EXP MN SI030 FR R0 Plans - Instrumentation [PDF]

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MAINTENANCE INSTRUMENTATION PLANS INSTRUMENTATION

MANUEL DE FORMATION Cours EXP-MN-SI030 Révision 0

Formation Exploitation Maintenance Instrumentation Plans Instrumentation

MAINTENANCE INSTRUMENTATION PLANS INSTRUMENTATION SOMMAIRE 1. OBJECTIFS .....................................................................................................................5 2. PRESENTATION .............................................................................................................6 3. LA FONCTION.................................................................................................................7 4. LES SCHEMAS DE PRINCIPE .....................................................................................10 4.1. LE BLOCK FLOW DIAGRAM..................................................................................10 4.2. LE PLOT PLAN .......................................................................................................11 5. LES SCHEMAS PROCEDE...........................................................................................12 5.1. PROCESS FLOW DIAGRAM (P.F.D.) ....................................................................12 5.1.1. Codification équipement ..................................................................................14 5.1.1.1. L’Ouvrage...................................................................................................14 5.1.1.2. La Classe Matériel .....................................................................................14 5.1.1.3. Le Numéro de section ................................................................................21 5.1.1.4. Le numéro d’ordre......................................................................................22 5.1.1.5. La lettre de série ........................................................................................22 5.1.2. Codification pour les fluides.............................................................................22 5.2. LES P&ID’s .............................................................................................................25 5.2.1. Constitution d’un PID.......................................................................................25 5.2.1.1. Le Cartouche..............................................................................................26 5.2.1.2. Les Notes ...................................................................................................27 5.2.1.3. Les symboles Instrumentation et Tuyauterie..............................................28 5.2.1.4. Les liaisons Instruments.............................................................................30 5.2.1.5. Les Équipements .......................................................................................30 5.2.1.6. Les cheminements des effluents................................................................31 5.2.1.7. Les boucles de régulation ..........................................................................31 5.2.1.8. Renvoi entre divers PID .............................................................................34 5.2.2. Récapitulatif.....................................................................................................35 6. LES SCHEMAS DETAILLE ...........................................................................................36 6.1. LES SCHEMAS DE BOUCLE DE REGULATION ...................................................36 6.1.1. Fonction...........................................................................................................36 6.1.2. Description générale .......................................................................................36 6.1.3. Principe d’un schéma de boucle de régulation ................................................37 6.1.4. Les schémas de boucle...................................................................................39 6.2. LES SCHÉMAS DE MONTAGE TRANSMETTEURS (HOOK-UP) .........................52 6.2.1. Transmetteur de débit process par pression différentielle (gaz)......................52 6.2.2. Transmetteur de débit process et sécurité par pression différentielle (gaz) ....53 6.2.3. Transmetteur de débit par pression différentielle (liquide)...............................54 6.2.4. Transmetteur de débit par pression différentielle process et sécurité (liquide) 55 6.2.5. Transmetteur de débit par tube de pitot (gaz) .................................................56 6.2.6. Transmetteur de débit par tube de pitot (liquide).............................................57 6.2.7. Transmetteur de niveau par pression différentielle..........................................58 6.2.8. Transmetteur de niveau par pression différentielle avec pot de purge ............59 Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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6.2.9. Transmetteur de niveau par pression hydrostatique sur réservoir à ciel ouvert ..................................................................................................................................60 6.2.10. Transmetteur de niveau par pression différentielle avec pot de condensats .61 6.2.11. Transmetteur de niveau par pression différentielle avec séparateur à membrane .................................................................................................................62 6.2.12. Niveau à glace...............................................................................................63 6.2.13. Transmetteur de pression monté en ligne (gaz) ............................................64 6.2.14. Transmetteur de pression avec manomètre montés en ligne gaz)................65 6.2.15. Transmetteur de pression monté en ligne (liquide) .......................................66 6.2.16. Transmetteur de pression avec séparateur à membrane ..............................67 6.2.17. Manomètre (liquide et gaz)............................................................................68 6.2.18. Manomètre (liquide et gaz) sur une cuve ......................................................69 6.2.19. Transmetteur de pression différentielle monté en ligne (gaz)........................70 6.2.20. Transmetteur de pression différentielle monté en ligne (liquide) ...................71 6.2.21. Transmetteur de pression différentielle sur haute pression (liquide) .............72 6.2.22. Transmetteur de pression différentielle avec séparateur à membrane..........73 6.2.23. Manomètre à pression différentielle sur pression inférieure à 150 bar relatif (gaz) ..........................................................................................................................74 6.2.24. Manomètre à pression différentielle sur pression supérieure à 150 bar relatif (gaz) ..........................................................................................................................75 6.2.25. Manomètre à pression différentielle (liquide).................................................76 6.2.26. Température : puit thermométrique ANSI classes up to 600# .......................77 6.2.27. Température : puit thermométrique classes from 900# to 2500# ..................78 6.2.28. Schéma de montage Transmission Pneumatique .........................................79 6.2.29. Schéma de montage vanne de régulation .....................................................80 6.2.30. Schéma de montage convertisseur courant / pression (I/P) ..........................81 6.2.31. Schéma de montage vanne Tout Ou Rien (TOR) .........................................82 6.2.32. Schéma de montage boîte de jonction à sécurité augmentée.......................83 6.2.33. Schéma de montage boîte de jonction à sécurité intrinsèque .......................84 6.2.34. Schéma de câblage câble multipaires à l’entrée d’une boîte de jonction ......85 6.2.35. Schéma montrant le respect du repérage de câbles .....................................86 6.2.36. Schéma de câblage d’une sonde de température avec protection de câble .87 6.3. PRECONISATION DE MONTAGE DEBITMETRES MONTES EN LIGNE .............88 6.3.1. Montage des diaphragmes et sonde de Pitot ..................................................88 6.3.1.1. Sur la vapeur..............................................................................................88 6.3.1.2. Sur les gaz .................................................................................................89 6.3.1.3. Sur les liquides...........................................................................................90 6.3.1.4. Longueurs droites amont et aval ................................................................91 6.3.2. Montage débitmètre à Ultra-Son .....................................................................92 6.3.2.1. Montage vertical.........................................................................................92 6.3.2.2. Montage horizontal.....................................................................................92 6.3.2.3. Implantation du capteur sur une conduite ..................................................93 6.3.2.4. Longueurs droites amont et aval ................................................................94 6.3.3. Montage du débitmètre électromagnétique .....................................................95 6.3.3.1. Montage horizontal.....................................................................................95 6.3.3.2. Montage vertical.........................................................................................95 6.3.3.3. Montage en biais ascendant ou descendant ..............................................96 6.3.3.4. Sens d’écoulement.....................................................................................96 Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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6.3.3.5. Longueur droite amont et aval....................................................................97 6.3.4. Montage du débitmètre à effet Coriolis............................................................97 6.3.4.1. Montage horizontal et vertical ....................................................................97 6.3.4.2. Longueur droite amont et aval....................................................................98 6.3.5. Montage du débitmètre à effet Vortex .............................................................98 6.3.5.1. Montage horizontal.....................................................................................98 6.3.5.2. Montage vertical.........................................................................................99 6.3.5.3. Longueur droite amont et aval....................................................................99 6.3.5.4. Compensation de pression et de température ...........................................99 6.4. SCHÉMA ISOMÉTRIQUE.....................................................................................100 6.5. LOGIGRAMME DE SÉCURITÉ ............................................................................104 6.6. DATASHEET.........................................................................................................106 7. EXERCICES ................................................................................................................108 8. SOMMAIRE DES FIGURES ........................................................................................114 9. SOMMAIRE DES TABLES ..........................................................................................116 10. CORRIGE DES EXERCICES ....................................................................................117

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1. OBJECTIFS Le but de ce cours est de permettre à un futur instrumentiste de comprendre les bases de l’instrumentation sur un site industriel à dominance pétrolière. En fin de cours, dans le domaine des plans en instrumentation, le participant devra être capable de : Connaître Les différents plans instrumentation qui existent. Savoir se situer dans les plans. Savoir identifier les équipements de process et les boucles de régulation. Savoir comment monter un transmetteur selon les standards.

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2. PRESENTATION Il existe de nombreuses possibilités pour « montrer» comment fonctionne un procédé de fabrication, ainsi que ses boucles de régulation. Dans tous les cas, ce sera un schéma (ou plan) en instrumentation utilisant des symboles et des figures (normalisés !) afin de tout représenter ou une partie de l’installation considérée. Cette installation existe ou doit exister, que faut-il donc impérativement : il faut un schéma pour réaliser, comprendre, modifier, dépanner cette même installation. Mais quel type de schéma faut-il donc ? Nous allons voir ci-après les principaux types utilisés : Le schéma de principe Il permet de définir une suite logique des différentes phases d’une fabrication. Ils ne font pas appel à la représentation symbolique. Le schéma de procédé Il est établi généralement pour la définition ou l’étude d’un procédé, il permet d’avoir une vue globale suffisante pour la compréhension. Sur ce schéma, les équipements sont représentés de façon symbolique ou par une figuration simplifiée. Les tuyauteries sont limitées aux liaisons principales entre appareils. Les instruments de mesure et de contrôle sont limités aux appareils indispensables à la compréhension. Le schéma détaillé Il est établi pour définir le matériel et pour la réalisation des dessins tuyauterie et leur montage, ils sont accompagnés de nomenclature. Les appareils de génie chimique sont figurés par une représentation simplifiée et les autres appareils par un symbole.

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3. LA FONCTION Le but des schémas est de permettre de représenter sur un plan, l'ensemble ou partie d'une unité de fabrication afin d'en avoir une vue générale ou de détails et de faciliter la compréhension. Cette représentation de plans différents est bien sûre standardisée suivant différentes normes afin que ce soit compréhensible dans le monde entier. Principe : Utilisation de symboles pour la représentation : des appareils de génie chimique, de robinetterie, et de mise en mouvement des fluides, des tuyauteries, des instruments de mesure, contrôle et sécurité. En France une norme a été élaborée par l'AFNOR (Association Française de NORmalisation) pour définir les règles de cette représentation schématique. En ce qui concerne les différents types de schémas utilisés, voici, ci-après la définition des (principaux) utilisés: appellations définies en langue anglaise car définies ainsi par les normes internationales (ISO pour International Standard Organisation) et pour l’uniformisation sur tous les sites Total Le « Plot Plan » Ce document défini l’implantation (localisation) des équipements sur les installations) C’est aussi le « Lay-out diagram » qui détermine le positionnement géographique des équipements d’un site. Il définit également les implantations dans le plan horizontal et dans le plan vertical. Le »Block Flow Diagram » qui permet de définir la suite logique des différentes phases d'une fabrication. Il ne fait pas appel à la représentation symbolique.

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Le »Process Flow Diagram » (PFD) établi généralement pour la définition ou l'étude d'un procédé, il permet d'avoir une vue globale suffisante pour la compréhension. Sur ce schéma le matériel, qui justifie un repère d'appareil, est représenté de façon symbolique ou par une figuration simplifiée. Les tuyauteries sont limitées aux liaisons principales entre appareils. Les instruments de contrôle mesure et régulation sont limités aux appareils indispensables à la compréhension. Dans le cas d'une installation complexe on peut fractionner le schéma de procédé en plusieurs schémas afin d'en faciliter la lecture et la compréhension. Le P&ID Appelé « Piping and Instrument Diagram (P.I.D.) », ce document édité lors de la phase projet, présente sous format beaucoup plus complexe que le PFD, toutes les lignes et capacités process ainsi que tous leurs paramètres de fonctionnement. C’est le document de base (la bible !) de l’instrumentiste. Le « Isometrics Drawing » (l’isométrique) établi pour la réalisation d’une installation (lors de l’étude) et pour la compréhension du cheminement des différentes tuyauteries d’un site. L’isométrique est un document (ou un cahier, une suite de plans) montrant le cheminement en trois dimensions et ce sur une seule figure, et permettant de définir lors d’une construction de l’emplacement de tous les instruments de mesure. Le schéma détaillé ou schéma d'appareillage Le schéma détaillé ou schéma d’appareillage est établis pour définir le matériel et pour la réalisation des dessins de tuyauterie et leur montage, ils sont accompagnés des nomenclatures. (Data Sheets) Les appareils de génie chimique sont figurés par une représentation simplifiée et les autres appareils par un symbole.

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Le « Safety Diagram » Le Safety Diagram permet de définir la suite logique des différentes phases de séquence de déclenchement. Il ne fait pas appel à la représentation symbolique. C’est la représentation des séquences de shutdown avec les différents niveaux (de zéro à quatre) et des actions du système « Fire & Gas » En ce qui concerne la représentation : Symboles généraux : Ils définissent une famille d'appareils. Ils sont utilisés sur les schémas de procédés quand la nature exacte de l'appareil n'a pas été définie. Symboles particuliers : Ils précisent un type d'appareil dans chaque famille. Ils sont utilisés sur les schémas détaillés. Représentation simplifiée : Elle s'applique aux schémas détaillés ou de procédés pour la représentation des appareils de génie chimique. Elle donne une image représentant l'allure générale de l'appareil concerné. En ce qui concerne les formats et échelles : Les schémas de procédés sont établis sur des papiers de largeurs normalisés et de longueur suffisante. Les schémas détaillés sont établis sur des formats normalisés et généralement limités au AO (840 x 1188). La représentation symbolique n'a pas d'échelle. La grandeur des symboles est choisie dans chaque cas afin de faciliter la lecture. Dans les schémas détaillés il est parfois préférable de fixer une échelle pour respecter dans la mesure du possible les niveaux et la position relative des appareils. Dans les schémas fractionnés les départs et arrivées des tuyauteries communes doivent se situer aux mêmes niveaux afin de pouvoir les juxtaposer.

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4. LES SCHEMAS DE PRINCIPE 4.1. LE BLOCK FLOW DIAGRAM Ce schéma explique en quelques blocs le principe de fonctionnement de l’installation dans sa globalité. Ci-dessous nous pouvons voir le schéma de principe du site de N’Kossa au Congo.

Fuel-Gas Séchage Gaz

Extraction des C3+

Vers puit d'injectio gaz

Compression HP Ré-injection

Séparation C3/C4 - Gazoline Compression Gaz associés

Effluent Puits Séparateur 1° étage

Séparateurs 2°- 3°- 4° étage

Eau gis.

Eau gis.

Vers stockage C3/C4

Gazoline

Dessaleur

Vers stockage huile

Refroid.

Eau gis.

Figure 1: Exemple de block flow diagram de N’Kossa au CONGO

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4.2. LE PLOT PLAN

Figure 2: Exemple de Plot Plan du FPSO GIRASSOL en ANGOLA Le « Plot Plan » défini l’implantation (localisation) des équipements sur les installations). C’est aussi le « Lay-out diagram » qui détermine le positionnement géographique des équipements d’un site. Il définit également les implantations dans le plan horizontal et dans le plan vertical.

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5. LES SCHEMAS PROCEDE 5.1. PROCESS FLOW DIAGRAM (P.F.D.) Il permet une lecture logique dans le sens d’élaboration du procédé, en général de la gauche vers la droite. Seuls les équipements principaux sont représentés. Les paramètres de fonctionnement (Q, P, T) sont indiqués. Il est aussi appelé Plan Circulation des Fluides (PCF). Ce document édité lors de la phase projet, présente sous format simplifié, les principales lignes et capacités process ainsi que leurs paramètres de fonctionnement principaux. Sur ces plans nous pouvons voir les paramètres opératoires du procédé qui se présentent sous la forme suivante :

Température (°C)

Débit liquide (m³/h)

Pression (bar)

Débit gaz (Sm³/j)

Numéro du fluide

Débit massique (t/h)

Table 1: Présentation des paramètres opératoires

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Figure 3: Exemple de PFD Le « PFD » représente donc les grandes lignes process avec les équipements associés. Comme nous avions vu dans le « cours Normes en Instrumentation », le PFD possède comme le « PID » une codification pour les équipements et pour les fluides. Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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5.1.1. Codification équipement

NN - AA - NNN - A Ouvrage Classe matériel Numéro de section Numéro d’ordre Lettre de série Figure 4: Principe de la codification des équipements

5.1.1.1. L’Ouvrage Il est déterminé par le chef de projet et peut être une lettre ou un chiffre voir les deux Exemple : AMENAM : 40 COBO : 8F N ’KOSSA : D

5.1.1.2. La Classe Matériel La classe matériel est définie par une ou deux lettres En fait, elle définie chaque type d’équipements avec une abréviation comme nous venons de le voir ci-dessus.

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Voici une liste de classification du matériel : C

Colonnes

Colonne à garnissage Colonnes à plateaux CA Colonnes à garnissage Colonne à plateau

Plateaux CY Équipement interne de colonne D

Capacités sous pression - Réacteurs - Séparateurs – Scrubbers Ballons Sphères sous pression

DA

Réservoirs de stockage à fonds bombés

Récipient sous pression

Cuves de purges Réacteurs de process agités DB

Réacteurs de process à garnissage

DC

Réacteurs tubulaires

DD

Réacteurs à lampes

DF

Sécheurs à lits fixes (à l’exclusion des packages)

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DG

Gares de racleurs

Gare de racleur

Séparateur horizontal

Séparateurs DS

Scrubbers

Séparateur vertical

y compris équipements internes ou externes Scrubber vertical

E

EA

Appareils d’échange thermique

Réfrigérant atmosphérique

Réfrigérant atmosphérique

Aéroréfrigérant Aéroréfrigérant

EB Aérocondenseur Échangeur EC

Évaporateur

Échangeur tubulaire

Rebouilleur Condenseur Échangeur à plaques

Rebouilleur (Kettle)

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Réchauffeur électrique

F

Fours - Réchauffeurs - Fumisterie – Brûleurs

Four tubulaire Fours FA Réchauffeurs Four à réaction

Brûleurs FB Nez de torche Fumisterie FC Cheminées FD

Incinérateurs

G GA

Pompes – Entraînements - Éjecteurs Pompes Injecteurs

GB Éjecteurs

GC

Pompes spéciales (pompe à gaz, etc.)

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H

Chaudières Chaudière à vapeur (package)

HA

Chaudières Chaudière à fluide caloporteur

Sécheurs HB

Étuves industrielles (à l’exclusion des sécheurs d’air)

T

Stockages

Réservoir cylindrique

Réservoirs de stockages à fond plat TA

Réservoir sphérique

Gazomètres (pression atmosphérique, bâche) Réservoir sans pression

Réservoir à toit flottant

TB

Silos

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TC

Sump caisson

TD

Stockeurs en mer Bassins

TE

Fosses de stockage en béton armé

I

Matériels divers Agitateurs

IA Mélangeurs Broyeurs IB

Granulateurs Brise-mottes

IC

Centrifugeuses

ID

Décanteuses Extrudeuses

IE

Machines pour transformation des matières plastiques Filtres

IF Tamis IG

Séparateurs de poussière

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IJ

Décanteurs

U

Ensembles compacts (Package)

Unités importantes pré assemblées, montées sur skid ou sur charpentes métalliques UA telles que : unités de séparation / séchage / adsorption, module divers Petits ensembles de construction standard tels que : groupes compresseurs d’air et réservoirs, UB sécheurs d’air, groupes frigorifiques, inhibiteurs de corrosion, sécheurs de gaz UC

Bouées de chargement

UD

Ensemble divers

K

Compresseurs - Ventilateurs – Soufflantes Ventilateurs

KA Soufflantes Compresseurs KB

Surpresseurs Compresseurs auto-moteur

X XA

Machines d’entraînement Moteurs asynchrones

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XB

Moteurs synchrones

XC

Moteurs divers

Y

Moteurs d’entraînement (Moteurs thermiques, turbo-machines)

YA

Diesel

YB

Moteurs à essence

YC

Moteurs à gaz

YD

Turbines à gaz

YE

Turbines de détente process

YF

Turbines à vapeur

YG

Turbines hydrauliques Table 2: Les classes matériel

5.1.1.3. Le Numéro de section Liste des sections : 100 Puits et manifolds 200 Gaz basse pression 300 Traitement huile et expédition - cuve de purges - sump – drains 400 Traitement d’eau de gisement 500 Compression gaz

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600 Traitement et distribution gaz HP 700 Traitement et injection d’eau 800 Produits chimiques, fuel gas, air comprimé 900 Réseau annexes (eau potable, eau industrielle, vapeur, ...)

5.1.1.4. Le numéro d’ordre Numéro à deux chiffres permettant l’identification chronologique des appareils de même nature. Les numéros sont réinitialisés pour chaque type d’appareil.

5.1.1.5. La lettre de série Une lettre pour numérotation de matériel de même type en parallèle.

5.1.2. Codification pour les fluides Chaque fluide est identifié par deux lettres qui sont en général les initiales de son appellation anglaise.

Symbole

Désignation française

Désignation anglaise

Etat

AG

gaz acide

Acid gas

gaz

AM

méthanol

methanol

liquide

AV

Conduite gas

Vent gas

gaz

BC

butane

butane

à préciser

BV

vapeur BP (4 bars)

LP steam (4 bar)

gaz

BW

eau déminéralisée

demineralized water

liquide

CD

gaz carbonique(CO2)

carbon dioxide(CO2)

gaz

CG

gaz à condensats

condensate and gas feed

diphasique

CV

condensats vapeur

steam condensate

liquide

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CW

eau de réfrigération

cooling water

liquide

DG

gaz désulfuré

desulfurized gas

gaz

EC

éthane

éthane

à préciser

FG

fuel gaz traité

treated fuel gas

gaz

FS

torche

flare system

gaz

FW

Eau de mer incendie

Sea water fire

Liquide

GC

coupe essence

gasoline cut

liquide

GH

effluent huileux

oily efflent

diphasique

GN

azote

nitrogen

à préciser

HC

coupe pétrolière

petroleum cut

liquide

HD

drain hydrocarbures

hydrocarbon drain

liquide

HS

hydrogène sulfuré(H2S)

hydrogen sulphide(H2S)

gaz

HV

vapeur HP (>40 bar)

HP steam (>40 bar)

gaz

HW

eau incendie traitée

treated fire-water

liquide

IA

air instrument

instrument air

gaz

LA

amine (DEA) pauvre

lean amine (DEA)

liquide

LC

Mélange LPG

LPG Mixture

liquide

LE

amine sélective (MDEA) pauvre

lean selective amine (MDEA)

liquide

LD

diéthylène glycol (pauvre)

lean diethylene glycol

liquide

LT

triéthylène glycol (pauvre)

lean triethylene glycol

liquide

MV

vapeur MP (12-24 bar)

MP steam (12-24 bar)

gaz

raw condensate

liquide

NC

condensats brut

NG

gaz naturel brut

raw natural gas

gaz

NH

pétrole brut

crude oil

liquide

NW

eau de gisement

oil-field water

liquide

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PC

propane

propane

à préciser

PW

eau process

process water

liquide

RG

fuel gaz brut

raw fuel gas

gaz

SA

air service

supplying air

gaz

SG

gaz traité

treated gas

gaz

SH

Huile stabilisée

Stabilized oil

liquide

SW

Eau de mer

Sea water

liquide

TW

Eau traitée (vers injection)

Treated water (to injection)

liquide

UW

Eau service

Service water

liquide

WD

drain eaux polluées

dirty water drain

liquide

XA

Anti-paraffine

Wax inhibitor

Liquide

XB

Inhibiteur de corrosion

Corrosion inhibitor

Liquide

XC

Bactéricide

Bactericide

Liquide

XD

Dés émulsifiant

De-mulsifier

Liquide

XE

Anti-dépôt

Scale inhibitor

Liquide

XF

Biocide

Biocide

Liquide

XG

Anti-mousse

Inhibitor foam

Liquide

XX

Produits chimiques (non défini)

Special product

liquide

Table 3: Tableau de codification des fluides Il ne faut pas oublier que le « PFD » se lit comme un PID, ayant le même type de cartouche, le même type de notes, les équipements et les instruments sont les mêmes aussi. La seule différence entre le « PFD » et le « PID » est que sur le PFD nous avons toutes les conditions process sur chaque ligne de tuyauterie. Mais le « PID » reste beaucoup plus détaillé que le « PFD ».

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5.2. LES P&ID’s Nous avons vu dans le cours “Normes en Instrumentation”, tous les symboles concernant l’instrumentation sur un PID. A présent, nous allons voir comment lire ce genre de plan qui est l’outil indispensable de l’instrumentiste.

Figure 5: Présentation du schéma PID

5.2.1. Constitution d’un PID Le « Piping and Instruments Diagram » est constitué: D’une marge associant cartouche et notes, situé à droite du plan, De symboles Instrumentation et tuyauterie, De liaisons Instruments, Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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D’équipements (exemple : réservoir, séparateur, etc…), De boucles de régulation De lignes de cheminement des effluents (lignes process).

5.2.1.1. Le Cartouche Le cartouche détient les informations nécessaires concernant les points suivants : L’usine d’exploitation concernée, Le type d’installation schématisée, Le numéro de plan, La révision du plan.

Le nom de l'unité

Le nom de la société

Le Numéro de plan

Le titre du PID Figure 6: Exemple de cartouche Remarque : Le numéro de plan change en fonction des projets car ce ne sont pas les mêmes numéro d’affaires. Nous observons aussi sur le cartouche toutes les révisions du plan avec les dates et les noms abrégés des personnes ayant collaborés pour la réalisation du plan.

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5.2.1.2. Les Notes Divers notes sont ajoutées sur un PID à titre d’information complémentaires concernant des instruments de mesure, des équipements, des connections tuyauteries, etc…. Chaque note est repérée par un numéro.

Figure 7: Exemple de notes Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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5.2.1.3. Les symboles Instrumentation et Tuyauterie Controllers

Transmitters

Primary Elements

Differential Pressure Transmitter

Venturi Tube or Flow Nozzle

Indicators

Flow

Flow Indicator (Rotometer) Weir

Orifice

Temperature

Filled Thermal Element and Transmitter

Converter coupled to Temperature Element Note: Symbol for element is often omitted

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Thermocouple or Resistance Bulb

Thermowell or Temperature Well

Filled-System Temperature Indicator

Bimetallic Thermometer, Glass Thermometer or other local unclassified Temperature Indicator

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Pressure

Usually part of Transmitter Symbol Pressure Indicator in a Flow Line or Process Vessel

Level Level Glass Externally Connected

Differential Pressure Transmitter Usually indicated by Transmitter Symbol

Level Transmitter for Buoyancy Float or Displacer

Level Indicator Magnetic – Window, Float or Displacer

Table 4: Exemples de symboles Instrumentation et Tuyauterie Le tableau ci-dessus est destiné à titre de rappel. Pour plus de détail, il faut allez voir le cours « Normes en Instrumentation ».

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5.2.1.4. Les liaisons Instruments Voici une petite « piqûre » de rappel pour les liaisons des instruments dans le tableau cidessous, pour plus de détails et d’informations veuillez vous référer au cours « Normes en Instrumentation ». Instrument Air Supply or Signal Air Electrical Supply or Signal Capillary Tubing Table 5: Rappel sur les liaisons instruments

5.2.1.5. Les Équipements Les pièces principales nécessaires à l’exécution du processus de traitement sont illustrées sur le P&ID par une icône représentant de façon simplifiée l’équipement. Ils sont d'habitude identifiés par leur nom et le numéro d'équipement.

Figure 8: Les équipements sur un P&ID Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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5.2.1.6. Les cheminements des effluents Les flux du procédé sont indiqués par les flowlines. Chaque fois que possible, l'arrivée flowlines est placée à gauche et la sortie à droite. Des étiquettes ou des boîtes de titre placées à leurs extrémités fournissent les informations sur les origines et les destinations des flux. Le cheminement des flux s’effectue par les vannes normalement ouvertes. Les vannes normalement ouvertes ont des corps de vanne non remplis, tandis que les vannes normalement fermées ont des corps de vanne plein.

Figure 9: Cheminement des fluides sur P&ID

5.2.1.7. Les boucles de régulation Les boucles de régulation sont une des parties les plus importantes d'un P&ID. Le terme "la boucle de régulation" est un terme général pour tous les éléments liés au contrôle d'un paramètre de processus, comme le niveau de réservoir ou le flux de vapeur. Cela inclut tout le matériel et le logiciel lié à cette fonction de régulation. Les composants de matériel dans une boucle de régulation sont appelés des instruments. Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Il est important de se rappeler que la plupart des boucles de régulation ont trois parties : l'élément de mesure (mesure de pression, débit, etc…) le contrôleur (le régulateur) le dispositif de contrôle (DCS) Une bonne compréhension de la boucle de régulation de base vous permet de comprendre des boucles de régulation plus compliquées. L'élément mesurant produit un signal qui représente la variable de processus étant contrôlée. Des variables de processus communes sont la cohérence, la pression, le flux et la température. L'élément mesurant est connecté à un transmetteur. Le transmetteur envoie un signal de mesure au contrôleur. Le signal de contrôle peut prendre la forme d'un signal aérien pneumatique, électrique (milliampère) et même un signal radio éloigné, selon la situation. Le contrôleur détermine les rajustements exigés au point de contrôle. Ceci est fait en comparant la valeur mesurée à un point de consigne (SP), qui est l'arrangement exigé pour une variable du procédé. Le contrôleur s'adapte jusqu'à ce que la valeur de variable du procédé soit égale au point de consigne (nous verrons toutes les fonctions du contrôleur dans le cours « Le régulateur et ses fonctions ». Un dispositif de contrôle est n'importe quel équipement du procédé qui peut être modulé pour changer un paramètre mesuré. Le dispositif de contrôle cause le changement réel de la variable mesurée. Les vannes sont les dispositifs de contrôle les plus communs. Pour le contrôle de température, ces vannes contrôlent par exemple le flux de vapeur. Ils peuvent aussi prendre la forme de commutateurs, des pompes, des ventilateurs, ou des appareils de chauffage électriques et d'autres dispositifs de contrôle. Des contrôleurs de vitesse du moteur sont aussi des dispositifs de contrôle. Il est important de se souvenir que les rajustements faits au point de contrôle causeront un changement de la variable mesurée. On donne à chaque boucle de régulation un numéro unique pour le distinguer d'autres boucles de régulation. Une boucle de régulation peut être composée d'un élément simple (par exemple, un manomètre local), ou il peut avoir beaucoup d'éléments différents (par exemple, un contrôleur de flux automatique). Une boucle de régulation peut inclure des détecteurs, des émetteurs, des contrôleurs, I/P des convertisseurs, des vannes…

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Figure 10: Boucle de régulation sur P&ID Le diagramme ci-dessus illustre une boucle de contrôle simple et montre l'équipement des champs localisé dans le procédé et le contrôleur placé dans le DCS. Remarque : Souvent dans notre métier d’instrumentiste, j’ai remarqué que sur les PID selon les usines ne respectaient pas les standards ISA. Ceci s’explique par une simplification du dessin en ne séparant plus l’élément de mesure de son transmetteur. Nous allons prendre un exemple pour mieux comprendre.

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Figure 11: Exemple de simplification de dessin La figure de gauche est parfaite car nous distinguons bien le doit de gant de la sonde (TW), l’élément sensible de la sonde (TE) et le transmetteur (TT). Cette figure respecte bien les standards ISA. Par contre sur la figure de droite, nous voyons bien que le dessin est complètement simplifié en ne mettant plus que le transmetteur de température et il faut deviner que le doigt de gant et l’élément sensible sont inclus. J’ai utilisé cette remarque pour que vous ne soyez pas surpris en lisant un PID et que vous ne cherchez pas où se trouve l’élément de mesure par rapport à son transmetteur. Bien sûr outre cette remarque, vous avez déjà deviné qu’une boucle de régulation est représentée par un schéma détaillé que nous allons voir dans le chapitre suivant.

5.2.1.8. Renvoi entre divers PID Le symbole pour un renvoi de plan est le suivant : Information R 10210 / R 10220 016

SA 102

Repère du schéma précédent / suivant Numéro de connexion (identique sur le schéma précédent / suivant)

Figure 12: Symbole de renvoi de plan Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Il y a trois références à contrôler lors d’un renvoi de plan : Le numéro affaire (identique d’un schéma à l’autre), Le type, Le numéro d’ordre.

VERS R 800000

P 30410 / 30420

SCH SA 0803

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 REV

24/04/01 MISE A JOUR 30/03/01 MISE A JOUR SUITE REUNION DU 29/03/01 23/03/01 MISE A JOUR 21/02/01 MISE A JOUR

ALAOUI ULGAR ULGAR PALFRAY

SCH SA 0301

DARNAND DARNAND DARNAND D-R

05/02/01 MISE A JOUR PALFRAY D-R 16/01/00 MISE A JOUR SUITE HAZOP DU 23/01/01 PALFRAY D-R 10/11/00 MISE A JOUR SEDECC D-R 31/10/00 MISE A JOUR SUITE A YELLOW REVUE DU 07/11/00 VOYER D-R 25/10/00 MISE A JOUR SEDECC D-R 21/06/00 MISE A JOUR LAKEHAL D-R 09/06/00 PREMIERE EDITION LAKEHAL ROUSSELIN DATE MODIFICATIONS DESSINE RESP. ETC CES DOCUMENTS SONT LA PROPRI2T2 DE RHODITECH. TOUS LES DROITS DE PROPRIETE ECHELLE INDUSTRIELLE QUI POURRAIENT ETRE OBTENUS SUR LA BASE DE CES DOCUMENTS SERONT LA PROPRIETE EXCLUSIVE DE RHODITECH SAUF ACCORD ECRIT CONTRAIRE. SANS

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 REV

DECLIC SCHEMA TUYAUTERIES ET INSTRUMENTATION CYCLISATION – REACTION - CONDENSATION REFERENCES ETUDES

REFERENCES USINE

Rhoditech

RHODIA SILICONES

F-69193 DECINES CHARPIEU CEDEX

N°

OC1659 SA AFFAIRE

TYPE

301 N° D’ORDRE

ST FONS SILICONES

24/04/01 MISE A JOUR 30/03/01 MISE A JOUR SUITE REUNION DU 29/03/01 23/03/01 MISE A JOUR 21/02/01 MISE A JOUR 05/02/01 MISE A JOUR 16/01/00 MISE A JOUR SUITE HAZOP DU 23/01/01 10/11/00 MISE A JOUR 31/10/00 MISE A JOUR SUITE A YELLOW REVUE DU 07/11/00 25/10/00 MISE A JOUR 21/06/00 MISE A JOUR 09/06/00 PREMIERE EDITION

ALAOUI ULGAR ULGAR PALFRAY PALFRAY PALFRAY SEDECC VOYER SEDECC LAKEHAL LAKEHAL DESSINE

DARNAND DARNAND DARNAND D-R D-R DECLIC D-R D-R SCHEMA TUYAUTERIES ET INSTRUMENTATION D-R STOCKAGE PRODUITS FINIS : 0586 D-R REFERENCES ETUDES REFERENCES USINE D-R ROUSSELIN Rhoditech RHODIA SILICONES ST FONS SILICONES RESP. ETC F-69193 DECINES CHARPIEU CEDEX

DATE MODIFICATIONS CES DOCUMENTS SONT LA PROPRI2T2 DE RHODITECH. TOUS LES DROITS DE PROPRIETE INDUSTRIELLE QUI POURRAIENT ETRE OBTENUS SUR LA BASE DE CES DOCUMENTS SERONT LA PROPRIETE EXCLUSIVE DE RHODITECH SAUF ACCORD ECRIT CONTRAIRE.

10 REV

ECHELLE SANS

N°

OC1659 SA AFFAIRE

TYPE

803 N° D’ORDRE

12 REV

F 69193 DECINES CHARPIEU CEDEX

N°

OC1659 SA AFFAIRE

TYPE

301 N° D’ORDRE

10 REV

N°

OC1659 SA AFFAIRE

TYPE

803 N° D’ORDRE

S

12 REV

Figure 13: Exemple de renvoi entre deux PID

5.2.2. Récapitulatif Pour une bonne lecture et une bonne compréhension d’un plan « PID », il faut : Savoir dans quelle partie d’usine nous intervenons, soit pour une modification ou soit pour un dépannage de maintenance → comme cela nous prenons le plan qui correspond avec son numéro (il faut alors bien regarder le cartouche). Repérer les équipements (séparateurs, colonnes, filtres, réservoir, pompes, etc..), Repérer les instruments de mesure (température, pression, débit, etc…), Repérer les lignes process pour savoir quel fluide passe dans les tuyaux (gaz, acides, vapeur, etc…). Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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6. LES SCHEMAS DETAILLE 6.1. LES SCHEMAS DE BOUCLE DE REGULATION 6.1.1. Fonction Un schéma de boucle pour chaque boucle de mesure, de sécurité, de régulation,… permet de faciliter la compréhension du fonctionnement de ces boucles durant les phases de: Construction, Pré-recette, Recette, Démarrage, Maintenance. Inclus tous les éléments de la boucle quel que soit leur emplacement En cas de panne, il permet de localiser facilement les fautes en: Limitant le nombre de références à d’autres documents, Montrant tous les circuits, les borniers de raccordement et leur situation

6.1.2. Description générale Ils rassemblent: Chaque instrument qui appartient à la boucle (avec son symbole graphique et repère analogue à ceux d’un P&ID), Les numéros d’identification pour chaque borne, bornier, conducteur, câble, boîte de jonction, répartiteur, etc … Le circuit d’alimentation de la boucle (si elle n’est pas alimentée par le systèmes), Les protections électriques (fusibles, résistances de limitation, ...), Les barrières de sécurité intrinsèque, Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Les circuits d’indication et de signalisation, Les connections à la terre du blindage des câbles, Les connections sur les cartes E/S des systèmes, Les adresses "software" sur les cartes E/S des systèmes, Ils sont dessinés en respectant les règles suivantes: Alimentions hors tension, Fluides hors pression.

6.1.3. Principe d’un schéma de boucle de régulation Le schéma de boucle se lit de la gauche vers la droite, nous pouvons dire que nous partons du « tenant » vers « l’aboutissant ». Le schéma de boucle se décompose en 3 parties principales : L’unité : nous avons divers instruments de mesure, actionneurs, fin de course, etc.. câblés sur une boîte de jonction ou directement sur le bornier du local technique. Une boîte de jonction est pratique car elle permet de regrouper tous les divers signaux de part et d’autres d’une unité sur un bornier de cette même boîte pour ainsi repartir avec un câble multipaires (nous verrons ce qu’est un câble multipaire dans le cours « Accessoires en Instrumentation »). Le local technique : Il regroupe tous les fils du câble multipaire provenant de la boîte de jonction ou directement de l’instrument de mesure sur un bornier répartiteur pour ensuite amener tous les signaux de mesure sur les divers cartes d’entrées sorties automates. La liaison entre le bornier répartiteur et les cartes d’entrées sorties automates est faite à l’aide d’une « nappe ». La salle de contrôle : Nous trouvons le poste de conduite (Système Numérique de Contrôle Commande) qui communique à l’aide d’une liaison Ethernet (RS232) avec la carte de communication de l’automate

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Figure 14: Principe de cheminement d’une boucle de régulation

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6.1.4. Les schémas de boucle En principe, chaque dossier avec tous les schémas de boucle de régulation doit se trouver dans le local technique correspondant. Pour s’y retrouver facilement, nous avons un dossier de schémas de boucle par unité de production. Sur chaque en tête de dossier, nous avons une liste de repères de boucles ainsi que le numéro de folio associé.

Figure 15: Exemple de liste de schémas de boucle

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Figure 16: Schéma de boucle avec une mesure analogique Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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A l’aide de ce premier exemple, je vais vous expliquer le principe de lecture de ce genre de schéma qui est l’outil de travail indispensable d’un technicien de maintenance en instrumentation. Le schéma de boucle se décompose en quatre parties distinctes qui sont les suivantes : L’instrument de mesure : (ex : pression, température, débit, etc…), il est doté d’un repère aussi appelé « tag instrument » et de repères de fil.

Tag Instrument

Repère de fil Figure 17: Instrument de mesure sur schéma de boucle La boîte de jonction : elle sert à regrouper toutes les mesures de capteurs a un endroit d’une installation, cela permet d’éviter d’avoir un câble par capteur qui transite vers le local technique instrumentation. Celle-ci est constituée de deux repères de câble, d’un nom de bornier, de repères de fil et aussi de numéros de bornes.

Repère câble provenant du capteur

Repère câble vers carte PCS

Nom de bornier Numéros de bornes Figure 18: Boîte de jonction sur schéma de boucle Le Local technique (marshalling cabinet) : Tous les câbles multiconducteurs qui proviennent des boîtes de jonction arrivent dans ce local, cela permet de regrouper toutes les mesures sur un voir plusieurs borniers. Il est constitué d’un bornier, d’un bornier image (les borniers sont aussi repérés), et aussi un repère de câble. Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Bornier image avec son repère, ses numéros de bornes et bien sûr le repère du câble qui arrive dessus

Bornier avec repère et numéros de bornes

Figure 19: Local technique sur schéma de boucle Le « system cabinet » : C’est le local où nous trouvons les automates, de notre bornier image nous allons bien sûr dans ce local par l’intermédiaire d’une « nappe » pour aller directement sur la carte automate concernée. Cette carte automate est donc représentée et est constituée d’un repère de carte, un numéro de rack, le numéro de slot, le numéro de voie utilisée et le type de carte.

Repère de carte Le type de carte (AI : Analogique Input)

N° Rack Le Slot La voie de la carte

Figure 20: System cabinet sur schéma de boucle

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Figure 21: Schéma de boucle avec un bouton poussoir « marche pompe » Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Le schéma de boucle ci-dessus nous montre un exemple avec une entrée Tout Ou Rien. Nous voyons bien sur ce cas là que l’entrée Tout ou Rien de la carte automate est passive car nous devons alimenter le contact en 24VCC avec une alimentation extérieure.

Alimentation extérieure 24VCC

Figure 22: Alimentation sur schéma de boucle Quand nous devons alimenter un contact avec une alimentation externe, nous disons que la carte automate est une carte à entrée TOR à« contact polarisé ». Dans le cas contraire, nous disons que c’est une carte à « contact sec »

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Figure 23: Schéma de boucle avec animation d’un voyant lumineux Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Dans cet exemple ci-dessus, nous alimentons le relais de la carte automate et le contact qui va nous allumer le voyant lumineux

Alimentation du contact Alimentation du relais de commande

Figure 24: Alimentation sur schéma de boucle

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Figure 25: Schéma de boucle avec une sortie analogique (vanne régulation) Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Figure 26: Schéma de boucle avec un fin de course en ouverture (vanne TOR) Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Figure 27: Schéma de boucle avec un fin de course fermeture (vanne TOR) Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Figure 28: Schéma de boucle avec commande et retour de marche Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Figure 29: Schéma de boucle avec transmetteur de débit pneumatique et vanne de régulation sur tableau de commande local Ce schéma de boucle est mis, car il faut savoir que des régulations pneumatique locales existent encore.

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6.2. LES SCHÉMAS DE MONTAGE TRANSMETTEURS (HOOK-UP) 6.2.1. Transmetteur de débit process par pression différentielle (gaz)

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6.2.2. Transmetteur de débit process et sécurité par pression différentielle (gaz)

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6.2.3. Transmetteur de débit par pression différentielle (liquide)

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6.2.4. Transmetteur de débit par pression différentielle process et sécurité (liquide)

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6.2.5. Transmetteur de débit par tube de pitot (gaz)

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6.2.6. Transmetteur de débit par tube de pitot (liquide)

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6.2.7. Transmetteur de niveau par pression différentielle

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6.2.8. Transmetteur de niveau par pression différentielle avec pot de purge

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6.2.9. Transmetteur de niveau par pression hydrostatique sur réservoir à ciel ouvert

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6.2.10. Transmetteur de niveau par pression différentielle avec pot de condensats

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6.2.11. Transmetteur de niveau par pression différentielle avec séparateur à membrane

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6.2.12. Niveau à glace

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6.2.13. Transmetteur de pression monté en ligne (gaz)

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6.2.14. Transmetteur de pression avec manomètre montés en ligne gaz)

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6.2.15. Transmetteur de pression monté en ligne (liquide)

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6.2.16. Transmetteur de pression avec séparateur à membrane

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6.2.17. Manomètre (liquide et gaz)

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6.2.18. Manomètre (liquide et gaz) sur une cuve

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6.2.19. Transmetteur de pression différentielle monté en ligne (gaz)

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6.2.20. Transmetteur de pression différentielle monté en ligne (liquide)

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6.2.21. Transmetteur de pression différentielle sur haute pression (liquide)

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6.2.22. Transmetteur de pression différentielle avec séparateur à membrane

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6.2.23. Manomètre à pression différentielle sur pression inférieure à 150 bar relatif (gaz)

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6.2.24. Manomètre à pression différentielle sur pression supérieure à 150 bar relatif (gaz)

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6.2.25. Manomètre à pression différentielle (liquide)

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6.2.26. Température : puit thermométrique ANSI classes up to 600#

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6.2.27. Température : puit thermométrique classes from 900# to 2500#

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6.2.28. Schéma de montage Transmission Pneumatique

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6.2.29. Schéma de montage vanne de régulation

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6.2.30. Schéma de montage convertisseur courant / pression (I/P)

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6.2.31. Schéma de montage vanne Tout Ou Rien (TOR)

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6.2.32. Schéma de montage boîte de jonction à sécurité augmentée

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6.2.33. Schéma de montage boîte de jonction à sécurité intrinsèque

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6.2.34. Schéma de câblage câble multipaires à l’entrée d’une boîte de jonction

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6.2.35. Schéma montrant le respect du repérage de câbles

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6.2.36. Schéma de câblage d’une sonde de température avec protection de câble

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6.3. PRECONISATION DE MONTAGE DEBITMETRES MONTES EN LIGNE 6.3.1. Montage des diaphragmes et sonde de Pitot 6.3.1.1. Sur la vapeur Il est important que la vapeur (chaude) n’entre pas en contact avec la membrane du transmetteur sous peine de l’endommager. De même, la hauteur de la colonne de condensat doit être continue pour pouvoir éviter un décalage du zéro (pression hydrostatique de la colonne de liquide). Pour ces deux raisons, on utilise des pots de condensation sur les applications vapeurs.

Figure 30: Montage diaphragme (vapeur) Ceux-ci sont montés directement sur un piquage de prélèvement horizontal, de chaque côté à même hauteur ; puis ils sont remplis d’eau par le biais d’un bouchon de remplissage.

Figure 31: Montage sonde de Pitot (vapeur) Pour ce faire, le transmetteur doit être situé en dessous du point de mesure. La condensation dans la tête des pots de condensation permet de maintenir les colonnes de liquides fixes. La condensation excédentaire retourne dans la conduite. Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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6.3.1.2. Sur les gaz Le transmetteur devra être monté au dessus du point de mesure. Ceci permet d’éviter que les prises de pression soient remplies de condensats, ce qui pourrait provoquer une erreur de mesure. Si le gaz est propre et sec, on peut se passer de cette configuration. S’il s’agit de conduites verticales, ou de gaz humide ou liquide, il convient de prévoir un système de mesure avec diaphragme.

Figure 32: Montage diaphragme (gaz)

Figure 33: Montage sonde de Pitot (gaz)

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6.3.1.3. Sur les liquides Les prises de pression doivent être orientées vers le bas et le transmetteur doit être placé en dessous.

Figure 34: Montage diaphragme (liquides)

Figure 35: Montage sonde de Pitot (liquides)

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6.3.1.4. Longueurs droites amont et aval Une mesure précise est seulement possible dans le cas d’un profil d’écoulement régulier. Si des obstacles sont placés dans la conduite (rétrécissements, coudes, etc..), le profil d’écoulement est modifié. En passant dans une partie de conduite droite – longueur droite amont – le flux se calme à nouveau. Il en va de même pour les obstacles après le point de mesure : le ralentissement ainsi créé engendre une modification du profil d’écoulement au point de mesure. Aussi convient t-il de mettre en place ici des longueurs droites aval. Diaphragme ou tuyère (indications pour ß = 0,2 … 0,8) Venturi : prendre la demi-longueur

Sonde de Pitot

Longueur amont

Longueur aval

Longueur amont

Longueur aval

Coude 90°

(10 … 46) x D

(4 … 8) x D

7xD

3xD

2 x coude 90°

(14 … 50) x D

(4 … 8) x D

7xD

3xD

3 x coude 90°

(34 … 80) x D

(4 … 8) x D

18 x D

4xD

Convergent

(5 … 30) x D

(4 … 8) x D

7xD

3xD

Divergent

(5 … 30) x D

(4 … 8) x D

24 x D

4xD

Vanne de régulation

(18 … 44) x D

(4 … 8) x D

30 x D

4xD

D = diamètre intérieur conduite D = diamètre de l’orifice ß = d/D Table 6: Longueur droite diaphragme et sonde de Pitot (gaz)

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6.3.2. Montage débitmètre à Ultra-Son 6.3.2.1. Montage vertical

Figure 36: Montage vertical débitmètre à ultra son Sens d’écoulement recommandé de bas en haut, ainsi les particules solides sont emportées par le flux et ne peuvent pas se déposer, et les bulles de gaz sortent de la section de mesure. D’autre part, la conduite peut être entièrement vidangée et protégée contre les dépôts.

6.3.2.2. Montage horizontal

Figure 37: Montage Horizontal débitmètre à ultra son Si la conduite est horizontale, il faut monter les capteurs de la section recommandée sur le schéma ci-dessus de façon à limiter l’influence du gaz dans la partie supérieure de la conduite et le dépôt de particules solides dans la partie inférieure.

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6.3.2.3. Implantation du capteur sur une conduite

Figure 38: Implantation du débitmètre Ultra Son sur une conduite L’accumulation d’air ou la formation de bulles da gaz peuvent provoquer des erreurs de mesure assez importantes. De ce fait, il faut éviter les lieux d’implantations suivants : Point le plus élevé d’une conduite. Sortie d’une conduite à écoulement gravitaire Le schéma ci-dessus suggère un montage sur une conduite à écoulement gravitaire. L’utilisation d’une réduction ou d’un diaphragme à section plus faible que le diamètre nominal garantit la mise en charge de la conduite dans la section de mesure.

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6.3.2.4. Longueurs droites amont et aval

Figure 39: Longueurs droites débitmètre à ultra son (version clamp-on)

Figure 40: Longueurs droites débitmètre à ultra son (version à insertion)

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6.3.3. Montage du débitmètre électromagnétique 6.3.3.1. Montage horizontal

Figure 41: Montage Horizontal débitmètre Electromagnétique

6.3.3.2. Montage vertical

Figure 42: Montage Vertical débitmètre Electromagnétique Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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6.3.3.3. Montage en biais ascendant ou descendant

Figure 43: Montage en biais du débitmètre Electromagnétique

6.3.3.4. Sens d’écoulement

Figure 44: Repère du sens d’écoulement sur un débitmètre Electromagnétique Il faut toujours monter le débitmètre de façon à ce que la flèche figurant sur celui-ci pointe dans le sens du débit (voir figure ci dessus) Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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6.3.3.5. Longueur droite amont et aval

Figure 45: Longueurs droites débitmètre Electromagnétique

6.3.4. Montage du débitmètre à effet Coriolis 6.3.4.1. Montage horizontal et vertical

Figure 46: Montage Horizontal et Vertical du débitmètre à effet Coriolis Remarque : Si le capteur est installé sur une ligne verticale, la circulation doit être ascendante (voir figure ci-dessus) si le fluide est un liquide propre ou chargé. Pour les gaz, elle peut être ascendante ou descendante. Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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6.3.4.2. Longueur droite amont et aval Ce type de débitmètre n’est pas sujet à des préconisations de longueur droite amont et aval. Il faut juste bien faire attention à son encombrement et son poids. Prévoyez pour l’installation d’un débitmètre à effet Coriolis, des supports de tuyauteries car il possède un poids assez conséquent : ceci évitera de casser la tuyauterie qui le supporte à long terme. L’exemple figuré ci-dessous nous montre un montage parfait de débitmètre à effet Coriolis, avec deux supports de tuyauterie de chaque côté du capteur ainsi que deux vannes d’isolement qui permettent l’ajustage du zéro du transmetteur.

Figure 47: Implantation avec supportage du débitmètre à effet Coriolis

6.3.5. Montage du débitmètre à effet Vortex 6.3.5.1. Montage horizontal

Figure 48: Montage Horizontal débitmètre à effet Vortex

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6.3.5.2. Montage vertical

Figure 49: Montage Vertical débitmètre à effet Vortex Remarque : Pour la vapeur et des fluides contenant des particules de solides, il est recommandé d’installer le débitmètre avec l’électronique à sur le côté de la tuyauterie.

6.3.5.3. Longueur droite amont et aval Le débitmètre vortex peut être installé avec 10D amont et 5D aval quand nous possédons une correction « K Factor « , sinon nous devons l’installé à 35D amont et 10D aval.

6.3.5.4. Compensation de pression et de température Quand nous voulons corriger le débit avec une compensation de pression et de température, il est recommandé d’installer ces deux capteurs à 4D aval pour le capteur de pression et 6D aval pour le capteur de température (voir figure) Figure 50: Implantation correction température et pression débitmètre à effet Vortex

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6.4. SCHÉMA ISOMÉTRIQUE Les isométriques permettent la représentation de tuyauteries en perspectives comme si on se trouvait sur le site. Cette représentation peut-être exploitée par : les exploitants pour les plans de paletage, dégazages de ligne le personnel de maintenance et d’entretien pour situer géographiquement leur intervention le bureau d’étude pour les projets de modifications Le « Isometrics Drawings » (l’isométrique) : établi pour la réalisation d’une installation (lors de l’étude) et pour la compréhension du cheminement des différentes tuyauteries d’un site. L’isométrique est un document (ou un cahier, une suite de plans) montrant le cheminement en trois dimensions et ce sur une seule figure. Ce type de schéma est utilisé par les « tuyauteurs » mais nous les « instrumentistes » intervenons sur ce type de plan quand une modification ou une construction est prévue. Il est très intéressant de parler du schéma isométrique car par exemple sur un projet de « revamping », nous voulons rajouter un débitmètre avec une vanne de régulation sur un tuyau : le « tuyauteur » a besoin de se mettre en rapport avec nous pour savoir quels sont les encombrements et les raccordements process de nos instruments afin de les installer au mieux possible.

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Figure 51: Exemple de Schéma isométrique Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Les détails d’un schéma isométrique sont les suivants : Les coudes, Les réductions, Le diamètre de chaque tuyau, Le type de chaque bride, Le matériau de chaque tuyau, Les longueurs exactes de chaque tuyau, Le type de robinetterie (globe valve ou gate valve), Le traçage électrique, Le calorifugeage, Remarque : Sur une installation existante, je vous conseille de prendre les plans MASTER avec la dernière révision. Vous pouvez vous apercevoir en bas du schéma qu’il y a une légende et je vais vous la préciser car il y a deux choses importantes à retenir.

Nous avons dans un premier temps, la case « spécification » qui correspond à la classe tuyauterie. Dans notre exemple le schéma isométrique correspond à la classe tuyauterie « B511 ». Qu’est-ce que cela veut dire ? Pour commencer, n’oubliez pas que cette classe tuyauterie est un standard TOTAL et qu’elle peut être différente sur d’autres sites. B : Classe = 150 lbs (livres soit 1lbs est égal à 453 gr) classe ASME 51 : Liquide ou hydrocarbure gazeux peu corrosif 1: Epaisseur de corrosion = 1,5 mm

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Dans un deuxième temps, nous remarquons aussi que le schéma isométrique correspond à un numéro de PID « PID Number ». Chaque ligne de tuyauterie d’un PID est représentée sur un schéma isométrique. Nous avons aussi le matériau de la ligne de tuyau qui est sur notre exemple « Material CS » qui signifie Carbone Steel (Acier carbone). Et pour finir nous avons les conditions process (Pression, Température). Pour avoir plus d’information sur la classe tuyauterie, vous pouvez aller voir le cours « Tuyauterie chapitre ‘Les Tubes ou Pipes’ ».

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6.5. LOGIGRAMME DE SÉCURITÉ

Figure 52 : Logigramme de sécurités Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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110

Safety bar

« OR » function

« AND » function

XXX

Action ON « xxx »

XXX 115

From safety logic diagram 110

To safety logic diagram 115

T

Time delay

Pulse signal

Trip from « xxx »

Table 7: Symboles logigramme de sécurité Le “logigramme de sécurité » nous permet de savoir rapidement les actions que nous allons effectuer en appuyant sur un bouton d’arrêt d’urgence.

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6.6. DATASHEET

Figure 53 : Datasheet d’un équipement Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Le « Datasheet » d’un équipement est important lors d’une construction car si nous voulons installer des instruments de mesure sur un réservoir (ex : capteur transmetteur de niveau ou sonde de température), nous avons besoin de savoir : Le type de bride (ex : bride à faces surélevées RF), Diamètre des brides (ex : DN80), La série des brides selon la classe tuyauterie (ex : 600 lbs), Les hauteurs depuis le point de mesure, Pour une sonde de température, il nous faut la longueur d’insertion pour déterminer la longueur exacte de sonde (ex : longueur de sonde L=500mm), Le matériau de l’équipement, pour éviter de mettre par exemple un transmetteur avec une bride acier inoxydable 316L sur une bride de l’équipement en acier carbone, Le type de liquide process pour savoir s’il sera corrosif sur une membrane de transmetteur (ex : acide). Remarque : En Instrumentation, vous allez entendre parler de trois types de façon de brides qui sont les suivantes : RTJ : Ring Type Joint (Face usinée pour joint annulaire), RF : Raised Face (Face surélevée), FF : Flat Flange (Bride à face plate).

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7. EXERCICES Selon les différentes figures ci-après, donnez leurs lettres d’identification telles quelles sont représentées sur un PID : 1. Cochez la case correspondante aux schéma. ‰ LT ‰ LG ‰ LI ‰ FIT ‰ LCV 2. Cochez la case correspondante aux schéma. ‰ TT ‰ TI ‰ TW ‰ TE ‰ TCV 3. Cochez la case correspondante aux schéma. ‰ TT ‰ TIC ‰ TW ‰ TE ‰ TCV

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4. Retrouvez la correspondance des représentations graphiques suivantes. Mettez les lettres dans les bonnes cases.

Liaison Pneumatique Régulateur de Température avec enregistrement de la mesure Vanne de régulation de débit Transmetteur de débit

5. Quel est le diamètre de cette ligne de tuyauterie? ‰ Tuyau de 14 pouces ‰ Tuyau de 10 pouces ‰ Tuyau de 3 pouces 6. Quel est le fluide que transporte cette ligne tuyauterie ? ‰ Fuel ‰ Vapeur ‰ Gaz naturel brut Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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7. Selon les symboles suivants, indiquez leur signification Symbole

Signification

8. Le terme FC près d'une vanne signifie : ‰ Flow Control ‰ Fermeture Commandée ‰ Fermeture par défaut 9. Le PID est le document qui permet principalement : ‰ De connaître les conditions process ‰ De comprendre le fonctionnement des installations ‰ De retrouver les seuils de sécurités 10. A quelle type de vanne correspond le symbole suivant ? ‰ Vanne Tout Ou Rien ‰ Vanne de régulation de niveau ‰ Vanne de régulation de niveau avec commande manuelle

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11. La boucle ci-contre est : ‰ Pneumatique local ‰ Électrique local ‰ Électrique commandé par SNCC

12. Quel est le principe de mesure du débitmètre ? ‰ Débitmètre à effet électromagnétique ‰ Débitmètre à effet vortex ‰ Débitmètre à effet ultrasonique

13. Remplissez le petit dessin ci-dessous selon les normes ISA pour représenter une régulation de niveau sur une colonne avec indication de la mesure sur SNCC.

Note : Nous voulons réguler le niveau avec vitesse de la pompe constante, nous agissons sur la vanne de régulation pour avoir mesure = consigne.

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14. En utilisant toujours le même dessin, rajoutez un seuil de niveau haut et un seuil de niveau bas sur la mesure.

Note : Nous voulons seulement la mesure de niveau accessible à l’opérateur sur SNCC avec les seuils de niveau haut et bas. 15. A l’aide du schéma ci-dessous, nous voulons une mesure de niveau sur SNCC avec un seuil très bas de sécurité qui rentre sur un automate de sécurité.

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16. Que représente le symbole suivant ?

‰ Un envoi d’une sécurité vers l’automate de sécurité (triconex) ‰ Un renvoi de PID 17. Vers quel numéro de PID le renvoi est il envoyé ?

‰ DS 801 ‰ AA 0801 18. Sur quel équipement le renvoi est-il envoyé??

‰ DS 801 ‰ AA 0801

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8. SOMMAIRE DES FIGURES Figure 1: Exemple de block flow diagram de N’Kossa au CONGO ...................................10 Figure 2: Exemple de Plot Plan du FPSO GIRASSOL en ANGOLA..................................11 Figure 3: Exemple de PFD.................................................................................................13 Figure 4: Principe de la codification des équipements.......................................................14 Figure 5: Présentation du schéma PID ..............................................................................25 Figure 6: Exemple de cartouche ........................................................................................26 Figure 7: Exemple de notes ...............................................................................................27 Figure 8: Les équipements sur un P&ID ............................................................................30 Figure 9: Cheminement des fluides sur P&ID ....................................................................31 Figure 10: Boucle de régulation sur P&ID..........................................................................33 Figure 11: Exemple de simplification de dessin .................................................................34 Figure 12: Symbole de renvoi de plan ...............................................................................34 Figure 13: Exemple de renvoi entre deux PID ...................................................................35 Figure 14: Principe de cheminement d’une boucle de régulation ......................................38 Figure 15: Exemple de liste de schémas de boucle...........................................................39 Figure 16: Schéma de boucle avec une mesure analogique .............................................40 Figure 17: Instrument de mesure sur schéma de boucle ...................................................41 Figure 18: Boîte de jonction sur schéma de boucle ...........................................................41 Figure 19: Local technique sur schéma de boucle.............................................................42 Figure 20: System cabinet sur schéma de boucle .............................................................42 Figure 21: Schéma de boucle avec un bouton poussoir « marche pompe » .....................43 Figure 22: Alimentation sur schéma de boucle ..................................................................44 Figure 23: Schéma de boucle avec animation d’un voyant lumineux ................................45 Figure 24: Alimentation sur schéma de boucle ..................................................................46 Figure 25: Schéma de boucle avec une sortie analogique (vanne régulation)...................47 Figure 26: Schéma de boucle avec un fin de course en ouverture (vanne TOR) ..............48 Figure 27: Schéma de boucle avec un fin de course fermeture (vanne TOR) ...................49 Figure 28: Schéma de boucle avec commande et retour de marche.................................50 Figure 29: Schéma de boucle avec transmetteur de débit pneumatique et vanne de régulation sur tableau de commande local .................................................................51 Figure 30: Montage diaphragme (vapeur)..........................................................................88 Figure 31: Montage sonde de Pitot (vapeur)......................................................................88 Figure 32: Montage diaphragme (gaz)...............................................................................89 Figure 33: Montage sonde de Pitot (gaz)...........................................................................89 Figure 34: Montage diaphragme (liquides) ........................................................................90 Figure 35: Montage sonde de Pitot (liquides) ....................................................................90 Figure 36: Montage vertical débitmètre à ultra son............................................................92 Figure 37: Montage Horizontal débitmètre à ultra son .......................................................92 Figure 38: Implantation du débitmètre Ultra Son sur une conduite ....................................93 Figure 39: Longueurs droites débitmètre à ultra son (version clamp-on) ...........................94 Figure 40: Longueurs droites débitmètre à ultra son (version à insertion) ........................94 Figure 41: Montage Horizontal débitmètre Electromagnétique ..........................................95 Figure 42: Montage Vertical débitmètre Electromagnétique ..............................................95 Figure 43: Montage en biais du débitmètre Electromagnétique.........................................96 Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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Figure 44: Repère du sens d’écoulement sur un débitmètre Electromagnétique...............96 Figure 45: Longueurs droites débitmètre Electromagnétique ............................................97 Figure 46: Montage Horizontal et Vertical du débitmètre à effet Coriolis ...........................97 Figure 47: Implantation avec supportage du débitmètre à effet Coriolis ............................98 Figure 48: Montage Horizontal débitmètre à effet Vortex...................................................98 Figure 49: Montage Vertical débitmètre à effet Vortex.......................................................99 Figure 50: Implantation correction température et pression débitmètre à effet Vortex.......99 Figure 51: Exemple de Schéma isométrique ...................................................................101 Figure 52 : Logigramme de sécurités ..............................................................................104 Figure 53 : Datasheet d’un équipement ...........................................................................106

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9. SOMMAIRE DES TABLES Table 1: Présentation des paramètres opératoires ............................................................12 Table 2: Les classes matériel ............................................................................................21 Table 3: Tableau de codification des fluides ......................................................................24 Table 4: Exemples de symboles Instrumentation et Tuyauterie.........................................29 Table 5: Rappel sur les liaisons instruments......................................................................30 Table 6: Longueur droite diaphragme et sonde de Pitot (gaz) ...........................................91 Table 7: Symboles logigramme de sécurité .....................................................................105

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10. CORRIGE DES EXERCICES Selon les différentes figures ci-après, donnez leurs lettres d’identification telles quelles sont représentées sur un PID : 1. Cochez la case correspondante aux schéma. ‰ LT ; LG ‰ LI ‰ FIT ‰ LCV 2. Cochez la case correspondante aux schéma. ‰ TT ‰ TI ‰ TW ; TE ‰ TCV 3. Cochez la case correspondante aux schéma. ‰ TT ‰ TIC ; TW ‰ TE ‰ TCV

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4. Retrouvez la correspondance des représentations graphiques suivantes. Mettez les lettres dans les bonnes cases.

D

Liaison Pneumatique

A

Régulateur de Température avec enregistrement de la mesure

C

Vanne de régulation de débit

B

Transmetteur de débit

5. Quel est le diamètre de cette ligne de tuyauterie? ; Tuyau de 14 pouces ‰ Tuyau de 10 pouces ‰ Tuyau de 3 pouces 6. Quel est le fluide que transporte cette ligne tuyauterie ? ‰ Fuel ‰ Vapeur ; Gaz naturel brut Manuel de Formation EXP-MN-SI030-FR Dernière Révision: 29/09/2008

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7. Selon les symboles suivants, indiquez leur signification Symbole

Signification Seuils de niveau dans automate de sécurité

Indication de température sur SNCC

Safety shutdown

Transmetteur de température locale

8. Le terme FC près d'une vanne signifie : ‰ Flow Control ‰ Fermeture Commandée ; Fermeture par défaut 9. Le PID est le document qui permet principalement : ‰ De connaître les conditions process ; De comprendre le fonctionnement des installations ‰ De retrouver les seuils de sécurités 10. A quelle type de vanne correspond le symbole suivant ? ‰ Vanne Tout Ou Rien ‰ Vanne de régulation de niveau ; Vanne de régulation de niveau avec commande manuelle

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11. La boucle ci-contre est : ‰ Pneumatique local ; Électrique local ‰ Électrique commandé par SNCC

12. Quel est le principe de mesure du débitmètre ? ‰ Débitmètre à effet électromagnétique ; Débitmètre à effet vortex ‰ Débitmètre à effet ultrasonique

13. Remplissez le petit dessin ci-dessous selon les normes ISA pour représenter une régulation de niveau sur une colonne avec indication de la mesure sur SNCC.

Note : Nous voulons réguler le niveau avec vitesse de la pompe constante, nous agissons sur la vanne de régulation pour avoir mesure = consigne.

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14. En utilisant toujours le même dessin, rajoutez un seuil de niveau haut et un seuil de niveau bas sur la mesure.

Note : Nous voulons seulement la mesure de niveau accessible à l’opérateur sur SNCC avec les seuils de niveau haut et bas. 15. A l’aide du schéma ci-dessous, nous voulons une mesure de niveau sur SNCC avec un seuil très bas de sécurité qui rentre sur un automate de sécurité.

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16. Que représente le symbole suivant ?

‰ Un envoi d’une sécurité vers l’automate de sécurité (triconex) ; Un renvoi de PID 17. Vers quel numéro de PID le renvoi est il envoyé ?

‰ DS 801 ; AA 0801 18. Sur quel équipement le renvoi est-il envoyé??

; DS 801 ‰ AA 0801

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