P&ID (نمودار لوپ و ابزار دقیق) یک تصویر شماتیک از رابطه عملکردی لوپ، ابزار دقیق و اجزای تجهیزات سیستم مورد استفاده در زمینه ابزار دقیق و کنترل یا اتوماسیون صنعتی است. P&ID اتصالات بین دستگاه ها، لوپ و سایر تجهیزات فرآیند را نشان می دهد. P&ID را می توان توسط مهندسانی که فرآیند تولید یک کارخانه را طراحی می کنند ایجاد کرد. از P&ID می توان برای ایجاد مدلی از فرآیند استفاده کرد که می تواند برای بهینه سازی فرآیند یا عیب یابی مشکلات استفاده شود. P&ID همچنین می تواند برای آموزش اپراتورها در یک فرآیند جدید استفاده شود از این رو روش درست خواندن نمودار P&IDبسیار اهمیت دارد. P&ID را می توان با استفاده از بسته های نرم افزاری مختلف مانند اتوکد یا PTC Creo ایجاد کرد. P&IDها همچنین می توانند به صورت دستی با استفاده از قلم و کاغذ ایجاد شوند. P&IDها معمولاً شامل اطلاعات زیر میشوند:
نماد های ولو P&ID
P&ID بسته به اندازه و پیچیدگی فرآیند میتوانند بسیار پیچیده باشند. P&ID ها می توانند ساده باشند، مانند ترسیم یک صفحه ای از یک فرآیند کوچک، یا می توانند بسیار پیچیده باشند، مانند ترسیم چند صفحه ای از یک فرآیند بزرگ.
P&ID باید با نقشه های مهندسی دیگر، مانند نمودارهای جریان فرآیند (PFD) و نمودارهای لوله کشی و ابزار دقیق (P&ID) سازگار باشد. P&IDها باید مرتباً بررسی و به روز شوند تا از دقت و سازگاری اطمینان حاصل شود. P&ID را می توان با استفاده از نرم افزارهای مختلف از جمله Microsoft Visio، Autodesk AutoCAD و PTC Creo ایجاد کرد.
خواندن صحیح نمودار P&ID یکی از مهمترین مهارتها در حوزه مهندسی فرایند و نگهداری صنعتی است و هر مهندسی که با سیستمهای نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه یا صنایع سنگین کار میکند باید بتواند آن را با دقت تحلیل کند. این نمودارها نقشهای دقیق از تجهیزات، خطوط لوله، ابزار دقیق، ولوها و ارتباطات کنترلی هستند و برای درک درست آنها لازم است ابتدا با نمادهای استاندارد ISA و نحوه نمایش هر تجهیز آشنا شوید. یکی از اولین مراحل در خواندن P&ID، تشخیص برچسبها یا تگهای ابزار دقیق است که معمولاً از چند حرف و عدد تشکیل شدهاند و نوع تجهیز، عملکرد و شماره حلقه کنترلی را مشخص میکنند. برای مثال حروفی مانند T، P، F و L به ترتیب بیانگر دما، فشار، جریان و سطح هستند و ترکیب آنها با حروف عملکردی مانند I (اندیکیتور)، C (کنترلر) یا T (ترانسمیتر) معنی کاملی را ارائه میدهد. مرحله دیگر، تشخیص مسیر جریان سیال در خطوط مختلف است که در نمودار با ضخامت، جنس یا نوع خط متفاوت نمایش داده میشود و باید بتوانید مسیر جریان ورودی، خروجی، بایپس یا خطوط تخلیه را دنبال کنید. درک صحیح از نحوه عملکرد ولوها نیز اهمیت زیادی دارد؛ زیرا هر نوع ولو مانند Gate، Globe، Check یا Control Valve با سمبل خاصی نمایش داده میشود و نوع محرک آن مانند پنوماتیک یا الکتریکی نیز باید تشخیص داده شود. همچنین در نمودار P&ID معمولاً حلقههای کنترلی با خطوط نقطهچین یا خط-نقطه نمایش داده میشوند و ارتباط بین سنسور، کنترلر و عنصر نهایی کنترل باید دقیقاً دنبال شود تا معلوم شود هر حلقه چگونه کار میکند. توجه به Safety Instrumented Functions مانند interlockها و ESDها نیز بسیار حیاتی است، زیرا این بخشها مستقیماً با ایمنی فرایند در ارتباط بوده و معمولاً با نمادهای هشدار، لیمیت سوئیچها و شیرهای قطع اضطراری مشخص میشوند. یکی دیگر از نکات مهم، درک تفاوت بین نمودار PFD و P&ID است؛ زیرا بسیاری افراد در ابتدا این دو را اشتباه میگیرند، در حالی که P&ID جزئیات بسیار بیشتری در مورد تجهیزات، سایز لولهها، کلاس فشار و ابزار دقیق ارائه میدهد. هنگام مطالعه P&ID باید همیشه از بالا به پایین، از کلیات به جزئیات و از تجهیزات اصلی به ابزار دقیق حرکت کنید و در نهایت ارتباط هر بخش را با سیستم کنترل بررسی نمایید. تجربه نشان میدهد که بهترین روش تسلط بر این نمودارها، تمرین با نمونههای واقعی و تحلیل آنها در کنار بررسی Manual تولیدکنندگان تجهیزات است تا بتوان مفاهیم روی کاغذ را با عملکرد واقعی سیستم تطبیق داد. با رعایت این اصول، نمودارهای پیچیده P&ID به ابزاری قابلفهم و بسیار کاربردی تبدیل میشوند که در طراحی، تعمیرات، ایمنی و بهرهبرداری نقش اساسی ایفا میکنند.
نمودارهای پایپینگ و ابزار دقیق (P&ID) در مراحل توسعه و طراحی فرایندهای شیمیایی، فیزیکی، الکتریکی و مکانیکی تهیه میشوند. در یک P&ID همه چیز، از نمادهای شیرهای توپی (Ball Valve) گرفته تا خطوط ارتباطی، گنجانده میشود تا مسیر و ساختار صحیح برای نصب سیستم کنترل فرایند مشخص گردد.
در این مقاله، برخی از رایجترین نمادهای شیرها در P&ID، خطوط فرایندی، اتصالات انتهایی و سایر اجزای مهم را بررسی میکنیم. پیش از ادامه، میتوانید نسخهای از نمادهای شیرهای مورد بحث در این مطلب را دریافت کنید.
یک P&ID نمایش تصویری دقیق و جزئی از یک سیستم فرایندی است. در P&ID از نمادهای استانداردی استفاده میشود که موارد زیر را مشخص میکنند:
نمادهای این اجزا به مقیاس رسم نمیشوند و هدف آنها نمایش دقیق ابعاد واقعی نیست. همچنین ممکن است برای ارائه جزئیات بیشتر، در کنار نمادها از کلمات، حروف و اعداد استفاده شود.
در ادامه، نمونهای از یک P&ID برای یک فرایند تبادل حرارت (Heat Exchange Process) نشان داده شده است.
نمودار پایپینگ و ابزار دقیق (P&ID)
هدف از یک P&ID نمایش فرایند یک سیستم است. این نمودارها در طراحی و نگهداری فرایندهای تولیدی مورد استفاده قرار میگیرند و برای عیبیابی و پایش فرایند اهمیت بسیار زیادی دارند.
از آنجا که P&IDها به مقیاس رسم نمیشوند، نباید از آنها بهعنوان نقشه یا پلان فیزیکی سیستم استفاده کرد.
اغلب P&ID با نمودار جریان فرایند (PFD – Process Flow Diagram) اشتباه گرفته میشود. با این حال، PFD نمایی کلیتر و سطح بالاتر از یک فرایند ارائه میدهد و جزئیات آن به اندازه P&ID نیست.
انجمن بینالمللی اتوماسیون (ISA) استاندارد ANSI/ISA-5.1-2009 را تدوین کرده است که روش صحیح استفاده از نمادها در P&ID را تعریف میکند.
اگرچه این استانداردها وجود دارند، ممکن است در صنایع یا شرکتهای مختلف، برخی نمادها با تفاوتهایی نمایش داده شوند. با این حال، از آنجا که تمامی اجزای موجود در P&ID برای شناسایی بیشتر دارای متن یا شماره هستند، داشتن درک پایهای از نمادها معمولاً کافی خواهد بود.
در P&ID از نمادهای پایه برای مشخص کردن عملکرد هر جزء در فرایند استفاده میشود.
این نمادها در دستههای زیر قرار میگیرند:
یک شیر دو راهه با عملکرد قطع و وصل (On/Off) توسط دو مثلث متساویالاضلاع که رأس آنها به سمت یکدیگر قرار گرفته است نمایش داده میشود. انواع مختلف شیرهای دو راهه با استفاده از انواع متفاوت خطوط از یکدیگر متمایز میشوند. جهت جریان نیز توسط یک پیکان در انتهای خط مشخص میشود.
نماد شیرهای دو راهه (۲-Way Valves)
رایجترین شیرهای دو راهه که در P&ID نمایش داده میشوند عبارتاند از:
نماد انواع ولوهای دو راهه
اگر به دنبال نوع خاصی از شیر توپی هستید، میتوانیم در یافتن قطعات مناسب برای پروژه شما کمک کنیم.
برای شیرهای چندمسیره (Multi-Port)، مثلثهای بیشتری به نماد شیر اضافه میشوند. شیرهای L-Port و T-Port با استفاده از خطوطی در داخل نماد شیر توپی نمایش داده میشوند. مسیر جریان نیز توسط پیکانهای کوچک در کنار نماد مشخص میشود.
نماد ولوهای چند مسیره
انواع دیگر شیرها نیز با نمادهای اختصاصی نمایش داده میشوند.
نماد دیگر ولوها
نوع تحریک یا عملکرد عملگر (Actuation) با خطوطی که از مرکز نماد شیر خارج میشوند نمایش داده میشود. برای شناسایی دقیقتر، یک نماد کوچک جداگانه در بالای این خط قرار میگیرد. عملگرهای الکتریکی (Electric) و هیدرولیکی (Hydraulic) معمولاً با حروف اختصاری مشخص میشوند.
عملگرهایی که دارای قابلیت Failsafe هستند، با یک خط و پیکان نمایش داده میشوند که یا به سمت شیر اشاره میکند (Failsafe Closed) یا از آن دور میشود (Failsafe Open). این وضعیتها همچنین ممکن است با حروف FC (Fail Closed) یا FO (Fail Open) مشخص شوند.
نماد عملگرها یا actuatorها
نوع اتصال یک شیر (فلنجی، رزوهای، جوشی یا سوکت ولد) با استفاده از خطوط عمود، دایرهها و مربعها نمایش داده میشود.
برای مثال، خطوط عمود در اتصال فلنجی نشان میدهند که شیر بدون تأثیر بر لوله قابل جداسازی است. دایرههای توخالی نشاندهنده اتصالات رزوهای موقت هستند، در حالی که مربعهای توپر اتصالات جوشی دائمی را نشان میدهند. اتصالات سوکت ولد (Socket Weld) نیز با مربعهای توخالی نمایش داده میشوند.
نماد اتصالات انتهایی
لولهها، تیوبها و شیلنگها با سبکهای مختلف خطوط نمایش داده میشوند. هر خط با یک شماره مشخص میشود که اطلاعاتی درباره کلاس تجهیز، اندازه، عایقکاری و سایر مشخصات را در بر دارد.
اگر دو لوله از روی یکدیگر عبور کنند اما به هم متصل نباشند، میتوان در نقشه با ایجاد شکست در یکی از خطوط یا افزودن یک قوس، این موضوع را نشان داد.
نماد خطوط فرایندی
برای انتقال اطلاعات بین اجزا، در P&ID از نمادهای مخصوص هر نوع سیگنال استفاده میشود.
نماد خطوط سیگنال
مخازن ذخیرهسازی، درامها و ظروف فرایندی با استفاده از نمادهای استاندارد مخصوص نمایش داده میشوند.
نماد مخازن
بلوئرها (Blowers)، سیستمهای تخلیه دود و گاز (Fume Exhausters)، کمپرسورهای هوا، فنهای فشاری و تجهیزات مشابه با گونههای مختلفی از نمادهای استاندارد نمایش داده میشوند.
نماد پمپها، فنها و کمپرسورها
ابزارهای اندازهگیری و کنترل ــ مانند حسگرها، ترانسمیترها و اندازهگیرها ــ برای اندازهگیری، ثبت و کنترل بخشهای مختلف فرایند به کار میروند. در P&ID این تجهیزات با اشکال گوناگون نمایش داده میشوند تا نوع ابزار و نحوه اتصال آن مشخص شود.
نماد شکل ها
همچنین از خطوط افقی برای مشخص کردن محل نصب ابزار و میزان دسترسی به آن استفاده میشود. برای مثال، این خطوط نشان میدهند که ابزار در محل فرایند نصب شده، روی پنل کنترل قرار دارد یا در محلی دور از دسترس اپراتور واقع شده است.
نماد شکل ها ۲
برای ارائه اطلاعات بیشتر، میتوان از حروف و اعداد در داخل نمادها استفاده کرد. این اطلاعات میتوانند مشخص کنند چه کمیتی اندازهگیری میشود و چه عملکردی با آن اندازهگیری مرتبط است.
در یک تگ میتوان حداکثر از ۵ حرف استفاده کرد:
پس از این حروف، یک شماره حلقه (Loop Number) قرار میگیرد که محل و عملکرد ابزار را مشخص میکند.
برای مثال، در تگ FT-028:
به تمامی تجهیزاتی که در یک حلقه کنترلی یا عملکرد مشابه قرار دارند، یک شماره توالی مشترک اختصاص داده میشود.
نماد FT
شرکت فریان سازان پیشرو تولید، توزیع و پشتیبانی مجموعه کاملی از طراحی و اجرای نقشه های P&ID را انجام میدهد. برای کسب اطلاعات بیشتر یا گفتگو با یک متخصص، میتوانید با این شرکت تماس بگیرید.
هدف از نمودار لولهکشی و ابزار دقیق (P&ID)، ارائه یک نمایش تصویری دقیق از یک سیستم فرایندی است که نشان میدهد تجهیزات، ابزارها و خطوط لوله چگونه به یکدیگر متصل شده و کنترل میشوند.
از آنجا که این نمودارها به مقیاس رسم نمیشوند، هدف آنها تنها نمایش نحوه عملکرد سیستم است و برای ارائه ابعاد دقیق طراحی نشدهاند.
تفاوت اصلی بین نمودار جریان فرایند (PFD) و P&ID در میزان جزئیات است.
یک PFD نمایی کلی از فرایند ارائه میدهد و تجهیزات اصلی و مسیر کلی جریان مواد را نشان میدهد. در مقابل، P&ID جزئیات کاملتری شامل تمام خطوط لوله، ابزار دقیق، سیستمهای کنترلی، خطوط سیگنال و مشخصات تجهیزات را نمایش میدهد.
اگرچه استاندارد ANSI/ISA-5.1-2009 چارچوب مشخصی برای استفاده از نمادها در P&ID تعیین کرده است، اما ممکن است بین صنایع و شرکتهای مختلف تفاوتهایی در نحوه نمایش برخی نمادها وجود داشته باشد.
با این حال، از آنجا که تمامی اجزا با حروف و اعداد نیز برچسبگذاری میشوند، آشنایی با نمادهای استاندارد برای تفسیر اکثر P&IDها کافی خواهد بود؛ حتی اگر تفاوتهای جزئی وجود داشته باشد.
شمارههای تگ در P&ID ترکیبی از حروف و اعداد هستند که به ابزارها اختصاص داده میشوند و مشخص میکنند چه چیزی اندازهگیری میشود و ابزار در کجا قرار دارد.
یک تگ میتواند حداکثر شامل پنج حرف باشد:
پس از این حروف، شماره حلقه (Loop Number) قرار میگیرد که محل تجهیز در سیستم را مشخص میکند.
برای نمونه ، FT-028 به معنی یک Flow Transmitter در موقعیت یا توالی ۰۲۸ است.
در P&ID، شیر توپی با دو مثلث متساویالاضلاع که رأس آنها به سمت یکدیگر قرار گرفته است نمایش داده میشود و شکلی شبیه ساعت شنی افقی ایجاد میکند.
یک دایره کوچک در مرکز نماد، گوی (Ball) داخل شیر را نشان میدهد.
نوع عملگر (دستی، پنوماتیکی یا الکتریکی) نیز با یک خط و نماد مربوطه که از مرکز شیر خارج میشود مشخص میگردد.
در شیرهای چندمسیره (Multi-Port)، برای نمایش مسیرهای اضافی جریان، مثلثهای بیشتری به نماد افزوده میشود.
