KYM 415PROSES TASARIMIP&IDDERS NOTLARI

DO. DR. SLEYMAN KARACAN

7. Borulandrma ve Enstrumantasyon (P&I: Piping and Instrumentation)7.1. Giri

Proses akmemalar (flowsheet), ekipmanlarn ve onlarn byk ara balant paralarnn dzenlenmesini gsterir ve proses doasnn bir tanmdr.

Borulandrma ve enstruman diyagramlar (P&I diagram: Piping and Instrument) ise, ekipmanlarn, cihazlarn, borulandrmann, vanalarn, balantlarn ve onlarn dzenlenmesinin mhendislik detaylarn gsterir ve ska mhendislik akm emalar veya mhendislik izgi diyagramlar olarak adlandrlr.

P&I Diyagramlar, proses ekipmanlarn, borulandrmay, pompalar, enstrumanlar, vanalar ve dier balantlarn dzenlenmesini gsterir ve unlar iermesi gerekir:

Prosesin tm ekipmanlarna bir ekipman numaras verilir.

Ekipmann orantl olarak dzgn bir ekilde izilmesi gerekir.2. Borularn tmne ayr bir hat numaras verilir. Boru lleri ve yap malzemesinin gsterilmesi gerekir. Malzeme hat tantm numarasn ksmi olarak ierebilir.3. Tm vanalara ayr bir tantm numaras verilir. Tipi ve byklnn gsterilmesi gerekir. Vana tipi, vana iin kullanlan bir sembol veya ierdii vana numaras iin kullanlan kod ile gsterilebilir.

4. Gzetleme cam, szge ve buhar tuzaklar gibi borulandrma sisteminin i hat paralar olan yardmc balantlara ayr bir tantm numaras verilir.5. Pompalara uygun bir kod numaras verilir.6. Tm kontrol devrelerine ve enstrumanlarna ayr bir numara verilir.P&ID prosesin akm emasn andrr, fakat proses bilgileri gsterilmez.Her iki diyagramda da ayn ekipman iin ayn tantm numaralarnnkullanlmas gerekir.

7.2. Semboller ve yerleim (Symbols and layout) Ekipmanlar, vanalar, enstrumanlar ve kontrol devrelerini gstermek iin kullanlan semboller belirli bir tasarm ofisinin deneyimine baldr. Ekipman sembolleri genellikle proses akm emalarnda kullanlanlardan daha ayrntldr .. Enstrumanlar, kontrol ediciler ve vanalar iin standart semboller ngiliz standartlarnda (BS 1646) verilmitir. Austin (1979) ngiliz ve ayrca Amerikan standart sembollerinin (ANSI) anlalabilir bir zetini ve onlarn baz mteahhitlik firmalar tarafndan kullanlan rneklerini vermitir.

7.3. Basit sembollerKontrol vanas

Bu sembol tm kontrol vana tiplerini; pnmatik ve elektrik motor srcl vanalarn her ikisini de ifade etmek iin kullanlr.Arza modu Ama arzas Kapatma arzas Olaan pozisyonOk yn g uygulayc arzasnn vana zerindeki konumunu gsterir.(BS 1646dan alnmtr).

Enstrumanlar ve kontrol ediciler

Yerel olarak konumlanm Ana panele konumlanmYerel konumlanm ifadesi, kontrol edici ve ynlendiricinin tesiste bulunan alglama cihaznn yerinin yerletirilmesi anlamna gelir. Ana panel ifadesi ise, kontrol odasndaki bir panel zerine yerletirilmesi anlamna gelir.

Enstruman tipi

Bununla bir yazsal kod ile kontrol edici cihazn bir devreyi ifade etmesi gsterilir

Tablo 7.1BS 1646 temelindeyazsal kodlar (1979)rnein, F = Ak hz. Sonraki harfler ise fonksiyonu gsterir. rnein, I = BelirtmeRC = kaydedici kontrol edici

1234567891011l. zll.lk harfGsterge(I)Kayt(R)Gs. Topl.(IS)Kay. Topl.(RS)Kontrol(C)Gs. Kon.(IC)Kay.Kon.(RC)G.Ko.To(ICS)Ka.Ko.To(RCS)Ak hzFFIFRFISFRSFCFICFRCFICSFRCSSeviyeLLILRLCLICLRCBoyutlarUUIURUCUICURCBasnPPIPRPCPICPRCKaliteQQIQRQCQICQRCInmRRIRRRISRRSRCRICRRCRICSRRCSHzSSISRSISSRSSCSICSRCSICSSRCSScaklkTTITRTCTICTRCArlkWWIWRWCWICWRCDier zllXXIXRXCXICXRCFarkl zlDDIDRDCDICDRC

Tantc Yazlarn Anlamlar XYY

lk harf (X)kinci veya nc harf (Y) .AAnalizAlarmBFrn alevi C letkenlikKontrol

DYounluk veya spesifik gravite EVoltajElemanFAk hzHEl (Elle balama)YksekIAkmGstergeJGKZaman veya zaman edlKontrol haliLSeviyeHafif veya dkMNem veya nemlilikOrta veya araOOrifisPBasn veya vakumNoktaQMiktar veya olayRRadyoaktivite veya oranKayt veya YazmaSSrat veya frekansAnahtarTScaklkTransmitterVViskoziteVana, durdurucuWArlkMembaYGecikme veya hesaplamaZPozisyonSrc

HatlarEnstruman balant hatlarn ana proses hatlarndan ayrt etmek iin farkl bir ekilde izilmesi gerekir. Nokta veya izgi nokta normal olarak kullanlr.Tipik bir kontrol devresiFRCKapatma vanasKontrol vanas

Tablo 7.2 de verilen veriler tesis bilgileri dndaki tm mekaniksel konular ierir. Allm olarak P&ID iziminde kullanlanlar Tablo 7.3de verilmitir.Tablo 7.2 Borulandrma ve Enstrumantasyon Diyagram (P&ID) dnda kalanlar

letme koullar, T, PAkm aklarCihaz yerleimleriBoru yollara.Boru boyub.Boru balantlarDestekler, yaplar, kurumlar

Tablo 7.3 Borulandrma ve Enstrumantasyon Diyagramlarnn oluturulmas Cihazlar iin, ierdii her parann gsterimiYedek birimlerParalel birimlerHer birimin detay zetleriBorulandrma iin, ierdii tm hatlarn ak yn, rnek balantlar ve zellikler Byklk (kullanlan standart l) edl (kalnlk) Yap malzemesi Yaltm (kalnlk ve tip)Cihazlar iin, tantmGstergelerKaydedicilerKontrol edicilerCihaz hatlar gsterimi

Tesiste llebilen tm proses bilgileri, P&ID zerinde bir daire iareti ile gsterilir. Bu iaret, proses kontrol devrelerinde kullanlan ve kaydedilen bilgileri ierir. Diyagram zerindeki daireler proseste elde edilen bilgilerin bulunduu yeri ve alnan lmlerin tantmn ve nasl bir bilgi temin ettiini gsterir. Tablo 7.4 de, enstrumantasyon ve kontrol ile ilgili kullanlan tantc bilgiler zetlenmitir.

Tablo 7.4. Borulandrma ve Enstrumantasyon Diyagram (P&ID) nn tantmCihazlarn YerleimiTesise yerletirilen cihaz Kontrol odasndaki panelin nne yerletirilen cihazKontrol odasndaki panelin arkasna yerletirilen cihaz

Cihaz Balantlarnn Tantm

KapilerHaval (Pnomatik)ElektrikselHemen hemen btn kimyasal proses kontrol devrelerindeSon kontrol eleman vanadr.

7.4 Kontrol ve Enstrumantasyon (Alet Kullanm)7.4.1.Cihazlar

Cihazlar, tesis iletimi boyunca anahtar proses deikenlerini izlemeyi salar. Onlar, otomatik kontrol devrelerinde kurulabilir veya proses ilemlerinin manuel izlenmesinde kullanlabilir.

Ayrca, otomatik bilgisayarl kontrol veri toplama sisteminin bir paras olabilir. Kritik proses deikenlerini izleyen cihazlara, kritik ve tehlikeli durumlarda operatre haber vermek zere bir alarm balanacaktr.Tercihan dorudan llm proses deikenleri izlenir. Kolay llen baz bamsz deikenleri lmek pratik olmadndan yerinde izlenir.

7.4.2 Cihaz kullanm ve Kontrol Amalar

Enstrumantasyon ve kontrol emasn saptarken , tasarmcnn birincil konusu:Gvenli tesis iletimi:

-Proses deikenlerini bilinen gvenli iletim snrlar iinde tutmak-Oluan tehlikeli durumlar tespit etmek, alarm ve otomatik kapatma sistemleri salamak. -Tehlikeli iletim yntemlerini nlemek iin balant ve alarmlar kurmakretim:- Tasarm rn ktsn baarmak

Tipik bir kimyasal proses tesisinde bu konular, otomatik kontrol, manuel izleme ve laboratuar analizleri ile baarlr.

rn kalitesi:- Belirli kalite standard iinde rn bileimini salamakMaliyet:- Dier konulara eit en dk rn maliyetinde iletmekBunlar ayrlmaz konular olup, birlikte dnlmelidir rn kalitesi, retim hz ve retim maliyeti sat gereksinimlerine bamldr. rnein, yksek maliyetle daha iyi kalitede rn retmek en iyi strateji olabilir.

7.4.3. Otomatik kontrol emalar

Byk bir proje iin, ayrntl tasarm ve otomatik kontrol emalarnn spesifikasyonlar zel kiiler tarafndan yaplr.

Burada bir proses iin, kontrol sistemlerinin belirlenmesindeproses akm emalarndan gelitirilen, enstrumantasyon ve kontroln ilkel emasnn hazrlanmasdr. Bunlar ilkel enstrumantasyonun hazrlanmasnda ve kontrol emalarnda bir rehber olarak kullanlabilir.

Rehber kurallar

Aadaki yntem ilkel P&I Diyagramlarnn izilmesinde kullanlr:

1. Yatkn tesis iletimi iin aka ihtiya duyulan kontrol devrelerinin tantm ve izimi

(a) Seviye kontrolu (b) Ak kontrolu (c) Basn kontrolu (d) Scaklk kontrolu

2. Belli bir rn kalitesinin elde edilmesinde kontroluna ihtiya duyulan anahtar proses deikenlerinin tantm. Kontrol deikeninin dorudan lm kullanlarak kontrol devrelerini ierii. Uygun baml deiken seimi.3. Gvenli iletim iin ilave kontrol devrelerinin ierii ve tantm, 1 ve 2. Basama hemen hemen kapsamaz.4. Tesis gelitirme ve aksaklklar iin operatrler tarafndan tesis iletiminin grntlenmesinde ihtiya duyulan yardmc cihazlarna karar verme ve gsterme. 5. rnek noktalarnn yerine karar verme.6. Yerel veya kontrol odasndaki kaydediciler ve okuma noktalarnn yer ihtiyacna karar verme. Bu basamak 1 ve 4 arasnda yaplr.7. htiya duyulan balantlar ve alarma karar verme. Bu, basamak 3 te yaplr.

7.4.4. Tipik kontrol sistemleri- Seviye kontroluLCekil 7.4.1 Seviye kontroluki faz arasnda (sv-buhar) arayzeyde mevcut herhangi bir cihazla, gereken seviyede ortalama arayzey salanmaldr. ekilde bir kolonun tabanndaki seviye kontrolu iin tipik bir dzenleme gsterilmitir. Pompa boaltma hatt zerinde bir kontrol vanasnn yer almas gerekir.

Basn kontrolu

PCekil 7.4.2.a. Dorudan boaltma ile basn kontroluPCekil 7.4.2.b. Youturucudan sonra youmayanlarn boaltlmasBasn kontorlu, buhar veya gaz kullanlan pek ok sistem iin gereklidir. Kontrol metodu, prosesin doasna bamldr.

Ak Kontrolu

ekil 7.4.b. Bir santrifj compresr veya pompa iin alternatif emaekil 7.4.3a. Emme-basma pompa iin ak kontroluAk kontrolu salamak iin sabit hzda alan ve yaklak sabit hacimde k basan bir kompresr veya pompabir yan gei (by-pass) kontrol kullanlmaldr.FCFCFC

Is deitiriciler

ProsesTCekil 7.5a. Bir akkan akmnn kontroluProsesekil 7.5b. By-pass kontrol soutma veya stma ortam aknn deiimi ile scaklk kontrolu konusundaki en basit dzenlemeyi gsterir.Eer, alveri iki sabit akl proses akm arasnda ise, by-pass kontrol kullanlr.TC

Kaynatc ve buharlatrc kontrolu

LCBuharTuzakekil 7.6 Buharlatrc KontrolBuharlatrclar iin sklkla seviye kontrolu kullanlr.ekilde grld gibi ak kontrolu zerindeki buharlatrcya beslenen svak hz ve kontrol edici stma yzeyine gnderilen buharn miktarn ayarlayarak seviye kontrol edilmektedir

Damtma Kolonu Kontrolu

Damtma kolonu kontrolunun temel konusu, st ve alt rnn belirli bir bileimini ve yan akmlarda bozulanlarn etkisini dzelterek temin etmektir. TCTCekil 7.7a. Scaklk deseni kontrolu. Bu dzenleme ile tepe ve dip scaklk kontrol edicileri arasnda i etkileim olurBuhar

FCOranFCekil 7.7.b. Bileim kontrolu.(Geri akma oran bir oran kontrol edici veya bir blc kutu ile, ve dip rn besleme sabit bir ak oran olarak kontrol edilmitir)FCFCOranLC

PTC

ekil 7.7.c. Dolgulu kolon diferansiyel basn kontrolu .Diferansiyel basn kontrolu, dzenli yklemede dolgulu iletimi temin etmek iin dolgulu yataklarda ska kullanlr (Bkz. ekil 7.7.c). Kolon performansn ve aksaklklar izlemek iin, ilave scaklk gstergesi veya kayt noktalar iermesi gerekir.P

Reaktr Kontrolu

Reaktr kontrolunda kullanlan ema, prosese ve reaktrn tipine bamldr.

Eer, gvenilir on-line analiz edici bulunuyor ve reaktr dinamii uygunsa, rn bileimi srekli izlenebilir ve reaktr koullar ve besleme ak istenen rn bileimi ve verimini salamak iin otomatik olarak kontrol edilir.

TCFC LCFCFCSoutucu akkanBeslemeReaktr scakl T Soutma akkan ak hz ayarlanarak kontrol edilirekil 7.8 Tipik bir geri kartrmal tank reaktr kontrol emas Seviye kontrolBasn genellikle sabit tutulur

5.9. Alarm ve gvenlik tuzaklar, ve balantlarAlarmlar, operatrlere ciddi potansiyel tehlikeleri ve proses koullarndaki sapmalar haber vermek iin kullanlr.

Anahtar cihazlar, kontrol panelleri zerindeki iitsel ve grsel alarmlar altrma da dmelere ve aktarclara balanr. Gecikme veya yantm kayb olduu yerde operatrler ile tehlikeli durumun gelimesinde rehberlik eder.

Cihaz otomatik olarak tehlikeyi nlemek iin, pompalarn durdurulmas, vanalarn kapatlmas gibi gvenlik sistemini iletmek zere bir yanltma sistemine balanr.

Bir otomatik nleme sisteminin temel bileenleri unlardr:Kontrol deikenini izlemek iin bir alglayc bulunan ve nset deeri

geildiinde bir kt sinyali salanmas2. Sinyali srcye iletmek iin bir hat, genellikle, pnomatik veya elektriksel aktarc iermesi 3. Gerekli eylemi gerekletrimek iin bir src, vanay amak veya kapamak, motorun dmesini kapatmak

TICTAHekil 7.9a. Kontrol sisteminin bir paras olarak aktarc Gvenli bir aktarc bir kontrol devresine ekil 7.9a da gsterildii gibi yerletirilebilir. Bu sistemde, yksek scaklk alarm pnomatik src zerindeki havay brakarak bir selenoid vanay altrr ve yksek scaklkta vana kapanr.

TATICTAHH ekil 7.9.b. Durdurma aktarcsnn ayrlmas Sonuta, gvenli sistem iletimi, kontrol cihaznn gvenilirliine bamldr ve potansiyel tehlikeli durumlar iin ekil 7.9.b de gsterildii gibi belli bir ayrma akatarc sistem daha pratiktir. htiya duyulan sistem iletimlerini temin etmek zere aktarc sistemin periyodik kontrolu iin hazrlk yaplmaldr. Hava