

STATİK TASARIM DENKLEMİ

Q = F··CP·(T0 - T) = U·A·(TSB - T) (kkal/saat)

BOZANETKEN : Kararlı çalışmadan ayıran sistem değişkeni

YAPAY BOZANETKENLER : T0, FDOĞAL BOZANETKENLER : Dış ortama ısı kaybı, U

Su buharı vanası kontrol altında tutulmalıdır. Q = FSB·

EL İLE KONTROL (MANUEL) : İşçi karar verir.

OTOMATİK KONTOL : Kontrol cihazı karar verir.

DDİİNAMNAMİİK ISI DENGESK ISI DENGESİİ :

F··CP·(T - T0) + Q = V·· CP·(dT/dt) (kkal/saat)

Kontrol ediciye referans sıcaklık (ayar noktası, set point) verilmeli. Hata (Sapma, ayrılma, error) = TR - T (K) Hata işlenerek kontrol valfine komut gönderilir.

ORANTILI (PROPORTIONAL) KONTROL EDORANTILI (PROPORTIONAL) KONTROL EDİİCCİİ:

PV = PVK + KC · PV = KC· (mm)

İİNTEGRAL MOD KONTROL EDNTEGRAL MOD KONTROL EDİİCCİİ :

d(PV)/dt = KI· PV = KI· ·dt (mm)

PI KONTROL EDPI KONTROL EDİİCCİİ

TTÜÜREVSEL (DERIVATIVE) MOD KONTROL EDREVSEL (DERIVATIVE) MOD KONTROL EDİİCCİİ :

PV = KD·(d/dt) (mm)

PD veya PID KONTROL EDPD veya PID KONTROL EDİİCCİİGERGERİİ BBİİLDLDİİRMELRMELİİ KONTROL (FEEDBACK CONTROL)KONTROL (FEEDBACK CONTROL):

Sistemi kontrol etmede, çıkış bilgisini geriye bildirerek bunun referans değerden sapmasından yararlanılan kapalı kontrol çevrimi.

2

SON KONTROL VALFİ

KONTROL EDİCİ

Hesaplanan Değer

PROSES

ÖLÇME ELEMANI

KIYASLAYICI

KontrolBüyüklüğü

DüzeltmeKomutu

Hata(Sapma)

ReferansDeğer

KontrolOdasıElemanları

ÖlçülmüşBüyüklük

Kontrolün ProsesAlanı Elemanları

Geri Beslemeli Otomatik Proses Kontrol Çevrimi Elemanları

DİJİTAL PROSES KONTROL

Bilgisayar D/ATutucuEleman Valf Proses

A/DÖlçümElemanı

AyarNoktası

T

T C

Geri Bildirmeli Dijital Kontrol Çevrimi ve Arabirimleri

ÖÖRNEKLEYRNEKLEYİİCCİİ (SAMPLER) (SAMPLER) : Ölçme elemanından aldığı sürekli-analog sinyalleri kesikli-analog sinyaller haline dönüştürür.

ANALOGANALOG--DDİİJJİİTAL DTAL DÖÖNNÜÜŞŞTTÜÜRRÜÜCCÜÜ (A/D CONVERTER)(A/D CONVERTER) : Örnekleyiciden aldığı kesikli-analog sinyalleri bilgisayarın anlayıcı kesikli-dijital sinyallere dönüştürür.

DDİİJJİİTALTAL--ANALOG DANALOG DÖÖNNÜÜŞŞTTÜÜRRÜÜCCÜÜ (D/A CONVERTER)(D/A CONVERTER) : Bilgisayarın ürettiği dijital-kesikli sinyalleri, analog-kesikli sinyallere dönüştürür.

TUTUCU (HOLDER)TUTUCU (HOLDER) : Analog-kesikli sinyalleri, son kontrol elemanının (valf) anlayacağı analog-sürekli sinyallere dönüştürür.

Kontrol işlevi, BASIC, FORTRAN, PASCAL gibi dillerde yazılan programlar vasıtasıyla yapılır.

Referans değer, bir analog cihaz üzerinden değil, yazılan programın içinde verilir veya değiştirilir.

BLOK DİYAGRAMLARI VE GENEL NOTASYON

Dinamik Eleman (Termometre)

x(t)

GirişBüyüklüğü

y(t)

ÇıkışBüyüklüğü

G(s)X(s) Y(s)

y(t) = f (x , t)

Dinamik Elemanın Giriş-Çıkış Büyüklükleri ve Neden-Sonuç İlişkisi İçin Blok Diyagramı

Su Isıtma Prosesi V

T

QFT0

Y(s) = c(s)·x(s)

GGİİRRİŞİŞ BBÜÜYYÜÜKLKLÜÜĞĞÜÜ, INPUT VARIABLE, NEDEN DE, INPUT VARIABLE, NEDEN DEĞİŞĞİŞKENKENİİ, , SEBEP DESEBEP DEĞİŞĞİŞKENKENİİ : x(t), X(s)

ÇÇIKIIKIŞŞ BBÜÜYYÜÜKLKLÜÜĞĞÜÜ, OUTPUT VARIABLE, NET, OUTPUT VARIABLE, NETİİCE BCE BÜÜYYÜÜKLKLÜÜĞĞÜÜ, , SONUSONUÇÇ BBÜÜYYÜÜKLKLÜÜĞĞÜÜ : y(t), Y(s)

TRANSFER FONKSTRANSFER FONKSİİYONUYONU : Y(s)/X(s) = G(s)

X(s) ve Y(s) fonksiyonları, zamanın değil, bir s=a + b·j biçimindekibir karmaşık (kompleks) sayının fonksiyonudurlar. Bunlar zaman fonksiyonlarının Laplace dönüşümleri ile elde edilirler.

Blok diyagramları proses kontrolün akım şemalarıdır.

+ +

GirişBüyüklüğü

GirişBüyüklüğü

x(t)

y(t)

ÇıkışBüyüklüğü

z(t) X(s) Z(s)

Y(s)

x(t)

X(s)

x(t)

X(s)x(t)

X(s)

z(t) = x(t) - y(t) Z(s) = X(s) - Y(s)

Dinamik Kıyaslayıcı ve Toplayıcı Elemanların Gösterimi ve Sinyallerin Bir Noktadan Ayrılması

3

+ +

R(S)

TR(s)+

E(s)

T(s)GC(s)

U(s)

GP(s)

H(s)

GV(s)

T(s)

T(s)

C(s)

C(s)

Isıtıcılı Tank Örneğine Göre Düzenlenmiş Geri Bildirmeli Kontrol ÇevrimininKomple Blok Diyagramı

Tm(s)

N(s)

P(s) M(s)

Q(s)

B(s)

BLOK BLOK İİNDNDİİRGEMERGEME

X Y Z X ZGa Gb G = Ga·Gb

Seri bağlı çalışan iki blok için eşdeğer blok.Y(s) = ((G1(s)·G2(s))·X(s)

++

G1(s)

G2(s)

X1(s)

X2(s)

Paralel bağlı çalışan iki blok için eşdeğer blok.Y(s) = (G1(s) + G2(s))·X(s)

İleri yön blokları : G(s) = GC(s)·GV(s)·GP(s) Seri çalışan bloklar

X3(s)

+E

G

H

+

N

C

U

M

B

R

GGİİRRİŞİŞ--ÇÇIKIIKIŞŞ BABAĞĞLANTILARININ ELDE EDLANTILARININ ELDE EDİİLMESLMESİİ

İndirgenmiş Geri Bildirmeli Proses Kontrol Çevrimi Blok Diyagramı

M(s) = (s)·G(s)

M(s) + U(s)·N(s) = C(s)

B(s) = H(s)·C(s)

R(s) - B(s) = (s)

G(s) / [1+G(s)·H(s)]C(s) = ·R(s) + NI(s) / [1+ G(s)·H(s)]·UI(s)

SERVO mod çalışma : Bozanetkenin ayar noktası olduğu çalışma.

C(s) = G(s) / [1 + G(s)·H(s)] ·R(s)

REGÜLATÖR mod çalışma : Bozanetkenin yük değişkeni (yapay sistem bozanetkeni) olduğu çalışma.

C(s) = N(s) / [ 1+ G(s)·H(s)]·U(s)

DENETDENETİİM ORANIM ORANI : C(S) / R(S)

HATA ORANIHATA ORANI : (s) / R(s)

YYÜÜK DENETK DENETİİM ORANIM ORANI : C(s) / U(s)

KARAKTERKARAKTERİİSTSTİİK DENKLEMK DENKLEM : Yukarıdaki bütün oranlar için, indirgenmiş kapalı transfer fonksiyonunun paydası, [ 1+ G(s)·H(s)] değerindedir. Bu büyüklüğe kapalı kontrol çevriminin “KARAKTERİSTİK DENKLEMİ” adı verilir.

ÖÖRNEK PROSES KONTROL RNEK PROSES KONTROL ÇÇEVREVRİİMLERMLERİİ

SIVI DÜZEYİ KONTROLÜ : Besleme veya çıkış akımı ayarlanarak bir tanktaki sıvı düzeyi kontrol edilir.

KontrolMekanizması

ÇıkışAkımı

z(t)

KontrolMekanizması

ÇıkışAkımı

z(t)

BeslemeAkımıF0

KontrolKomutu

ReferansDeğer

F

Valf

BeslemeAkımıF0

Valf

ReferansDeğer

KontrolKomutu

F

4

+ KontrolEdici

DüzeyKontrolProsesi

SonKontrolValfi

DüzeyÖlçerEleman

Kontrol MekanizmasıSıvıDüzeyi

z

Refer.DüzeyzR

F0(F)SıvıMik.

PHavaBas.

z

Düzey FarkıKıyaslayıcı

ÖlçülmüşDüzey

z

Besleme AkımıF0

z(t)

ÇıkışAkımı

Valf Kolu

ReferansDeğerVericisi

KontrolMekanizması

HareketsizOrta Nokta

ValfTıkacı

pH DEĞERİ KONTROLÜ

Na2CO3 + H3PO4 Na2HPO4 + CO2 + H2O

Debi Kontrol Mekan.

¦

¦

Orifizmetre

Na2CO3çöz.

Referans Debi

Karıştırıcı

ReferanspH Değeri

SüzmeyeÜrünYüzer Tip

pH Elektrotu

Fosforik AsitÇözeltisi

Disodyum fosfat

Reaktör

pH Kont.Mekan.

SİMULTANE GERİ BİLDİRMELİ KONTROL ÇEVRİMLERİA. DİSTİLASYON KOLONUNUN KONTROL ÇEVRİMLERİ

LC2

LC1

TC

PC

Taban Ürünü

KondensatÇıkışı

Su Buharı Girişi

Baş Ürün

RiflaksToplamaKabı

Soğutma Suyu

Kondenser

RiflaksDestilasyonKolonu

BeslemeAkımı

B. BUHAR ÜRETEN BİR YARDIMCI TESİSİN KONTROL ÇEVRİMLERİ: Basınç ve düzey kontrol çevrimleri bağımsız çevrimlerdir. Yakıt besleme kontrol çevrimi ile su buharı çekme debisi birbirlerine bağımlıdırlar (Etkileşimli çevrimler).

FC1LC

PC

Kazan

SuBesleme

FC2

Yakma Havası Girişi

YakıtBesleme

Aşırı IsıtılmışSu Buharı

Baca Gazları Çıkışı

PC: Basınç kontrolüLC: Sıvı seviyesi kontrolüFC1: Katı madde akışdebisi kontrolüFC2: Gaz madde akışdebisi kontrolü

C. DÖNER FIRININ KONTROL ÇEVRİMLERİ

T3T2

TC1

T1P

TC2PC

5

Basit bir Kimyasal Madde Üretim Tesisinin Tipik Kontrol Devreleri

PROSESLERPROSESLERİİN SERBESTLN SERBESTLİİK DERECELERK DERECELERİİ (SD)(SD)

Bir bilardo masası üzerindeki topun S.D. = 2

S.D. = B.değ. Sayısı Denklem Sayısı

Basit Isı Değiştirici : Bağımsız Değişken Sayısı = 4Denklem Sayısı = 1 Q = M·Cp·(T2 - T1)

Serbestlik Derecesi = Maksimum kontrol edici sayısı = 4 - 1 = 3

Soğuk Akışkan Girişi M, T1

Sıcak Akışkan Çıkışı, M, T2

Verilen Isı Debisi, Q (Su Buharı ile veya elektriksel olarak)

Sürekli Çalışan Destilasyon Kolonu ve Yardımcıları

Taban Ürünü, M2, T2, X2

Baş Ürün, M1, T1, X1

Distilasyon Kolonu : Bağımsız Değişken Sayısı = 11Denklem Sayısı = 3 S.D. = K.E. = 11 - 3 = 8

Frak

siyon

lam

aK

olon

u

Besleme Akımı

MF, TF, XF

QK

QB

Boyler

Kondenser

GERİ BİLDİRMELİ KONTROLÜN ÜSTÜNLÜKLERİ :

Bozanetkenleri ayrı ayrı dikkate almaz. Bu nedenle karmaşık bir proses bile yeterli sayıda kontrol çevrimi kurularak ucuz ve kolay biçimde kontrol edilir.

GERİ BİLDİRMELİ KONTROLÜN SAKINCALARI :

Hata saptanmadan kontrol işlevini başlatmaz. Hatanın oluşması için önlemler almaz.

X2

Valf KarıştırıcıX2F1

KonsantreTuzlu Su

F1, X1F

Saf Su

X2

X2’ye göre ayarlı gösterge

Gös

terg

ePo

zisy

onu

AÇIK KONTROL (AYARLAMA KONTROLÜ)

Bir veya daha fazla değişken, diğerlerinin değerlerine göre ayarlanır.

Tuz Bileşen Dengesi : X2 = F1 / (F1 + FSU) · X1

Açık kontrolde sistemin çıkış büyüklüğü, hata tespiti amacıyla, girişbüyüklüğü ile kıyaslanmaz. Bu eksiklik yöntemin başlıca sakıncasıdır.

6

ÇÇEVRESEL KONTROL (EVRESEL KONTROL (ÇÇOKLU AOKLU AÇÇIK KONTROL)IK KONTROL)

Bozanetkenlerin başlıcalarına veya hepsine “açık kontrol” uygulanması ile meydana getirilir

Çevresel Kontrolde Tuz Seyrelticisi Tuz Seyreltme Prosesi İçin Geri Bildirmeli Kontrol

ÖÖN KONTROL (FEEDFORWARD CONTROL)N KONTROL (FEEDFORWARD CONTROL)Ana fikir bozanetkenleri tespit edip, daha sisteme girmeden kontrol altına almaktır.

Flovmetre

Bilgi İşler

Soğuk Akışkan Girişi

M0 , T0

Su Buharı Girişi

Kondensat Çıkışı

Sıcak Akışkan Çıkışı

M0 , T

Q / MO2·cP

TO / MO

MO

MO

TMO

TO

Q / MO·c

Su Isıtma Tankı

PROSES TASARIMIP&ID

DERS NOTLARI

DOÇ. DR. SÜLEYMAN KARACAN

7. Borulandırma ve Enstrumantasyon(P&I: Piping and Instrumentation)

• 7.1. Giriş

• Proses akış–şemaları (flow–sheet), ekipmanların ve onların büyük ara bağlantı parçalarının düzenlenmesini gösterir ve proses doğasının bir tanımıdır.

• Borulandırma ve enstruman diyagramları (P&I diagram: Piping and Instrument) ise, ekipmanların, cihazların, borulandırmanın, vanaların, bağlantıların ve onların düzenlenmesinin mühendislik detaylarını gösterir ve sıkça mühendislik akım şemaları veya mühendislik çizgi diyagramları olarak adlandırılır.

7

P&I Diyagramları, proses ekipmanlarını, borulandırmayı, pompaları, enstrumanları, vanaları ve diğer bağlantıların düzenlenmesini gösterir ve şunları içermesi gerekir:

1. Prosesin tüm ekipmanlarına bir ekipman numarası verilir.Ekipmanın orantılı olarak düzgün bir şekilde çizilmesi gerekir.

2. Boruların tümüne ayrı bir hat numarası verilir. Boru ölçüleri ve yapı malzemesinin gösterilmesi gerekir. Malzeme hat tanıtım numarasını kısmi olarak içerebilir.

3. Tüm vanalara ayrı bir tanıtım numarası verilir. Tipi ve büyüklüğününgösterilmesi gerekir. Vana tipi, vana için kullanılan bir sembol veyaiçerdiği vana numarası için kullanılan kod ile gösterilebilir.

4. Gözetleme camı, süzgeç ve buhar tuzakları gibi borulandırma sisteminin iç hat parçaları olan yardımcı bağlantılara ayrı bir tanıtım numarası verilir.

5. Pompalara uygun bir kod numarası verilir.6. Tüm kontrol devrelerine ve enstrumanlarına ayrı bir

numara verilir.

P&ID prosesin akım şemasını andırır, fakat proses bilgileri gösterilmez.Her iki diyagramda da aynı ekipman için aynı tanıtım numaralarınınkullanılması gerekir.

7.2. Semboller ve yerleşim (Symbols and layout)

• Ekipmanları, vanaları, enstrumanları ve kontroldevrelerini göstermek için kullanılan semboller belirli birtasarım ofisinin deneyimine bağlıdır. Ekipman sembollerigenellikle proses akım şemalarında kullanılanlardandaha ayrıntılıdır .

• . Enstrumanlar, kontrol ediciler ve vanalar için standartsemboller İngiliz standartlarında (BS 1646) verilmiştir. Austin (1979) İngiliz ve ayrıca Amerikan standartsembollerinin (ANSI) anlaşılabilir bir özetini ve onlarınbazı müteahhitlik firmaları tarafından kullanılanörneklerini vermiştir.

7.3. Basit semboller

• Kontrol vanası

Bu sembol tüm kontrol vana tiplerini; pnömatik ve elektrik motor sürücülü vanaların her ikisini de ifade etmek için kullanılır.

Arıza modu

Açma arızası Kapatma arızası Olağan pozisyon

Ok yönü güç uygulayıcı arızasının vana üzerindeki konumunu gösterir.

(BS 1646’dan alınmıştır).

Enstrumanlar ve kontrol ediciler

Yerel olarak konumlanmış Ana panele konumlanmış

Yerel konumlanmış ifadesi,kontrol edici ve yönlendiricinintesiste bulunan algılama cihazının

yerinin yerleştirilmesi anlamına gelir.

Ana panel ifadesi ise, kontrol odasındaki bir panel üzerine yerleştirilmesi anlamına gelir.

Enstruman tipi

• Bununla bir yazısal kod ile kontrol edici cihazın bir devreyi ifade etmesi gösterilir

Tablo 7.1BS 1646 temelindeyazısal kodlar (1979)

DRCDICDCDRDIDFarklıözl

XRCXICXCXRXIXDiğer özll

WRCWICWCWRWIWAğırlık

TRCTICTCTRTITSıcaklık

SRCSSICSSRCSICSCSRSSISSRSISHız

RRCSRICSRRCRICRCRRSRISRRRIRIşınım

QRCQICQCQRQIQKalite

PRCPICPCPRPIPBasınç

URCUICUCURUIUBoyutlar

LRCLICLCLRLILSeviye

FRCSFICSFRCFICFCFRSFISFRFIFAkış hızı

Ka.Ko.To

(RCS)

Gö.Ko.To

(ICS)

Kay.Kon.

(RC)

Gös. Kon.(IC)

Kontrol(C)

Kay. Topl.(RS)

Gös. Topl.(IS)

Kayıt(R)

Gösterge(I)

İlk harfÖlç. Özll.

1110987654321

Örneğin, F = Akış hızı. Sonraki harfler ise fonksiyonu gösterir.

Örneğin,I = Belirtme

RC = kaydedici kontrol edici

8

Tanıtıcı Yazıların Anlamları XYY

İlk harf (X) İkinci veya üçüncü harf (Y) .A Analiz AlarmB Fırın aleviC İletkenlik Kontrol

D Yoğunluk veya spesifik graviteE Voltaj ElemanF Akış hızıH El (Elle başlama) YüksekI Akım GöstergeJ GüçK Zaman veya zaman şedülü Kontrol haliL Seviye Hafif veya düşükM Nem veya nemlilik Orta veya araO OrifisP Basınç veya vakum NoktaQ Miktar veya olayR Radyoaktivite veya oran Kayıt veya YazmaS Sürat veya frekans AnahtarT Sıcaklık TransmitterV Viskozite Vana, durdurucuW Ağırlık MembaY Gecikme veya hesaplamaZ Pozisyon Sürücü

Hatlar

Enstruman bağlantı hatlarını ana proses hatlarından ayırt etmekiçin farklı bir şekilde çizilmesi gerekir.Nokta veya çizgi nokta normal olarak kullanılır.

Tipik bir kontrol devresi

FRC

1. Kapatma vanası2. Kontrol vanası

Tablo 7.2 ’de verilen veriler tesis bilgileri dışındaki tüm mekanikselkonuları içerir. Alışılmış olarak P&ID çiziminde kullanılanlar Tablo7.3’de verilmiştir.

Tablo 7.2 Borulandırma ve Enstrumantasyon Diyagramı (P&ID) dışında kalanlar

İşletme koşulları, T, PAkım akışlarıCihaz yerleşimleriBoru yollarıa.Boru boyub.Boru bağlantılarıDestekler, yapılar, kurumlar

Tablo 7.3 Borulandırma ve Enstrumantasyon Diyagramlarının oluşturulmasıCihazlar için, içerdiği her parçanın gösterimiYedek birimlerParalel birimlerHer birimin detay özetleri

Borulandırma için, içerdiği tüm hatların akış yönü, örnek bağlantılar ve özelliklerBüyüklük (kullanılan standart ölçü)Şedül (kalınlık)Yapı malzemesiYalıtım (kalınlık ve tip)

Cihazlar için, tanıtımGöstergelerKaydedicilerKontrol edicilerCihaz hatları gösterimi

Tesiste ölçülebilen tüm proses bilgileri, P&ID üzerinde bir daire işaretiile gösterilir. Bu işaret, proses kontrol devrelerinde kullanılan vekaydedilen bilgileri içerir. Diyagram üzerindeki daireler proseste eldeedilen bilgilerin bulunduğu yeri ve alınan ölçümlerin tanıtımını ve nasılbir bilgi temin ettiğini gösterir. Tablo 7.4 ’de, enstrumantasyon vekontrol ile ilgili kullanılan tanıtıcı bilgiler özetlenmiştir.

Tablo 7.4. Borulandırma ve Enstrumantasyon Diyagramı (P&ID) ’nın tanıtımı

Cihazların Yerleşimi

Tesise yerleştirilen cihaz

Kontrol odasındaki panelin önüne yerleştirilen cihaz

Kontrol odasındaki panelin arkasına yerleştirilen cihaz

Cihaz Bağlantılarının Tanıtımı

Kapiler

Havalı (Pünomatik)

Elektriksel

Hemen hemen bütün kimyasal proses kontrol devrelerindeSon kontrol elemanı vanadır.

9

7.4 Kontrol ve Enstrumantasyon (Alet Kullanımı)

• 7.4.1.Cihazlar

Cihazlar, tesis işletimi boyunca anahtar proses değişkenlerini izlemeyisağlar. Onlar, otomatik kontrol devrelerinde kurulabilir veya proses

işlemlerinin manuel izlenmesinde kullanılabilir.

Ayrıca, otomatik bilgisayarlı kontrol veri toplama sisteminin bir parçasıolabilir. Kritik proses değişkenlerini izleyen cihazlara, kritik ve tehlikeli durumlarda operatöre haber vermek üzere bir alarm bağlanacaktır.

Tercihan doğrudan ölçülmüş proses değişkenleri izlenir. Kolay ölçülen bazı bağımsız değişkenleri ölçmek pratik olmadığındanyerinde izlenir.

7.4.2 Cihaz kullanımı ve Kontrol Amaçları

Enstrumantasyon ve kontrol şemasını saptarken , tasarımcının birincil konusu:

Güvenli tesis işletimi:

-Proses değişkenlerini bilinen güvenli işletim sınırları içinde tutmak-Oluşan tehlikeli durumları tespit etmek, alarm ve otomatikkapatma sistemleri sağlamak.

-Tehlikeli işletim yöntemlerini önlemek için bağlantı ve alarmlar kurmak

Üretim:- Tasarım ürün çıktısını başarmak

Ürün kalitesi:- Belirli kalite standardı içinde ürün bileşimini sağlamak

Maliyet:- Diğer konulara eşit en düşük ürün maliyetinde işletmek

Bunlar ayrılmaz konular olup, birlikte düşünülmelidir

Ürün kalitesi, üretim hızı ve üretim maliyeti satış gereksinimlerine bağımlıdır. Örneğin, yüksek maliyetle daha iyi kalitede ürün üretmeken iyi strateji olabilir.

Tipik bir kimyasal proses tesisinde bu konular,otomatik kontrol, manuel izleme ve laboratuar

analizleri ile başarılır.

• Büyük bir proje için, ayrıntılı tasarım ve otomatik kontrol şemalarının spesifikasyonları özel kişiler tarafından yapılır.

7.4.3. Otomatik kontrol şemaları

Burada bir proses için, kontrol sistemlerinin belirlenmesindeproses akım şemalarından geliştirilen, enstrumantasyonve kontrolün ilkel şemasının hazırlanmasıdır.

Bunlar ilkel enstrumantasyonun hazırlanmasında ve kontrol şemalarında bir rehber olarak kullanılabilir.

Rehber kurallar

Aşağıdaki yöntem ilkel P&I Diyagramlarının çizilmesinde kullanılır:

1. Yatışkın tesis işletimi için açıkça ihtiyaç duyulan kontrol devrelerinin tanıtımı ve çizimi

(a) Seviye kontrolu(b) Akış kontrolu(c) Basınç kontrolu(d) Sıcaklık kontrolu

2. Belli bir ürün kalitesinin elde edilmesinde kontroluna ihtiyaç duyulan anahtar proses değişkenlerinin tanıtımı. Kontrol değişkeninin doğrudan ölçümü kullanılarakkontrol devrelerini içeriği. Uygun bağımlı değişken seçimi.

3. Güvenli işletim için ilave kontrol devrelerinin içeriği ve tanıtımı, 1 ve 2. Basamağı hemen hemen kapsamaz.

4. Tesis geliştirme ve aksaklıklar için operatörler tarafından tesis işletiminin görüntülenmesinde ihtiyaç duyulan yardımcı cihazlarına karar verme ve gösterme.

5. Örnek noktalarının yerine karar verme.

6. Yerel veya kontrol odasındaki kaydediciler ve okuma noktalarının yer ihtiyacınakarar verme. Bu basamak 1 ve 4 arasında yapılır.

7. İhtiyaç duyulan bağlantılar ve alarma karar verme. Bu, basamak 3 ’te yapılır.

10

7.4.4. Tipik kontrol sistemleri

- Seviye kontrolu

LC

Şekil 7.4.1 Seviye kontrolu

İki faz arasında (sıvı-buhar)arayüzeyde mevcut herhangi bir cihazla, gereken seviyede ortalamaarayüzey sağlanmalıdır.

Şekil’de bir kolonun tabanındakiseviye kontrolu için tipik bir düzenleme gösterilmiştir.Pompa boşaltma hattı üzerinde birkontrol vanasının yer alması gerekir.

Basınç kontrolu

PC

Şekil 7.4.2.a. Doğrudan boşaltma ile basınç kontrolu

PC

Şekil 7.4.2.b. Yoğuşturucudan sonra yoğuşmayanların boşaltılması

Basınç kontorlu, buhar veya gaz kullanılan pekçok sistem için gereklidir. Kontrol metodu,prosesin doğasına bağımlıdır.

Akış Kontrolu

Şekil 7.4.b. Bir santrifüj compresör veya pompa için alternatif şema

Şekil 7.4.3a. Emme-basma pompa için akış kontrolu

Akış kontrolu sağlamak için sabit hızdaçalışan ve yaklaşık sabit hacimde çıkışbasan bir kompresör veya pompa

bir yan geçiş (by-pass) kontrolkullanılmalıdır.

FC

FC FC

Isı değiştiriciler

ProsesTC

Şekil 7.5a. Bir akışkan akımının kontrolu

Proses

Şekil 7.5b. By-pass kontrol

soğutma veya ısıtma ortamı akışının değişimiile sıcaklık kontrolu konusundaki en basit

düzenlemeyi gösterir.

Eğer, alışveriş iki sabit akışlı proses akımı arasında ise, by-pass kontrol kullanılır.

TC

Kaynatıcı ve buharlaştırıcı kontrolu

Besleme

FC LC

Buhar

TuzakŞekil 7.6 Buharlaştırıcı Kontrol

Buharlaştırıcılar için sıklıkla seviye kontrolu kullanılır.Şekilde görüldüğü gibi akış kontrolu üzerindeki buharlaştırıcıya beslenen sıvıakış hızı ve kontrol edici ısıtma yüzeyine gönderilen buharınmiktarını ayarlayarak seviye kontrol edilmektedir

Damıtma Kolonu Kontrolu

Damıtma kolonu kontrolunun temel konusu, üst ve alt ürünün belirli bir bileşiminive yan akımlarda bozulanların etkisini düzelterek temin etmektir.

TC

TC

Şekil 7.7a. Sıcaklık deseni kontrolu.

Bu düzenleme ile tepe ve dip sıcaklık kontrol edicileri arasında iç etkileşim olur

Besleme

FC

Buhar

11

FC

Oran FC

Şekil 7.7.b. Bileşim kontrolu.(Geri akma oranı bir oran kontrol edici veya bir bölücü kutu ile,ve dip ürün besleme sabit bir akış oranı olarak kontrol edilmiştir)

FC FC

Oran

LCΔP

TC

Şekil 7.7.c. Dolgulu kolon diferansiyel basınç kontrolu .

Diferansiyel basınç kontrolu, düzenli yüklemede dolgulu işletimi temin etmek için dolgulu yataklarda sıkça kullanılır (Bkz. Şekil 7.7.c). Kolon performansını ve aksaklıkları izlemek için, ilave sıcaklık göstergesi veya kayıt noktaları içermesi gerekir.

ΔP

Reaktör Kontrolu

Reaktör kontrolunda kullanılan şema, prosese ve reaktörün tipine bağımlıdır.

Eğer, güvenilir on-line analiz edici bulunuyor ve reaktör dinamiğiuygunsa, ürün bileşimi sürekli izlenebilir ve reaktör koşullarıve besleme akışı istenen ürün bileşimi ve verimini sağlamakiçin otomatik olarak kontrol edilir.

TCFC LC

FC

FC

Soğutucu akışkan

Besleme

Reaktör sıcaklığı T Soğutma akışkanı akış hızıayarlanarak kontrol edilir

Şekil 7.8 Tipik bir geri karıştırmalı tank reaktörü kontrol şeması

Seviye kontrol

Basınç genellikle sabit tutulur

5.9. Alarm ve güvenlik tuzakları, ve bağlantılar

Alarmlar, operatörlere ciddi potansiyel tehlikeleri ve proses koşullarındaki sapmaları haber vermek için kullanılır.

Anahtar cihazlar, kontrol panelleri üzerindeki işitsel ve görsel alarmlarıçalıştırma da düğmelere ve aktarıcılara bağlanır. Gecikme veya yanıtımkaybı olduğu yerde operatörler ile tehlikeli durumun gelişmesinderehberlik eder.

Cihaz otomatik olarak tehlikeyi önlemek için, pompaların durdurulması, vanaların kapatılması gibi güvenlik sistemini işletmek üzere bir yanıltma sistemine bağlanır.

Bir otomatik önleme sisteminin temel bileşenleri şunlardır:

1. Kontrol değişkenini izlemek için bir algılayıcı bulunan ve önset değerigeçildiğinde bir çıktı sinyali sağlanması

2. Sinyali sürücüye iletmek için bir hat, genellikle, pnomatik veya elektrikselaktarıcı içermesi

3. Gerekli eylemi gerçekleştrimek için bir sürücü, vanayı açmak veya kapamak, motorun düğmesini kapatmak

12

TIC

TA

H

Şekil 7.9a. Kontrol sisteminin bir parçası olarak aktarıcı

Güvenli bir aktarıcı bir kontrol devresine Şekil 7.9a ’da gösterildiği gibi

yerleştirilebilir. Bu sistemde, yüksek sıcaklık alarmı pünomatik sürücüüzerindeki havayı bırakarak bir selenoid vanayı çalıştırır ve yüksek sıcaklıktavana kapanır.

TA

TIC

TAH

H

Şekil 7.9.b. Durdurma aktarıcısının ayrılması

Sonuçta, güvenli sistem işletimi, kontrol cihazının güvenilirliğine bağımlıdır vepotansiyel tehlikeli durumlar için Şekil 7.9.b ’de gösterildiği gibi belli birayırma akatarıcı sistem daha pratiktir. İhtiyaç duyulan sistem işletimlerinitemin etmek üzere aktarıcı sistemin periyodik kontrolu için hazırlık yapılmalıdır.

Hava