Strojně technologické schéma

Strojně technologické schéma anglicky P&ID (Piping and instrumentation diagram) je schéma používané v procesním a zpracovatelském průmyslu k zobrazení procesních zařízení, potrubí, armatur a měřicích a ovládacích členů nějakého provozu. Obvykle jsou schémata rozdělena tak, aby na jednom výkrese byl pohromadě jeden funkční celek a byly přehledně vidět vazby mezi jednotlivými členy.

Povinnost zpracovat k technologickému projektu strojně technologické schéma je dána vyhláškou ke stavebnímu zákonu 499/2006 Sb., která popisuje požadovanou dokumentaci staveb...u nejpodrobnější dokumentace k provádění stavby, část D.2 je uvedeno např. toto: "...obsahuje technologická schémata dokladující účel a úroveň navrhovaného výrobního procesu..." .

Z norem se na schémata vztahují převážně: 

• ČSN ISO 15519 - Požadavky na schémata pro zpracovatelský průmysl
• ČSN ISO 14617 - Grafické značky pro schémata
• ČSN EN ISO 10628 - Schémata pro chemický a petrochemický průmysl

Strojně technologické schéma je podrobnější než blokové schéma (Block flow diagram, BFD) a schéma toku procesu (Process flow diagram, PFD) resp. na ně přirozeně navazuje přidáváním dalších podrobností.

Blokové schéma

• Procesy jsou ve formě jednoduchých bloků s popiskem
• Bloky jsou propojeny hlavními materiálovými toky s vyznačeným směrem proudění
• Může obsahovat základní materiálové a energetické bilance

Schéma toku procesu (navíc oproti předchozímu)

• Specifikuje druhy hlavních strojů a přístrojů a jejich označení (tag) a charakteristické údaje
• Základní uzavírací nebo regulační armatury klíčové pro proces
• Základní měření a regulace (MaR) procesu

Strojně technologické schéma (navíc oproti předchozím)

• Znázorňuje technickou realizaci
• Každé zařízení, armatura i potrubní větev má svoje unikátní označení (tag) a je jednoznačně identifikovatelné
• Graficky rozlišuje typ armatury, případně i druh spoje - kohout, klapka, ventil, přírubový, přivařovací aj...
• Obsahuje podrobný popis potrubí - průměr, médium, materiál potrubí, tlakovou třídu, druh a tloušťku izolace, druh otápění, nátěrový systém, sklon, minimální rovná délka...
• Všechny odbočky, změny průměrů, potrubní třídy aj.
• Pokud se nevejde na jeden arch, obrazovku (obvykle nevejde), zobrazuje napojení na další výkresy
• Zobrazuje měřicí a akční členy vč. jejich vazeb
• Rozmístění zařízení na schématu by mělo sledovat nějakou logiku, ale pokud není poloha přímo popsaná, nemůžeme z PIDu určit rozmístění. Někdy jsou zařízení nakreslena pod sebou, např. pokud je proces ve více výškových úrovních, někdy se snaží rozmístění napodobit půdorys a jindy jsou prostě jen zařízení umístěna popořadě zleva doprava podle směru toku.
• Z P&IDu nemůžeme určit délku a směr potrubí, množství kolen, rozmístění podpěr

Tato tři schémata by měla stát na začátku každého návrhu nového procesu či jen úpravy stávajícího a současně s nimi resp. v návaznosti na ně vzniká návrh rozmístění strojů a zařízení, vedení potrubí, návrh systému měření a regulace, studie bezpečnosti a další. Poté, co je nový proces mechanicky dokončen a předán do provozu, měly by být všechny budoucí změny zaznamenány červeně do stávajících P&IDů, aby ty vždy zobrazovaly stávající stav, neboť se jedná o jeden z nejdůležitějších dokumentů stavby. Zároveň slouží jako podklad pro obrazovky v řídicím systému a na velínu.

Ačkoliv si spousta podniků osvojila svoje vlastní originální značky i popisky, je snaha strojně technologická schémata standardizovat a unifikovat, aby na nich nechyběly důležité informace a aby se v nich i člověk neznalý konkrétního provozu lehce orientoval a vyznal. Snadnost orientace v diagramu a jeho přehlednost bych vyzdvihl asi jako nejdůležitější vlastnost P&IDu, neboť k čemu vám je schéma, které je sice fakticky správně, ale vypadá jako klubko hadů, se kterým si to přišla vyřídit rozzuřená mangusta...

Symboly

Grafické symboly se v Evropě řídí převážně normami ISO 10628 a ISO 14617. Základní používané symboly jsou na obrázku níže, celkem jich je ale mnohem více... např. každý druh čerpadla má svůj vlastní symbol, každé provedení tepelného výměníku také apod. Vyčerpávající knihovnu symbolů přikládám dole pod článkem.

Označení prvků (Tagy)

Pro jednoznačné pojmenování každého zařízení, armatury a měřících a regulačních členů se užívá unikátní zkratka, tzn. že v celém závodu smí být použita jen jednou. Často je způsob značení dán historicky, takže se závod od závodu liší, ale princip zůstává zachovaný a ve zkratce je obsažen druh zařízení, číslo výrobny, souboru, poř. č. vlastního zařízení apod.

Zařízení

Značí se ve tvaru XX-YZZ A/B

XX...identifikace zařízení

Y...provozní soubor v závodu

ZZ...pořadové číslo zařízení

A/B...značení paralelních nebo redundantních zařízení

Takže např. P-101, V-305/2 ...

Měření a regulace

Nejčastěji používán systém značení dle ISO 3511-1 až 4

Název měření se umisťuje do kroužku, podle kterého poznáme, zda se jedná o místní nebo dálkové měření. Pro značení prvků se používá 2-5 písmenné označení.

Příklady:

FIC - flow indication control ... průtokoměr s vazbou na akční člen

PI - místní tlakoměr

LZAH - snímač hladiny (vidličky) s alarmem při vysoké hladině

Potrubí

Značí se obvykle ve tvaru

AA-BB-CCCCC-DD-E-FF

AA...jmenovitá světlost potrubí

BB...přepravovaná látka

CCCCC...číslo potrubní větve

DD...potrubní třída

E...druh izolace

FF...tloušťka izolace

Např. 50-ST-00242-305, 200-PL-31589-RK02-IH-50

Potrubí je ve schématu znázorněno rovnými čarami, svislost či vodorovnost na schématu v žádném případě neznamená, že je potrubí svislé nebo vodorovné i ve skutečnosti, stejně tak množství kolen ani délku ze schématu nevyčteme. Ve schématu je dobré značit směr proudění případně sklon a další doplňující informace důležité pro správnou funkci. Pořadí odboček a umístění armatur a prvků MaR (měření a regulace) musí vždy sedět. Je dobré psát do schématu velikosti hrdel aparátů, aby bylo zřejmé, zda jsou potřeba redukce. Při křížení je potřeba viditelně obloučkem nebo přerušením dát najevo, že křížící potrubí se nespojují (častá a velice matoucí chyba v používaných schématech). Není potřeba zakreslovat všechny vypouštěcí nebo odvzdušňující armatury, ale minimálně umístit poznámku.

KKS

Propracovaný způsob značení nabízí např. systém KKS (Kraftwerk-Kennzeichensystem), což je způsob původně vynalezený pro značení prvků v elektrárnách, odkud se rozšířil do celého zpracovatelského průmyslu. Jedná se o komplexní systém využívající 15-ti až 17-ti místné označení. Pro více informací doporučuji googlit.

Video:

Přílohy:

Zdroje:

https://uchi.vscht.cz/uploads/pedagogika/ChTPI/Pr03_Technolog-schemata-mereni-a-regulace_2016.pdf

https://instrumentationandcontrol.net/pid-diagram-basics-part-3-functional-identification/

https://pdf4pro.com/view/spi-2016-instrumentation-standards-1f55bb.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Piping_and_instrumentation_diagram