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Les schémas P&ID

P&ID pour Piping and Instrument Diagram.
Aussi nommé en français Schéma TI pour Tuyauterie et Instrument ou Plan de Circulation des Fluides Instrumenté.

 Exemple de schéma P&ID
Exemple de schéma P&ID

Réalisé avec le logiciel "Dia" et la bibliothèque de formes "ProcesssDia"
Le schéma P&ID est la représentation la plus complète d'une installation. C'est le principal outil de communication dans de nombreuses activités d'analyse, de développement, de construction ou de maintenance. C'est en particulier le schéma de base pour toutes les analyses de risque. Il est donc très important qu'il soit rigoureusement fidèle à la réalité.
Lors d'un projet de construction, il est réalisé avant la construction physique, et il est important de vérifier que la réalisation correspond bien à ce qui était indiqué sur le P&ID.
Tout au long de la vie de l'installation toute modification doit impérativement être reportée sur le P&ID afin de lui conserver son label "tel que construit".

Ce que doit contenir impérativement un P&ID:

 - tous les équipements y compris les rechanges installées et les équipements fonctionnant en parallèle
 - toutes les tuyauteries des fluides du procédé et leurs connexions dans un ordonnancement fidèle à la réalité
 - le repère de chaque tuyauterie avec l'indication de son diamètre et la classe à laquelle elle appartient si des classes ont été définies
 - la position exacte des changements de classe de tuyauterie
 - la pente de la tuyauterie (sens et valeur) si c'est une exigence importante
 - tous les raccordements aux fluides utilité
 - tous les accessoires de tuyauterie présents (vannes, clapets, soupapes, organes de mesure, bouchons, brides pleines, ...), dans la position par rapport aux autres éléments et aux connexions, strictement conforme à la réalité.
 - toutes les boucles de régulation et tous les automatismes, avec leur repère conforme à leur désignation dans le système de conduite, éventuellement représentés de manière simplifiée
Toutes ces informations ne doivent être présentes qu'une seule fois sur l'ensemble des schémas d'une installation.
Dans le but de ne pas surcharger un schéma, un équipement demandant beaucoup d'espace peut être fractionné sur plusieurs schémas, mais sans jamais générer plusieurs représentations d'un même élément. Ainsi pour une colonne de distillation, il est fréquent de représenter séparément le haut et lebas de l'équipement ainsi que tous les éléments associés.

Ce qu'il peut être utile de trouver sur un P&ID:

 - les caractéristiques principales des équipements principaux (volume, conditions de calcul, matériau de construction, ...)
 - l'élévation des équipements

Ce qu'il n'est pas recommandé de représenter

 - les élévations relatives des équipements les uns par rapport aux autres
 - les longueurs et les cheminements des tuyauteries
 - les réseaux de fluide utilité, de purge, de drains, de torche, ... qui feront l'objet de P&ID dédiés

Equipements

Tous les piquages et raccordements devant être représentés de manière exhaustive et repérables sur le terrain, les équipements doivent souvent être représentés de manière réaliste.
Sont rassemblées dans un tableau, les caractéristiques principales:
 - dimensions géométriques (diamètre, hauteur, volume)
 - les conditions de calcul (pression, température)
 - les matériaux de construction
 - le poids

Eléments de tuyauterie

Outre les tuyauteries elles-mêmes, doivent être représentés de manière exhaustive:
 - les vannes et autres moyens d'obturation
 - les soupapes et disques de rupture
 -

Instrumentation

La symbolisation de l'instrumentation et des régulations est décrite dans la norme NF E 04-203. Elle reprend l'essentiel des normes internationales qui sont pour la plupart d'origine anglo-saxonne et en particulier la norme américaine ISA 5.1. C'est pourquoi les symboles alphabétiques trouvent leur origine dans la langue anglaise.
Les éléments d'instrumentation et de régulation sont représentés sur les schémas par des cercles dans lesquels sont insérés:
 - une série de lettres signifiant sa fonction (ex: PDIC pour un indicateur et régulateur de pression différentielle)
 - des numéros servant de repère
Exemple:
11-FRC-1234
avec:
11: numéro de l'atelier de production
FRC: régulateur de débit avec enregistrement
1234: repère de la boucle de régulation

Principaux symboles

Symbole Signification Illustration
Elément monofonction, disposé sur l'installation, sans report d'information vers le poste de conduite
Elément monofonction, disposé sur le poste de conduite, avec information visible de l'opérateur
Elément multifonction, disposé sur l'installation, sans report d'information vers le poste de conduite
Elément multifonction disposé sur le poste de conduite, avec information visible de l'opérateur

L'information reportée au poste de conduite, n'est pas immédiatement accessible à l'opérateur (visible en galerie technique, poste secondaire, ...)


Elément multifonction traité sur un automate secondaire, qui peut être un automate de sécurité.
Indicateur lumineux
Le mode de transmission de l'information n'est pas encore défini. Normalement présent que sur un PFD.
Transmission pneumatique du signal. La norme avant les années 1970. Aujourd'hui réservé aux commandes d'actionneurs.
Transmission électrique du signal (4-20 mA par exemple). Le plus fréquent.
Transmission par réseau numérique entre deux modules ou deux fonctions d'un même système de conduite.
Fréquent sur les unités les plus modernes.
Transmission par réseau numérique entre deux systèmes de conduite ou automates
Transmission sans fil (wifi, radio, ...)
Transmission par un liquide tampon enfermé dans un capilaire (entre un capteur et un transmetteur par exemple). Permet de préserver le transmetteur de conditions agressives (corrosion, haute température, ...)
Transmission par un liquide. Sur une machine, permet d'utiliser un fluide disponible (lubrifiant par exemple) pour transmettre une commande ou une mesure.

Accessoires de tuyauterie

Tuyauterie tracée pour maintien en température
Instrument tracé
Diaphragme pour isoler un instrument du procédé


Clapet anti retour (la flèche indique le sens de passage normal)
Filtre en Y
Purgeur

Changement de diamètre
 - centré
 - excentré
Bouchon vissé
Raccordement pour flexible

Vannes

Vanne générique
Vanne à boule
Vanne à boisseau conique
Vanne papillon
Joint à lunette
Soupape de sécurité à ressort
Disque de rupture protégeant contre:
(a) les surpressions
(b) la mise sous vide
Actionneur à solenoïd (commande électrique tout ou rien)
La détection d'un niveau bas (LSL*11) provoque la fermeture de la vanne de réglage FV*01 en agissant sur l'électrovanne sur le circuit d'alimentation en air de l'actionneur. Le mouvement de l'électrovanne provoque la décompression de l'actionneur, faisant prendre à la vanne de réglage sa position par manque d'air (fermée).
Actionneur linéaire, à ressort et membrane.
Souvent pour la commande tout ou rien de vannes rotatives.
Vanne automatique à diaphragme
(FC) ferme par manque d'air
(FO) ouvre par manque d'air
(FL) reste en position par manque d'air
Vanne automatique à diaphragme sans positionneur; l'actionneur reçoit une pression d'air proportionnelle à la valeur de sortie du régulateur
Vanne automatique à diaphragme avec positionneur; la pression de l'air que reçoit l'actionneur est réglée par le positionneur afin que la position de la vanne soit en rapport avec la valeur de sortie du régulateur.

Régulateur de la pression amont
Régulateur de la pression aval

Fonctions

           
Symbole de fonctionValeur du signal de sortie
Σsomme algébrique des entrées
Σ/nmoyenne algèbrique des valeurs des entrées
Δdifférence algèbrique des valeurs de deux entrées
×produit de deux entrées
÷quotient de deux entrées
racine de l'entrée (carrée ou autre)
Kproportionnelle à l'entrée
-Kinversement proportionnelle à l'entrée
varie avec l'amplitude et la durée de l'entrée
d/dtproportionnelle à la vitesse de variation de l'entrée
ƒ(x)varie selon une fonction particulière de l'entrée
ƒ(t)varie selon une fonction particulière du temps
"entrée"/"sortie"conversion de signal:
A: analogiqueH: hydraulique
B: binaireI: courant électrique
D: digitalO: électromagnétique
E: tension électriqueP: pneumatique
F: fréquenceR: résistance électrique
>égale à la valeur la plus grande des entrées
Mégale à la valeur du milieu de trois entrées
<         égale à la valeur la plus petite des entrées
la plus petite des valeurs entre l'entrée ou une limite haute
la plus grande des valeurs entre l'entrée ou une limite basse 
+la valeur d'entrée augmentée d'une valeur arbitraire
la valeur d'entrée diminuée d'une valeur arbitraire
Hchange d'état quand l'entrée est supérieure à une valeur arbitraire
Lchange d'état quand l'entrée est inférieure à une valeur arbitraire
HLchange d'état quand l'entrée est supérieure à une valeur arbitraire, ou inférieure à une autre valeur arbitraire
Asignal analogique variable généré manuellement ou automatiquement
Bsignal binaire (on/off) généré manuellement ou automatiquement
Tvaleur d'une entrée sélectionnée par l'action d'un signal extérieur



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