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Cours #2 – SYS-823 Les schémas d’instrumentation Cours #2
Schémas d’instrumentation
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Schémas d’instrumentation
Norme ISA S5.1
Nomenclature de repérage
Normes ISA S5.1 - S5.3
Schémas de principes en instrumentation
Éléments de base
Bulle Signaux
Identification
Débitmètre Conduite
Valve
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Identification des instruments
6-FRC-1B Préfixe Variable mesurée Fonctions Numéro de boucle Suffixe
Première lettre
3
Lettres suivantes
Symboles des lignes de transmission des signaux Alimentation de l'instrument ou connection au procédé Signal non définit Signal pneumatique Signal électrique ou
Signal hydraulique Tube capillaire
4
Symboles des lignes de transmission des signaux [2] Signal ultrasonique ou électromagnétique (guidé) Signal ultrasonique ou électromagnétique (non-guidé) Lien interne du système (logicielle ou lien de données) Lien mécanique Signal pneumatique binaire Signal électrique binaire ou
Les bulles
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Les fonctions
_Y
6
Réseau
Signal électrique Convertisseur courant/Pression
Signal pneumatique
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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) Pétrole brut TT
TCV Air
TC
Carburant de chauffage
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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 ?
Contrôle en rétroaction TCV
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Contrôle en « feedforward » (commande prédictive)
FT Pétrole brut
FFC Air
FFCV Carburant de chauffage
Schéma bloc de la commande prédictive
Mais, assume que la pression du carburant (PF) et la conversion de chaleur (λF) restent constants. Assume la linéarité du système.
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Commande prédictive
Commande en rétroaction et prédictive FT
TT
Pétrole brut Carburant de
TC
chauffage
Air
TCV
TY
∑
FFC
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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 » TT Pétrole brut
TC FT1
FC FCV Air
FFC
TY
∑
FT2
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Schéma bloc du contrôle en cascade
Meilleure résistance aux perturbations.
Contrôle cascade
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Contrôle en cascade (schéma bloc) U1 r1 +
TRC-151A -
g1
+
-
TRC-151B
TCV-151A & B
g2
g3
U2 JACKET
+ +
g4
KETTLE + +
g4
c1
TT-151B h2 TT-151A h1
Structure en « sélecteur » Choix de la température la plus haute
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Structure en « sélecteur » Sécurité
Structure de contrôle de proportion
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Structure de contrôle de proportion
Contrôle de proportion
17
Contrôle de proportion
Contrôle de proportion (amélioré)
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Contrôle de proportion (amélioré) Schéma bloc U1 QPd
+
-
FRC-108
FV-108
g1
g2
+ +
QP
FE-108A h1
U2
FFRC-108 kR
+
-
FFRC-108
FFV-108
g3
g4
+ +
QS
FE-108B h2
Échangeur de chaleur
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Échangeur de chaleur (Schéma bloc)
TIC-131 Tod
+
-
g1
+ +
FY-131C
FT-131 FY-131B
g5
h2
FCV-131 FY-131A
HEAT EXCHANGER
g2
g3
W
g4 + -
HEAT EXCHANGER To
TT-131 h1
Refroidisseur de bière à l’ammoniac
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Contrôle du niveau d’ammoniac
L’ammoniac liquide devient gazeux et retire de la chaleur de la bière, la refroidissant.
Il faut donc maintenir le niveau d’ammoniac liquide pour immerger la tubulure de bière.
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Contrôle de la température de la bière
Le contrôleur de température TIC-1 ajuste la consigne du contrôleur de la pression de vapeur d’ammoniac PIC-1.
Le changement de température de la bière a un grand effet sur la pression de vapeur. Correction quasi-immédiate. Contrôle de température s’occupe des changements plus lents.
Système de contrôle global Consigne manuelle de pression de vapeur élevée.
Mode NORMAL: la bière coule dans le système de refroidissement et est maintenue à la température correcte. Mode STANDBY: FSL-1 détecte un débit trop bas ou aucun débit. Il faut cesser le refroidissement, sinon la bière risque de geler.
Mode NETTOYAGE: L’opérateur arrête le système pour le nettoyage des conduites (CIP). Ne pas refroidir.
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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 pression curve. 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 PCV2 to blow back relief screen.
Procédé de fabrication de sirop de maïs
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acide chlorhydrique carbonate de sodium anhydre
Pâte amidon de maïs
Un peu de chimie
L’amidon (starch) est une chaîne de molécules proche du sucre (polymère).
(C6H10O5)n
En présence d’acide, il y a hydrolyse: (C6H10O5)n + nH2O -> nC6H12O6
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Un peu de chimie
Contrôle de l’acidité
Pour que le mélange eauamidon hydrolyse. Il faut injecter de l’acide chloridryque (concentration de 0.1N) Contrôle de proportion avec FT-2 et FY-1. Contrôle en cascade du débit de l’acide (pHC-1 et FC-1). Contrôle du débit du mélange eau-aminon par FC-2
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Contrôle de la température et du temps de transit
If faut chauffer à 275°F et maintenir la pression à 40 psig. Contrôle en cascade avec PC-1 et TC-1.
Pour ajuster le temps de transit du mélange, on utilise le contrôle de niveau LT-1.
Contrôle de l’acidité
En sortant de LCV-1, on a un mélange eau, acide et glucose. Le 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 sirop est un mélange de glucose et de sel.
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Le standard SAMA
Développé dans les années 60.
Bailey Meter Company
Approche flexible Les schémas peuvent être réalisés tôt dans le projet. Les diagrammes sont faciles à lire et à comprendre.
Les symboles
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Les fonctions
Les fonctions
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PI
Consigne analogique fixée manuellement
Contrôle PI
Commande manuelle
PI et feedforward
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Contrôle de proportion
SAMA
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ISA
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