Gli impianti industriali

Transcript

1 Products Solutions Services Gli impianti industriali Facoltà di Ingegneria, Università degli Studi di Bologna DIEM - Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meccaniche, Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia Slide 1

2 Gli impianti industriali Slide 2

3 Gli impianti industriali Slide 3

4 I componenti degli impianti Agitatori Pompe Caldaie Precipitatori Coclee Reattori Compressori - Soffianti Rotocelle Elevatori a tazze Scambiatori di calore Evaporatori Separatori - Cicloni Filtri Forni Serbatoi Sili Tramogge Vasche Miscelatori Tubi Mulini Valvole Nastri trasportatori Ventilatori Slide 4

5 L impianto: com è costituito Slide 5

6 L impianto: com è costituito Slide 6

7 Il P&I Il Piping and Instrumentation Diagram o Process and Instrumentation Diagram (abbreviato P&ID o P&I), in inglese anche engineering flow-sheet o engineering line diagram, in italiano spesso nominato schema di marcia o schema meccanico, è un disegno che mostra le interconnessioni tra le apparecchiature di un processo, il sistema delle tubazioni di interconnessione e la strumentazione utilizzata per il controllo del processo stesso. Slide 7

8 Il ruolo del P&I I simboli impiegati per descrivere la strumentazione sono a volte conformi agli standard della Instrumentation, Systems, and Automation Society (ISA), Standard S5; data però la necessità di realizzare degli schemi quanto più possibile aderenti alla realtà impiantistica, si tende ad evitare uno schematismo eccessivo. Altri standard utilizzati per la rappresentazione del P&ID sono la BS 1646 (British Standards Institution) e la DIN (Deutsches Institut für Normung). Il P&ID riveste un ruolo fondamentale nelle fasi di manutenzione e modifica del processo descritto, in quanto descrive in maniera puntuale la sequenza fisica (ovvero le interconnessioni) delle apparecchiature e dei sistemi. Inoltre il P&ID viene utilizzato in fase di progettazione per sviluppare gli schemi di controllo del processo, e permette la successiva fase di investigazione a fini operativi e di sicurezza, nella quale ad esempio si inseriscono gli studi HAZOP (Hazards and Operability). Slide 8

9 Contenuto del P&I In un P&ID sono rappresentati: apparecchiature meccaniche, con relativa identificazione tutte le valvole del processo, con relativa identificazione tubazioni (piping), con indicate le dimensioni e relativa identificazione spurghi, drenaggi, linee per campionamento, raccorderia direzione dei flussi di massa interconnessioni tra i sistemi strumentazione di controllo, con relativa identificazione Slide 9

10 Simboli delle apparecchiature in un P&ID Slide 10

11 Indicazioni sulla funzione degli strumenti nel P&I Per identificare la strumentazione di controllo in un P&ID si utilizza in genere il simbolo di un cerchietto diviso in due parti: nella parte superiore è indicata una sequenza di poche lettere, che specificano la funzione dello strumento, nella parte inferiore è indicato un numero per differenziare tutti gli strumenti aventi la stessa funzione. (Tag Number) Nella tabella della slide seguente sono indicate le abbreviazioni per indicare la funzione degli strumenti, in conformità agli standard BS 1646 del Slide 11

12 Indicazioni sulla funzione degli strumenti nel P&I Proprietà misurata Indicatore Registratore Controllore Indicatore e controllore Registratore e controllore Portata (Flow rate) F FI FR FC FIC FRC Livello (Level) L LI LR LC LIC LRC Pressione (Pressure) P PI PR PC PIC PRC Analisi qualità (Quality) Q QI QR QC QIC QRC Radiazione (Radiation) R RI RR RC RIC RRC Temperatura (Temperature) T TI TR TC TIC TRC Peso (Weight) W WI WR WC WIC WRC Altra proprietà, specificata in una nota X XI XR XC XIC XRC Slide 12

13 Indicazioni sulla funzione degli strumenti nel P&I Slide 13

14 I misuratori convenzionali Slide 14

15 I misuratori convenzionali Slide 15

16 Indicazioni sulla funzione degli strumenti nel P&I A queste combinazioni di lettere si può aggiungere: A per indicare un allarme, preceduta da H (High), HH (Very High), L (Low) o LL (Very Low) a seconda che l'allarme intervenga se i valori misurati sono maggiori o minori dei valori limiti (ad esempio HPA: allarme per pressione sopra il valore limite). I valori HH e LL sono usati solo in presenza di un valore H o L per distinguere due soglie di intervento. D per indicare una differenza o un differenziale (ad esempio PDI: indicatore di pressione differenziale). F come seconda lettera per un rapporto (ad esempio FFC: controllore di rapporto di portate). T per indicare la funzione di trasmettitore (ad esempio TT: trasmettitore di temperatura). Slide 16

17 Compiti di uno strumento di misura Analisi Interfacce Livello Temperatura Pressione Portata Slide 17 Interfacce PLC

18 Compiti di uno strumento di misura Si interfaccia meccanicamente al processo e elettricamente al sistema di controllo. Ha la parte sensibile a contatto con il processo/prodotto. Trasforma una o più grandezze fisiche in una o più grandezze elettriche che rappresentano variabili ingegneristiche. Trasmette l informazione mediante segnale elettrico normalizzato: analogico (4 20 ma) digitale (Fieldbus) Slide 18

19 Segnali normalizzati Segnali pneumatici 3 15 psi (0,21 1,03 bar) Segnali analogici 0 20 ma p.e A 4 20 ma (Hart) p.e K Slide 19

20 Segnali normalizzati Segnali digitali Contatti di relè n.a. (normalmente aperto) o n.c. (normalmente chiuso) Protocollo Hart Bus di campo (Fieldbus) Profibus PA Profibus DP Profinet Foundation Fieldbus. Slide 20

21 Scopi della misura Conoscere Livello: giacenza, disponibilità di materiali, fasi di caricamento Portata: contabilizzare, verificare Controllare Una reazione chimica, termica (forni, cottura, fusione, trattamenti termici), chimico/termica (distillazione, frazionamento), processi meccanici (frantumazione, macinazione) Dosare: trasferire un prodotto, miscelare, preparare una ricetta, riempire un contenitore Sicurezza Non superare valori pericolosi di pressione, temperatura, livello Non miscelare o non far venire a contatto prodotti pericolosi Slide 21

22 I criteri che portano alla scelta di uno strumento vantaggi e svantaggi di una specifica tecnologia di misura; qual è la tecnologia più idonea per realizzare una specifica misura; che cosa può influenzare la misura e la scelta di uno strumento; come selezionare lo strumento in funzione: Accuratezza attesa Perdita di carico accettabile Turn-down atteso Misura in massa, diretta o calcolata Condizioni d installazione Insensibilità ai depositi Misura senza contatto Ridotto carico manutentivo Slide 22

23 Fattori che influenzano la selezione del sistema di misura Massa o Volume Stato di aggregazione: Conducibilità elettrica solido o liquido o gas Omogeneità Viscosità Disturbi Abrasione Temperatura Corrosione Angolo di riposo Perdita di carico accettabile Il sistema di misura migliore Densità Pressione Tubo/Recipiente Costante dielettrica Accuratezza attesa Slide 23 Profilo idraulico Permeabilità Campo di misura Turn-down

24 Strumentazione per la separazione latte - grasso Flo w mea suring mi lk Control valve Stand ardised milk Flo w mea suring cre am Control va lve Separator Control valve Stand ardised cream Full cream milk Slide 24 Volume and densit y measurement

25 Strumentazione per la separazione latte - grasso Misura densità e concentrazione di grasso nel latte Soluzione: Promag 53H Promass 83F Benefit: Compattezza dell installazione Elevata precisione Stabilità e ripetibilità del processo Slide 25

26 L importanza di una misura, precisa Se non lo puoi misurare non lo puoi neanche migliorare. William Thomson Barone di Kelvin Slide 26

27 Esempio reattore controllato da strumentazione e PLC I Quaderni del GISI: Strumentazione di misura e controllo nelle applicazioni industriali Slide 27

28 Qualche esempio Slide 29

29 Qualche esempio Slide 30

30 Qualche esempio Slide 31

31 Qualche esempio Slide 32