1. Khái niệm
Sơ đồ đường ống và thiết bị đo (Piping and Instrumentation Diagram) được dùng để thể hiện toàn bộ các thiết bị, đường ống,… của một quy trình sản xuất ở một khu vực nhất định trong nhà máy. Điều này giúp cho người vận hành, công nhân, kỹ sư nắm bắt rõ nguyên lý hệ thống và các thiết bị có trong hệ thống đó.
Các thành phần tử cơ bản trong sơ đồ P&ID bao gồm: đường ống, thiết bị đo lường và điều khiển ( cảm biến, van,…), máy móc.
Để đọc sơ đồ P&ID, ta chỉ cần chia nhỏ sơ đồ tổng thể thành nhiều vùng khác nhau, sau đó chọn một đối tượng làm mốc và theo dõi hướng đi của đường ống đến các thiết bị khác.
Hình 1. Hệ thống trộn và xử lý khí thải
Mục đích chính của việc sử dụng sơ đồ P&ID là:
- Để hiểu rõ hơn các điều kiện thiết kế của một dự án kỹ thuật.
- Để vận hành, duy trì và sửa chứa hệ thống một cách hiệu quả.
- Để bố trí và trình bày một cách hợp lý quy trình hoạt động của hệ thống.
2. Các phần tử của sơ đồ P&ID
Không có mẫu chuẩn nào cho sơ đồ đường ống và thiết bị đo, nhưng chúng có một số điểm chung sau:
- Các loại thiết bị bao gồm: đường ống, van, thiết bị đo lường, bộ giảm tốc, bồn chứa, máy móc, v.v.
- Thông tin chi tiết về thiết bị như: kích thước, số thẻ, thứ tự, công suất, vị trí lắp đặt, v.v.
- Thông tin chi tiết về sơ đồ bao gồm: xác định phần tử, yêu cầu cách điện, hướng dòng chảy, loại kết nối, mức chất lượng, các giao diện khác nhau, khởi động vĩnh viễn và dòng xả.
3. Ứng dụng sơ đồ P&ID
Sơ đồ đường ống và thiết bị đo đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như hóa dầu, chế biến thực phẩm, hóa chất, luyện kim, sản suất điện, v.v.
Ứng dụng chính của các sơ đồ P&ID là:
- Để thiết kế một quy trình sản xuất cho một nhà máy với quy trình cơ học hoặc hóa học phức tạp.
- Để đào tạo công nhân và nhà thầu mới trước khi họ bắt đầu làm việc tại nhà máy.
- Để lập dự toán chi phí vốn đầu tư và phát triển dự án.
4. Các ký hiệu trong sơ đồ P&ID
4.1. Trang thiết bị
Danh mục thiết bị bao gồm các phương tiện và thiết bị như máy nén, băng tải, động cơ, tuabin, máy ly tâm, v.v…
Hình 2. Ký hiệu thiết bị trong bản vẽ P&ID
4.2. Đường ống và kết nối
Các đường ống được sử dụng để vận chuyển các chất lỏng trong công nghiệp. Tùy vào theo điều kiện vận hành mà đường ống sẽ có cấu tạo và chất liệu khác nhau, chẳng hạn như ống kim loại và ống nhựa, ống đôi, ống 3 ngã,…
Hình 3. Ký hiệu ống dẫn và các kết nối
4.3. Bồn chứa
Thông thường, bồn chứa là một loại nơi dùng để chứa lưu chất, hoặc thay đổi tính năng của lưu chất trong quá trình bảo quản. Bồn chứa bao gồm các loại sau:
Hình 4. Ký hiệu bồn chứa
4.4. Bộ trao đổi nhiệt
Bộ trao đổi nhiệt được sử dụng để truyền nhiệt lượng từ nhiều khu vực hoặc phương tiện khác nhau.
Danh mục này bao gồm nhiều dạng thiết bị như nồi hơi, bình ngưng, cuộn vòi và nhiều loại khác.
Hình 5. Ký hiệu bộ trao đổi nhiệt
4.5. Máy bơm
Nói chung, máy bơm là một loại thiết bị sử dụng áp suất để đẩy hoặc nén lưu chất và làm cho chúng di chuyển trong đường ống. Máy bơm được sử dụng rộng rãi trong cả công nghiệp và đời sống.
Danh mục này bao gồm máy bơm, quạt, vòi phun và nhiều loại khác.
Hình 6. Ký hiệu máy bơm
4.6. Thiết bị đo lường
Thiết bị đo lường được dùng để kiểm tra và giám sát các đại lượng như: lưu lượng, nhiệt độ, áp suất, v.v. của lưu chất ở các bộ phận khác nhau trong hệ thống. Trong bản vẽ P&ID các ký hiệu sẽ chỉ rõ loại thiết bị đang dùng và vị trí mà thiết bị đó được lắp đặt trong thực tế.
Danh mục thiết bị này bao gồm các thiết bị đo lường, xử lý và hiển thị, v.v.
Hình 7. Ký hiệu thiết bị đo lường
4.7. Van
Van được sử dụng để kiểm soát dòng chảy của chất lỏng bằng cách mở hoặc đóng các lối đi trong hệ thống đường ống. Tùy theo loại lưu chất mà đường ống đang vận chuyển ta cần chọn loại van cho hợp lý.
Phần này bao gồm van tay, van điện từ, van một chiều, van nhiều cửa,…
Hình 8. Ký hiệu van
5. Một số ví dụ về sơ đồ P&ID
5.1. Hệ thống phát điện
Hệ thống phát điện, hay nhà máy điện hoặc trạm phát điện, là một tập hợp các thiết bị công nghiệp để tạo ra năng lượng điện. Bạn có thể thấy nhiều loại thiết bị khác nhau như nồi hơi, tua bin, máy bơm trong sơ đồ sau.
Hình 9. Hệ thống trạm phát điện
5.2. Hệ thống điều hoà không khí
Ví dụ về sơ đồ P&ID ở đây cho thấy quá trình loại bỏ nhiệt và độ ẩm ra khỏi một không gian nhất định nhằm cải thiện điều kiện môi trường. Điều hòa trung tâm được đặt ở giữa và được trang bị bởi một loạt các đường ống theo các hướng khác nhau.
Hình 10. Hệ thống điều hoà không khí