Alles over piping and instrumentation diagrams (P&ID's)

Een Piping & Instrumentation Diagram of P&ID toont de leidingen en gerelateerde onderdelen van een fysieke processtroom. Dit soort diagrammen wordt het meest gebruikt in de technische sector.

Functie en doel van P&ID's

P&ID's zijn van cruciaal belang voor het onderhoud en de wijziging van het proces dat grafisch wordt voorgesteld. Tijdens de ontwerpfase vormt het diagram ook de basis voor de ontwikkeling van systeemcontroleprogramma's, zoals Hazard and Operability Study (HAZOP).

Voor verwerkingsinstallaties is een P&ID een grafische weergave van

• Belangrijke leidingen en instrumenten
• Controle- en stopzettingssystemen
• Wettelijke en veiligheidsvoorschriften
• Fundamentele informatie over opstarten en werking

Wie gebruikt P&ID's, en wanneer?

P&ID's zijn een schematische weergave van de functionele verhouding van leidingen, instrumenten en systeemonderdelen, en worden gebruikt voor instrumentatie en beheer of automatisering. Een P&ID wordt gewoonlijk opgesteld door een ingenieur die een productieproces ontwerpt voor een fabriek of installatie.

Voor deze fabrieken zijn complexe chemische of mechanische stappen nodig, die met P&ID's in kaart worden gebracht om de fabriek te ontwerpen, om de veiligheid te garanderen en als referentie voor Process Safety Information (PSI) in Process Safety Management (PSM). Als er toch iets fout gaat, kan de P&ID meer inzicht bieden. P&ID's zijn onmisbaar voor wie bestaande processen wil stroomlijnen, een onderdeel gaat vervangen of het ontwerp en de constructie van een nieuwe fabriek in goede banen wil leiden. Dankzij deze documenten kunnen wijzigingen veilig en efficiënt worden gepland, met behulp van Management of Change (MOC).

P&ID's worden gebruikt door buitendienstmedewerkers, ingenieurs en operatoren om het proces en de interconnectie van de onderdelen beter te begrijpen. Ze kunnen ook nuttig zijn bij het opleiden van medewerkers en aannemers.

Waar dient een P&ID voor?

P&ID's spelen een cruciale rol in de procestechniek, om interconnectiviteit te visualiseren, maar ze tonen niet altijd specificaties. Specificaties worden meestal in aparte documenten opgenomen, maar ze zijn op veel manieren enorm nuttig en bruikbaar:

• Bij het evalueren van bouwprocessen
• Als basis voor besturingsprogrammering
• Bij het ontwikkelen van richtlijnen en normen voor werking
• Bij het produceren van documenten die het proces toelichten
• Als een gemeenschappelijke taal voor het bespreken van fabrieksactiviteiten
• Bij het creëren en implementeren van een denkwijze rond veiligheid en beheer
• Bij het ontwerpen van een theoretische inrichting van een chemische of productiefabriek
• Bij het formuleren van adviezen rond kosten, ontwerp van uitrusting en ontwerp van leidingen

Wat is het verschil tussen een Process Flow Diagram (PFD) en een Piping & Instrumentation Diagram (P&ID)?

Het heeft alles te maken met het detailniveau en de complexiteit van het ontwerp. Vereenvoudigde of theoretische ontwerpen worden Process Flow Diagrams (PFD's) genoemd. Een PFD bevat minder detail dan een P&ID en wordt meestal gebruikt als de eerste stap in het ontwerpproces, als overzicht. Wanneer de leidingen en instrumenten meer ontwikkeld zijn, worden ze weergegeven in een P&ID.

Waar is een P&ID beperkt?

P&ID's zijn grafische voorstellingen van processen, en dus zijn er ook beperkingen. Ze kunnen niet worden gebruikt als realistisch model, omdat ze niet noodzakelijk op schaal of geometrisch correct worden getekend. Er bestaat ook geen algemeen aanvaarde norm, dus kunnen ze er bij verschillende bedrijven - of zelfs binnen hetzelfde bedrijf - heel anders uitzien op basis van interne normen, het soort software dat er wordt gebruikt en de voorkeuren van de auteur. Daarom is het belangrijk om de documenten te ontwerpen en controleren die de basis vormen voor het gedetailleerde ondersteunende materiaal.

Ondersteunende documenten voor P&ID's

P&ID's zijn een schematisch overzicht, en dus zijn er bijkomende documenten nodig die de details en specificaties uiteenzetten. Hier zijn een aantal voorbeelden:

1. Process Flow Diagrams (PFD's). P&DI's ontstaan vanuit PFD's. Een PFD is een illustratie van de stappen van een proces, in de juiste volgorde. Onder andere de volgorde van handelingen, materialen of diensten die het proces binnenkomen of verlaten (input en output), beslissingen die gemaakt moeten worden, personen die betrokken zijn, de tijd die elke stap in beslag neemt en/of procesmaatregelen kunnen hierin worden opgenomen.
2. Piping Material Specifications (PMS). Hier vind je meer informatie over bouwmaterialen, afdichting, bouten, fittingen.
3. Equipment & Instrumentation Specifications (EIS). Normen en details die te uitgebreid zijn om in een P&ID te worden opgenomen, staan in de EIS, zoals omvang, richtlijnen, codes en specificaties, definities en terminologie, bouwmaterialen, ontwerpbasis, mechanisch/fabricage, garanties, testen en inspectie, documentatie en verzending.
4. Functional Requirement Specification (FRS). De FRS geeft weer hoe de fabriek of het systeem werkt. Dit document omvat onder andere de functiebeschrijving, communicatie en definitie van de omvang voor het proces.

Wat moet een P&ID bevatten?

Er zijn geen exacte normen die bepalen hoe een P&ID moet worden opgesteld, maar Process Industry Practice (PIP), een consortium van leden van de procesindustrie en engineeringsbedrijven, heeft een aantal normen voorgesteld. PIC001: Piping and Instrumentation Diagram Documentation Criteria specificeert wat een P&ID dient te omvatten.

• Mechanische uitrusting met namen en nummers
• Alle kleppen en identificatie
• Procesleidingen, groottes en identificatie
• Diverse vereisten - luchtopeningen, afvoer, speciale fittingen, bemonsteringsleidingen, enzovoort
• Permanente opstart- en spoelleidingen
• Stroomrichtingen
• Referentie interconnecties
• Controle van input en output, vergrendeling
• Seismische categorie
• Interface voor klassewijziging
• Kwaliteitsniveau
• Input annunciatie
• Invoer computer besturingssysteem
• Interfaces voor leveranciers en aannemers
• Identificatie van door anderen geleverde onderdelen en subsystemen
• Bedoelde fysieke volgorde van de installatie
• Vermogen of capaciteit van de installatie

Wat moet een P&ID niet bevatten?

De echte details kunnen beter in ondersteunende documenten worden opgenomen. Een P&ID moet helder en duidelijk zijn, niet rommelig.  Daarom laat u het volgende best achterwege:

• Isolatiekleppen voor instrumenten
• Stuurrelais
• Manuele schakelaars
• Primaire buizen en kleppen
• Druktemperatuur en stroomgegevens
• Ellebogen, T-stukken en andere standaard fittingen
• Uitgebreide toelichting

Als je software gebruikt om P&ID's te maken, kun je deze basisstappen volgen:

1. Stel je uitrustingslijst op en controleer die. Gebruik de symbolen in de bibliotheek als je zeker bent van je lijst.
2. Verbind de leidingen en uitrusting en controleer alles vervolgens met een betrouwbare collega. Doorloop het proces meerdere keren en zoek inefficiënties.
3. Deel met bijdragers.

Raadpleeg de P&ID Tutorial voor meer details en instructies.  

Basisprincipes voor de organisatie van een P&ID

Een P&ID is een belangrijk document, en moet dus logisch georganiseerd worden. Veel bedrijven hebben hun eigen normen voor de organisatie van P&ID's. Je kunt hierbij denken aan hoofdstukken van een boek of scènes in een film - blokken informatie die met elkaar in verbinding staan om samen een verhaal (of proces) te vertellen. Een P&ID moet een bondige, gemakkelijk te begrijpen illustratie zijn van alle uitrusting voor de processtroom, waarschuwingsinformatie rond gevaren, veiligheidsmaatregelen en potentiële defecten, zodat fouten tot een minimum beperkt of zelfs geëlimineerd kunnen worden. Zo kan het document de ontwikkeling van operationele en onderhoudsprocedures ondersteunen. Een P&ID vormt het storyboard van het proces - een manier om ervoor te zorgen dat wijzigingen veilig en efficiënt kunnen worden aangebracht met Management of Change.  

Verschillende soorten P&ID's

Er zijn evenveel verschillende stijlen en soorten diagrammen als er bedrijven en producten zijn. Hier zijn twee voorbeelden:

Dit voorbeeld toont een vloeistofstroomsysteem en definieert de bestaande mechanische en ontwerpconfiguraties.

Een P&ID van driefasige scheidingsvaten, die in de olie- en gassector gebruikt worden om de verschillende vloeistoffen uit putten te scheiden.

De instrumentatiesymbolen voor P&ID's zijn wel gestandaardiseerd en zijn van cruciaal belang om P&ID's te interpreteren. Instrumentatiesymbolen op diagrammen moeten voldoen aan de norm ANSI/ISA’s S5.1-1984 (R 1992). De norm S5.1 Instrumentation Symbols and Identification van de Instrumentation, Systems, and Automation Society (ISA) garandeert een consistente, systeemonafhankelijke manier om te communiceren over instrumentatie, controle en automatisering zodat iedereen het begrijpt.

ISA S5.1 definieert vier grafische elementen - afzonderlijke instrumenten, gedeelde controle/display, computerfunctie en programmeerbare logische controller - en groepeert ze in drie hoofdlocaties (primaire locatie, aanvullende locatie en extern).

• Afzonderlijke instrumenten worden weergegeven met cirkelvormige elementen. Gedeelde controle/display-elementen zijn cirkels binnen een vierkant. Computerfuncties worden aangegeven door een zeshoek, en programmeerbare logische controllerfuncties (PLC) worden getoond als een driehoek binnen een vierkant.
• Een enkele horizontale balk op een van die vier grafische elementen, betekent dat de functie zich in de primaire locatiecategorie bevindt. Een dubbele lijn wijst op een aanvullende locatie, en geen lijn betekent dat het toestel of de functie zich extern bevindt. Toestellen achter een scheidingswand of op een andere moeilijk bereikbare locatie, worden weergegeven met een horizontale stippellijn
• Binnen elk element staan er combinaties van letters en getallen, en de lettercombinaties worden gedefinieerd door de ISA-norm. De getallen worden door de gebruiker toegewezen en variëren als een bedrijf doorlopende nummering gebruikt. Sommige bedrijven koppelen het instrumentnummer aan het proceslijnnummer. Andere bedrijven kunnen ervoor kiezen om unieke en soms ongebruikelijke systemen te gebruiken.
• De eerste letter definieert de gemeten of initiërende variabelen. Voorbeelden zijn onder meer Analysis (A), Flow (F), Temperature (T), enz. waar de daaropvolgende letters uitlezings-, passieve of outputfuncties definiëren, zoals Indicator (I), Record (R), Transmit (T), enzovoort.

Hier zijn een aantal voorbeelden van P&ID-symbolen.

Apparaten

Apparaten bestaat uit diverse P&ID-eenheden die niet in de andere categorieën passen. Deze groep omvat hardware zoals compressoren, transportbanden, motoren, turbines, zuigers en andere mechanische toestellen.

Leidingen

Een leiding is een buis die vloeibare stoffen vervoert. Leidingen kunnen uit verschillende materialen worden gemaakt, inclusief metaal en kunststof. De groep leidingen bestaat uit 'one-to-many'-leidingen, meerdere leidingen, scheiders en andere soorten leidingapparaten.

Vessels

Een vat is een container die gebruikt wordt om vloeistof in op te slaan. Het kan tijdens de opslag ook de kenmerken van de vloeistof veranderen. De categorie vaten omvat tanks, cylinders, kolommen, zakken en andere vaten.

Warmtewisselaars

Een warmtewisselaar is een toestel dat ontworpen is om warmte op een efficiënte manier van verschillende oppervlakken of dragers overbrengt. Deze categorie omvat boilers, condensators en andere warmtewisselaars.

Pompen

Een pomp is een toestel dat zuigkracht of druk gebruikt om vloeistoffen te verhogen, samen te drukken of in en uit andere objecten te bewegen. Deze categorie bestaat uit zowel pompen als ventilatoren.

Instrumenten

Een instrument is een apparaat dat grootheden meet - en soms bestuurt - zoals stroming, temperatuur, hoek of druk. De groep instrumenten omvat indicatoren, zenders, opnames, regelaars en elementen.

Kleppen

Een klep regelt, richt of controleert de stroming van een vloeistof door doorgangen in een leidingensysteem te openen, te sluiten of gedeeltelijk te blokkeren. Deze categorie omvat vadometers, openingen en andere soorten kleppen.

Je kunt nog veel meer vaak gebruikte vormen en symbolen vinden in de Lucidchart P&ID-symbolenlegenda .

Er zijn veel softwaretools die u kunnen helpen bij het maken van diagrammen. Maar er zijn criteria die P&ID's efficiënter maken: de ISA-normen, gebruiksgemak, integratie met andere productiviteitstools, en niet te vergeten de mogelijkheid om samen te werken met andere teamleden en afdelingen.

Waarom is Lucidchart de beste keuze voor je P&ID's?

Gebruikers overal ter wereld creëren P&ID's en vele andere soorten diagrammen en schema's met de online Flowchart maker van Lucidchart. Dankzij de intuïtieve interface en samenwerkingsmogelijkheden, is Lucidchart het populairste alternatief voor online Visio. Lucidchart werd ontworpen om zowel krachtig als intuïtief te zijn, om aan de behoeften van ingenieurs te voldoen, zodat projecten vlot verlopen voor iedereen die bij het P&ID-proces is betrokken.

• Eenvoudig te gebruiken: Gedetailleerde diagramopties om snel en nauwkeurig te tekenen. En omdat de symbolen van Lucidchart gebaseerd zijn op de ISA S5-normen, zijn je P&ID's welkom in elke professionele context. Ingenieurs en technici zullen de gestroomlijnde online P&ID-software van Lucidchart sterk waarderen. Dankzij een eenvoudige interface, shortcuts en interactieve elementen wordt Lucidchart de perfecte P&ID-bouwer.
• Volledig geïntegreerd: Diagrammen maken past perfect in je huidige workflow. Ludidchart is geïntegreerd met G Suite, Google Drive, JIRA, Atlassian, Jive en andere populaire productiviteitstools - je kunt dus meteen aan de slag.
• Gemakkelijk samenwerken: Gebruik een van de standaard opties voor downloaden - png, jpg, pdf, vdx - of sla het diagram op een beveiligde webpagina op. Je diagram kan ook op elke HTML-website worden ingebed. Met onze cloud-gebaseerde tool kunnen bijdragers samenwerken aan gedetailleerde en nauwkeurige documenten. Bespaar tijd en energie, en gebruik Lucidchart om je diagram al in een vroeg stadium te schetsen. Werk met klanten, ingenieurs en designers samen in real-time, inclusief groepschat en opmerkingen.
• Visio importeren/exporteren: Gebruikt je team nog steeds Microsoft Visio om Piping & Instrumentation Diagrams te maken? We bieden dezelfde vormen, maar met een veel kleiner prijskaartje. Importeer je oude Visio-documenten in Lucidchart - je kunt ze meteen bewerken.

Deze use case toont de waarde van Lucidchart - voor iedereen

Een belangrijk feit: Lucidchart kan helpen de aarde te redden. Het ballastwater van schepen is vreselijk voor het milieu. Bij het lozen komen er meestal uitheemse diersoorten in het ecosysteem terecht, wat ernstige ecologische en economische schade kan veroorzaken.

Ontdek hoe de P&ID's van Lucidchart onze oceanen en waterwegen gezond kunnen houden.