【设计实例】如何设计P&ID图

最近有粉丝拿着工艺流程图和工艺要求来找我，请教该怎么样在工艺流程图上表示仪表检测、控制相关内容，形成工艺和仪表流程图（通常称P&ID图）。

下面就来谈谈如何设计P&ID图：

一、什么是P&ID图

P&ID是英文Process & Instrument Diagram（工艺和仪表流程图）的缩写，是工程上最基本的图纸资料，P&ID图包括所有工艺、仪表、管道、设备的相关信息，它也是自控专业开展设计工作最基本的条件。

仪表检测、控制相关内容可按GB2526《过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号》、HG20505《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》，也可参考ISA S5.1《Instrument Symbols》等标准，将其表示在工艺流程图中，就形成了P&ID图。

二、设计实例

下面我们举一个实际应用中的案例说明P&ID图的设计。

2.1 工艺要求（条件）

1）工艺流程图如图1

图1：工艺流程图

2）工艺控制要求

这是一个吸热反应，反应器采用蒸汽夹套加热，工艺控制要求如下：

1.添加剂进料量与反应器主物料进料量成比例关系（1:10），主物料量不宜控制；

2.反应器液位、温度要求控制稳定；

3.反应器液位到达高高限时，停止进料；反应器液位低于低低限时，停止搅拌器；

4.反应器温度现场指示；

5.反应器气相排气管（去洗涤塔）上温度、压力现场指示；

6.反应器加热蒸汽温度、压力现场指示。

2.2 根据工艺控制要求设计检测、控制系统

自控人员在收到工艺流程图和控制要求后，应充分理解和认真核对，再确定检测、控制方案，如检测点设置在什么地方，控制阀设置在哪里合适？需要哪些控制功能？所有这些都要满足工艺要求，并且可实施。

根据工艺控制要求，设计检测、控制方案如下：

1.由于主物料不可控，因此应设置以主物料流量信号经比值器运算后作为添加剂流量控制器的设定值，组成单闭环比值控制系统；

2.反应器液位采用控制出料量的方式来稳定，设置液位单回路控制系统；

3.由于反应器温度采用蒸汽夹套加热，容量滞后比较大，且蒸汽流量时有波动，因此拟采用反应器温度与蒸汽流量组成串级控制系统；

4.反应器液位高高限联锁停进料泵，反应器液位低低限联锁停搅拌器的联锁控制系统。

5.反应器设双金属温度计现场指示；

6.反应器气相排气管上设双金属温度计和压力表现场指示；

7.反应器加热蒸汽管上设双金属温度计和压力表现场指示。

按照HG/T 20505-2014标准，绘制的P&ID图如图2所示：

图2：反应器工艺和仪表流程图

图2是按盘装模拟仪表做的P&ID图，如是选用DCS或PIC控制系统，就应按照相关标准，绘制与DCS或PIC控制系统相应的P&ID图。

三、P&ID图的设计流程和要求

在工程设计中，P&ID图一般是由工艺专业人员与自控专业人员共同完成的，通常是由工艺专业人员提出工艺流程图和检测、控制要求，自控专业人员根据工艺专业的要求，设计检测、控制回路，并在工艺流程图上按国家、行业相关标准绘制出仪表检测点及控制回路。

需要说明的是P&ID图的制作有个不断完善的过程，在检测、控制点确定之后，可绘制初步的P&ID图，待仪表、调节阀等设备选型完毕后，再依据仪表、调节阀的类型完善P&ID图。

如果是成熟的工艺，或已成功运行过的工艺，P&ID图一般变化不大，对于这种情况工艺专业与自控专业可共同确认，局部修改完善即可。

P&ID图的设计是自控工程设计工作中非常重要的环节，做好P&ID图设计，设计人员应当做到：

1) 熟悉工艺流程及工艺原理对设计检测、控制方案非常关键，也是做好自控设计的基础；

2) 深刻理解工艺专业对自控专业提出的设计要求；

3) 熟悉相关的标准规范。

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