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Cours #2 – SYS-823

Les schémas d’instrumentation

Cours #2

Schémas d’instrumentation

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Schémas d’instrumentationNorme ISA S5.1

Nomenclature de repérage

Normes ISA S5.1 - S5.3Schémas de principes en instrumentation

Éléments de baseBulle

IdentificationSignaux

Conduite

Débitmètre

Valve

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Identification des instruments6-FRC-1B

Préfixe

Variablemesurée

Fonctions

Numérode boucle

Suffixe

Première lettre

4

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

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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

Lesbulles

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Les fonctions

_Y

7

Réseau

Signal électrique

Signal pneumatique

Convertisseurcourant/Pression

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Schémas d’instrumentation et approches de contrôle

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Exemple:Traitement des huiles lourdes

Pétrole brut

Carburant de chauffage

Contrôle en « feedback »(rétroaction)

Carburant de chauffage

TT

TCV TC

Pétrole brut

Air

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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 ?

TCV

Contrôle en rétroaction

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Contrôle en « feedforward »(commande prédictive)

FT

FFCV

FFC

Pétrole brut

AirCarburant de chauffage

Schéma bloc de la commande prédictive

Mais, assume que la pression du carburant (PF) et la conversion de chaleur (λF) restentconstants. Assume la linéarité du système.

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Commande prédictive

Commande en rétroaction et prédictive

FT TT

TCVTY

FFC

∑

TCPétrole brut

Air

Carburant de

chauffage

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Schéma bloc la commande en rétroaction et prédictive

Mais, assume que la pression du carburant (PF) reste constant.

Contrôle en « cascade »

FT1

TT

TYFCV

FFC

TC

FC ∑

FT2

Pétrole brut

Air

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Schéma bloc du contrôle en cascade

Meilleure résistance aux perturbations.

Contrôlecascade

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Contrôle en cascade(schéma bloc)

g2

TRC-151Bg3

TCV-151A & BU1

c1+-

h2

TT-151B

g1

TRC-151A+ ++

-r1 g4

JACKETU2

+ + g4

KETTLE

h1

TT-151A

Structure en « sélecteur »Choix de la

température la plus haute

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Structure en « sélecteur »

Sécurité

Structure de contrôle de proportion

17

Structure de contrôle de proportion

Contrôle de proportion

18

Contrôle de proportion

Contrôle de proportion (amélioré)

19

Contrôle de proportion (amélioré)

g1

FRC-108g2

FV-108U1

QPQPd+-

h1

FE-108A

g3

FFRC-108g4

FFV-108U2

QS+-

h2

FE-108B

kR

FFRC-108+ +

+ +

Schéma bloc

Échangeur de chaleur

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Échangeur de chaleur(Schéma bloc)

g2

FCV-131FY-131A

g3

HEATEXCHANGER

W

+

h1

TT-131

g1

TIC-131+ -+

- To

g4HEAT

EXCHANGER

h2

FT-131FY-131B

g5

FY-131C

+Tod

Refroidisseur de bière àl’ammoniac

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Contrôle du niveau d’ammoniac

L’ammoniac liquide devientgazeux et retire de la chaleur de la bière, la refroidissant.

Il faut donc maintenir le niveau d’ammoniac liquidepour immerger la tubulurede bière.

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Contrôle de la températurede la bière

Le contrôleur de température TIC-1 ajuste la consigne du contrôleur de la pression de vapeurd’ammoniac PIC-1.

Le changement de températurede 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 bièrecoule dans le système de refroidissement et estmaintenue à la températurecorrecte.

Mode STANDBY: FSL-1 détecte un débit trop bas ou aucun débit. Il fautcesser le refroidissement, sinon la bière risque de geler.

Mode NETTOYAGE: L’opérateur arrête le système pour le nettoyagedes conduites (CIP). Nepas refroidir.

Consigne manuelle de pression de vapeur élevée.

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Digesteur de copeaux de bois pour faire de la pâte de papier.

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Cooking by indirect streaming

Ramping to cooking pressure and temperature with FIC-1 (duration fixed by KI-1)

PIC-1 maintain cooking pressure

Pressure is a major cooking control parameter (represent the overall measurement of digester temperature)

Relief control system

Maintain the pressure to the saturated steam pressure equivalent to the temperature measured by TT-4.

Output of TT-4 calibrated to follow the saturated steam temperature vs pressioncurve. Set point of PIC-2

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Blowback control system

Prevent the plugging of the screen in the relief line. Send steam pressure to relief screen.

PDSH-2 and timer KI-2 open FCV-5 and close PCV-2 to blow back relief screen.

Procédé de fabrication de sirop de maïs

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Pâte amidonde maïs

acidechlorhydrique

carbonate de sodium anhydre

Un peu de chimieL’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

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Un peu de chimie

Contrôle de l’acidité

Pour que le mélange eau-amidon hydrolyse. Il fautinjecter de l’acidechloridryque (concentration de 0.1N)

Contrôle de proportion avec FT-2 et FY-1.

Contrôle en cascade dudébit de l’acide (pHC-1 et FC-1).

Contrôle du débit dumélange eau-aminon par FC-2

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Contrôle de la température et dutemps 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 niveauLT-1.

Contrôle de l’acidité

En sortant de LCV-1, on a un mélange eau, acide et glucose.

Le refroidesseur (flash cooler) permet le refroidissment 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 siropest un mélange de glucose et de sel.

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Le standard SAMADéveloppé dans les années 60.

Bailey Meter Company

Approche flexibleLes schémas peuvent être réalisés tôt dans le projet.Les diagrammes sont faciles à lire et àcomprendre.

Les symboles

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Les fonctions

Les fonctions

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PI

Consigne analogique fixée manuellement

Contrôle PI

Commande manuelle

PI etfeedforward

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Contrôle de proportion

SAMA

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ISA