-چکیده مقاله

تمام پروژه های مهندسی دارای مدارکی هستن که بعنوان اسناد اصلی پروژه در نظر گرفته می شوند. مهندسین حوزه های مختلف از جمله مهندسین شیمی، مکانیک، ابزار دقیق، متالورژ و ... برای فعالیت در بخش مربوط به خودشان در پروژه لازم است با این مدارک آشنایی داشته باشند. این مدارک از ابتدای هر پروژه تا انتها و حتی بعد از بهره برداری وجود دارند. دو مورد از نقشه های مهم صنایع پتروشیمی که تقریبا تمام دیسیپلین ها از مهندسین شیمی و فرآیند گرفته تا حتی مهندسین عمران با آن سر و کار دارند، نقشه های PFD و P&ID هستند.

آشنایی با این مدارک و مهارت کار با آنها از مزیت های مهم برای جذب در بازار کار محسوب می شود. لازم نیست حتما در یک واحد پتروشیمی یا پالایشگاه مشغول به کار باشید، حتی اگر بعنوان مهندس در یک شرکت تولید تجهیزات فرآیندی مانند پمپ، کمپرسور، توربین، مبدل و ..... فعالیت دارید. یکی از مدارک مهمی که باید آشنایی داشته باشید تا بتوانید برای کارفرما ارسال کنید نقشه های P&ID هستند.

P&ID چیست؟

دیاگرام پایپینگ و ابزار دقیق (Piping and Instrumentation Diagram) یا به اختصار P&ID ، یک نقشه واضح و دقیق از طرح فرآیندی است که شامل تجهیزات پایپینگ و تجهیزات فرآیندی و ابزار دقیق ماشین آلات کنترلی مربوط به آنها می شود. این دیاگرام جریان پایپینگ و فرآیند کلی را به همراه اجزای مرتبط با آن نشان می دهد.

P&ID شامل چه مواردی است؟

به طور مستقیم و خاص استاندارد ایده آل و کاملی در ارتباط با ساختار P&ID ها وجود ندارد. اما صاحبان صنایع فرآیندی و مهندسین پیمان کار در این صنعت، بایدها و نبایدهای زیادی را در مورد این مدرک تدوین کرده اند که در PIC001 (معیارهای دیاگرام پایپینگ و ابزاردقیق) جمع آوری شده است. برخی از موارد اصلی که یک P&ID باید شامل شود به شرح زیر است:

ماشین آلات مکانیکی نام گذاری شده و به ترتیب لیست شده
همه شیرآلات
لوله کشی (پایپینگ) های فرآیندی به همراه اندازه های شان
دریچه (vent) ها، drain ها، اتصالات خاص، کاهش دهنده ها، افزایش دهنده ها
مرجع ارتباطات داخلی، ورودی های کنترلی
ورودی سیستم کنترلی کامپیوتر
روابط بین کارفرما و پیمانکار
شناسایی عناصر و زیرسیستم های برونسپاری شده
ترتیب فیزیکی تجهیزات

نمادهای اساسی P&ID

مانند همه دیاگرام های تخصصی، P&ID نیز نمادها و اشکال استاندارد خاص خودش را دارد. البته با توجه به صنعت و تولید کننده، تنوع وسیعی از نمادها وجود دارد.

1) نمادهای تجهیزات

تجهیزات در P&ID شامل واحدهای متفاوتی است که با گروه های دیگر متناسب نیستند. آنها شامل سخت افزارهایی مانند کمپرسورها، توربین ها، نوار نقاله، موتورها و سایر ابزارهای مکانیکی مرتبط هستند.

2) نمادهای پایپینگ

طبق تعریف پایپ (pipe)یک مجرای لوله ای شکل برای حمل مایعات و گازهاست که عمدتا از پلاستیک یا فلز ساخته شده اند. در این بخش از نقشه ها، نمادهای تبدیل یک به چند، جداکننده ها و ... وجود دارد.

3) نمادهای مخازن

مخزن، در واقع یک ظرف ذخیره سازی برای سیالات است. مخازن به واسطه تغییری که بر ویژگی های سیال درون خود، ایجاد می کنند، شناخته می شوند، مانند تانکرها، ستون ها، سیلندرها و ......

4) نمادهای مبدل های حرارتی

وسایلی که وظیفه منتقل کردن حرارت از ناحیه ای به ناحیه دیگر را دارند، بعنوان مبدل حرارتی شناخته می شوند، مانند: بویلرها، کندانسورها و ...

5) پمپ ها

در هر فرآیندی برای حرکت سیالات به داخل یا خارج اجسام دیگر به پمپ ها نیاز است. این تجهیزات بوسیله مکش یا فشار باعث فشرده شدن یا حرکت سیال می شوند. این بخش از نقشه ها شامل پمپ ها و فن ها می شود.

6) ابزار دقیق

ابزار دقیق در واقع وسیله ای برای اندازه گیری یا کنترل کمیت هایی مانند دما، جریان، زاویه، فشار و ....است. در P&ID این بخش شامل نشانگرها، ترنسمیترها، کنترلرها و ..... هستند.

7) شیرها

شیرها در یک جمله وظیفه هدایت و کنترل جریان سیال را به عهده دارند.

اهداف و مزایای P&ID

جهت نگهداری و امکان تغییر موثر در یک فرآیند، به ارائه گرافیکی مانند P&ID نیاز است. این مدرک اساس توسعه ی نقشه های کنترل سیستم از جمله، مطالعات ایمنی و عملکرد (HAZOS) را فراهم می کند. علاوه بر این P&ID در تسهیل طراحی موارد زیر نقش مهمی را ایفا می کند:

ü طرح های شماتیک برای کنترل و خاموشی

ü الزامات مربوط به ایمنی

ü ترتیب و توالی شروع ها

ü جزییات عملیاتی

موارد استفاده از نقشه های P&ID

توسعه سیستمی فرآیند

همانطور که گفته شد P&ID یک نقشه شماتیک است که یک نمایش اولیه از سیستم کنترل فرآیند ارائه می دهد. همچنین جزییات ضروری و اطلاعات مرتبط با طراحی مفهومی را نشان می دهد. دیاگرام های P&ID ارتباط بین پایپینگ، تجهیزات، مخازن و عناصر فرآیند را مجسم می کنند. این یکی از بخش های مهم در فرآیند توسعه به شمار می رود.

طراحی سیستم ایمنی

همواره یکی از اولویت ها در فرآیند توسعه، پیاده سازی موارد ایمنی است. اگر اقدامات پیشگیرانه لحاظ نشود، بسیاری از خطرات پنهان بر تولید صحیح و مناسب یک واحد فرآیندی تاثیر میگذارند. نقشه های P&ID در حل هر خطر امکان پذیری که ممکن است مشکلاتی را در طی فرآیند ایجاد کند، به طراحان کمک می کنند. در حقیقت، این نقشه ها جهت جلوگیری از خطرات، کل فرآیند و محیط واحد را مجسم می کنند.

مدیریت تغییرات

یک دیاگرام P&ID ، بهترین راه برای یافتن راه حل در هنگام به وجود آمدن مسائل غیرمنتظره در طول فرآیند است. این سند یک مدرک ضروری مهندسی است که جزییات فرآیندهای متنوع و موادی که برای تولید یک واحد استفاده می شود را بیان می کند. مدیریت تغییرات تنها با مدارک P&ID می تواند طراحی را در جهت حذف مشکل، تغییر دهد.

تعمیر و نگهداری واحد

برخی از مواد و عناصر فرآیندی مورد استفاده در نصب یک واحد، بعد از مدتی شروع به قپفرسوده شدن، می کنند. همچنین بعضی از بخش های واحد ممکن است در طول زمان به تعمیرات نیاز داشته باشند. P&ID نقش حیاتی در کل پروسه تعمیر و نگهداری ایفا می کند. این مدرک همچنین مسیر تغییراتی که نسبت به اسناد اصلی ایجاد شده را برای مراجع آینده، ثبت می کند.

ترسیم نقشه های فرآیندی

ابزارهای متفاوتی برای ترسیم مدارک فرآیندی وجود دارد. از قدیمی ترین ابزارها می توان به نرم افزار اتوکد اشاره کرد که جزو عمومی ترین نرم افزارهای ترسیمی در همه رشته های مهندسی است. اما اگر به طور خاص نرم افزارهای ترسیم نقشه های فرآیندی مدنظر قرار گیرند، می توان از AutoCAD P&ID محصول شرکت اتودسک نام برد که به دلیل هوشمند بودن و تخصصی بودن کار را برای مهندسین این حوزه بسیار راحت تر است.

نرم افزار AVEA Diagram یکی دیگر از ابزارهای ترسیم مدارک فرآیندی است اما از آنجایی که هزینه تهیه این نرم افزار بالاتر است، در ایران معمولا غیر از چند شرکت بزرگ، شرکت ها قادر به تهیه و استفاده از این محصول نیستند. بنابراین می توان گفت در حال حاضر نرم افزاری که به طور خاص برای ترسیم تقشه های فرآیندی باشد و همچنان در دسترس و قابل استفاده در شرکت های داخلی باشد، AutoCAD P&ID می باشد.

شرکت های تولید کننده نرم افزارهای ترسیم مثل Autodesk یا AVEVA تلاش می کنند تا با لینک کردن نرم افزارها با یکدیگر از خطاهای انسانی جلوگیری کنند. در حالت معمول مهندسین فرآیند یک P&ID را رسم می کنند، پرینت کرده و به مهندسین پایپینگ که نقشه های ایزومتریک را می کشند، تحویل می دهند. در این روند گاهی ممکن است مهندس پایپینگ یه جز از نقشه را نبیند یا از قلم بیفتد. اما وقتی نرم افزارها باهم لینک باشند هر تغییری که در AVEVA Diagram انجام شود خودکار به AVEVA PDMS منتقل می شود یا به طور مشابه هر تغییری که در AutoCAD P&ID انجام شود خودکار به Auto Plant 3D منتقل می شود.

نویسنده: ستاره دهقان - کارشناس دپارتمان مهندسی شیمی، گروه آموزشی پارس پژوهان