P&ID – co to jest i jak czytać schemat technologiczno-pomiarowy?

W projektowaniu instalacji przemysłowych istnieją dokumenty, bez których trudno wyobrazić sobie prawidłową koordynację branży technologicznej, mechanicznej i automatyki. Jednym z najważniejszych jest P&ID (Piping and Instrumentation Diagram), czyli schemat przedstawiający wzajemne powiązania urządzeń technologicznych, rurociągów, armatury oraz aparatury kontrolno-pomiarowej i automatyki.

Dobrze przygotowany P&ID nie jest wyłącznie „rysunkiem rurociągów”. To jeden z podstawowych dokumentów opisujących sposób funkcjonowania instalacji. Korzystają z niego technolodzy, projektanci rurociągów, automatycy, elektrycy, wykonawcy, operatorzy oraz służby utrzymania ruchu.

Na jego podstawie można prześledzić drogę medium przez instalację, rozpoznać urządzenia i armaturę, zidentyfikować punkty pomiarowe oraz zrozumieć podstawowe funkcje regulacji, sterowania i zabezpieczeń.

Co oznacza skrót P&ID?

Skrót P&ID pochodzi od angielskiego określenia Piping and Instrumentation Diagram.

W polskiej dokumentacji można spotkać między innymi określenia:

• schemat technologiczno-pomiarowy
• schemat rurociągów i oprzyrządowania
• schemat technologiczny z aparaturą kontrolno-pomiarową

Niezależnie od stosowanego nazewnictwa P&ID przedstawia przede wszystkim funkcjonalne i logiczne powiązania poszczególnych elementów instalacji technologicznej.

Nie jest natomiast rysunkiem pokazującym rzeczywiste rozmieszczenie instalacji w przestrzeni. Rurociąg narysowany jako krótka linia może w rzeczywistości mieć kilkadziesiąt metrów długości, wiele zmian kierunku, podpory, kompensację oraz przejścia pomiędzy poziomami obiektu.

Najprościej można powiedzieć, że P&ID odpowiada na pytania: co jest połączone z czym, którędy przepływa medium oraz w jaki sposób instalacja jest kontrolowana i zabezpieczana?

Co znajduje się na schemacie P&ID?

Dokładny zakres informacji zależy od rodzaju instalacji oraz standardów przyjętych przez inwestora lub biuro projektowe.

Typowy schemat P&ID może przedstawiać między innymi:

• urządzenia i aparaty technologiczne
• pompy, sprężarki, wymienniki, zbiorniki czy filtry
• rurociągi procesowe oraz pomocnicze
• kierunki przepływu mediów
• armaturę odcinającą i regulacyjną
• zawory zwrotne i zabezpieczające
• punkty odpowietrzania i odwodnienia
• aparaturę pomiarową
• elementy wykonawcze automatyki
• pętle regulacyjne
• połączenia sygnałowe
• alarmy i wybrane funkcje zabezpieczające
• połączenia z innymi instalacjami i mediami pomocniczymi

Na P&ID mogą znajdować się również oznaczenia linii zawierające informacje dotyczące np. średnicy nominalnej, medium czy klasy rurociągowej.

Sposób przedstawiania informacji powinien być zgodny ze standardem przyjętym dla konkretnego projektu. Dlatego podczas pracy z dokumentacją zawsze należy korzystać również z legendy oznaczeń.

Jak czytać schemat P&ID?

Rozbudowany P&ID na pierwszy rzut oka może wyglądać jak plątanina linii, symboli i skrótów. W praktyce najlepiej analizować go etapami.

1. Zacznij od głównych urządzeń technologicznych

Najpierw warto znaleźć najważniejsze elementy procesu, np. zbiornik, pompę, wymiennik ciepła, reaktor, filtr lub sprężarkę. Urządzenia posiadają indywidualne oznaczenia identyfikacyjne, których sposób tworzenia wynika najczęściej ze standardu danego projektu lub zakładu. Po ich odnalezieniu znacznie łatwiej zrozumieć ogólny przebieg procesu.

2. Prześledź drogę medium

Kolejnym krokiem jest sprawdzenie rurociągów łączących poszczególne urządzenia. Warto ustalić, skąd medium dopływa, przez jakie urządzenia przechodzi, gdzie jest kierowane dalej i w którym kierunku odbywa się przepływ. Kierunek przepływu wskazują zazwyczaj strzałki umieszczone na liniach procesowych.

3. Sprawdź armaturę

Na trasie rurociągu znajdują się różne rodzaje armatury. P&ID może wskazywać między innymi zawory ręczne, odcinające, regulacyjne, zwrotne, bezpieczeństwa oraz zawory z napędem pneumatycznym lub elektrycznym. Armatura ma znaczenie nie tylko dla normalnego funkcjonowania procesu, lecz także podczas odstawiania instalacji, serwisowania, opróżniania układu czy reagowania na sytuacje awaryjne.

4. Zidentyfikuj aparaturę AKPiA

Jednym z najbardziej charakterystycznych elementów P&ID są oznaczenia aparatury kontrolno-pomiarowej. Pierwsza litera oznaczenia wskazuje najczęściej mierzoną wielkość, a kolejne litery funkcję urządzenia.

Oznaczenie	Znaczenie	Przykład funkcji
P	Pressure	ciśnienie
T	Temperature	temperatura
F	Flow	przepływ
L	Level	poziom
PT	Pressure Transmitter	przetwornik ciśnienia
FT	Flow Transmitter	przetwornik przepływu
PIT	Pressure Indicating Transmitter	przetwornik ciśnienia ze wskazaniem
TIC	Temperature Indicating Controller	regulator temperatury ze wskazaniem
LIC	Level Indicating Controller	regulator poziomu ze wskazaniem

Dzięki przyjętemu systemowi identyfikacji doświadczony projektant lub automatyk może stosunkowo szybko określić funkcję poszczególnych elementów instalacji. Konkretne oznaczenia należy jednak zawsze interpretować zgodnie z legendą i standardem danego projektu.

P&ID pokazuje również sposób regulacji procesu

Jedną z najważniejszych funkcji P&ID jest przedstawienie zależności pomiędzy procesem technologicznym a automatyką.

Załóżmy, że wymagane jest utrzymywanie określonego poziomu cieczy w zbiorniku. Na schemacie możemy zobaczyć kolejno pomiar poziomu, przetwornik przekazujący wartość pomiarową, regulator, sygnał sterujący oraz zawór regulacyjny wpływający na dopływ lub odpływ medium.

P&ID przedstawia więc nie tylko fizyczne elementy instalacji, ale również podstawową logikę jej funkcjonowania. To właśnie w tym miejscu spotykają się branża technologiczna i AKPiA.

P&ID a PFD – czym się różnią?

P&ID jest często mylony z PFD (Process Flow Diagram), czyli schematem przepływu procesu. Oba dokumenty dotyczą tej samej instalacji, ale prezentują ją na innym poziomie szczegółowości.

PFD przedstawia przede wszystkim główne urządzenia technologiczne, podstawowe strumienie procesowe, kierunki przepływu i najważniejsze parametry procesu. Pozwala stosunkowo szybko zrozumieć, jak działa proces technologiczny jako całość.

P&ID rozwija tę dokumentację o informacje potrzebne do szczegółowego projektowania instalacji – rurociągi, armaturę, aparaturę pomiarową, elementy automatyki oraz funkcje regulacji i zabezpieczeń.

W dużym uproszczeniu: PFD pokazuje przebieg procesu, natomiast P&ID pokazuje szczegółowo, jak instalacja potrzebna do realizacji tego procesu jest połączona, kontrolowana i zabezpieczana.

Jaką rolę P&ID pełni w projekcie przemysłowym?

P&ID jest dokumentem wielobranżowym. Informacje znajdujące się na schemacie są następnie rozwijane przez projektantów poszczególnych specjalności.

Branża technologiczna

Definiuje przebieg procesu, główne urządzenia, rurociągi, wymagane funkcje technologiczne, armaturę oraz punkty kontrolne.

Branża AKPiA

Na podstawie informacji technologicznych określa między innymi aparaturę pomiarową, elementy wykonawcze, punkty pomiarowe, sygnały wejściowe i wyjściowe, funkcje sterowania, alarmy oraz pętle regulacji. Dane te są później rozwijane w bardziej szczegółowej dokumentacji AKPiA, np. listach aparatury, listach I/O, schematach obwodowych czy dokumentacji montażowej.

Branża mechaniczna i rurociągowa

Schemat P&ID jest jednym z dokumentów wyjściowych do dalszego projektowania rurociągów, armatury oraz elementów wyposażenia instalacji.

Branża elektryczna

P&ID pozwala również zidentyfikować część urządzeń wymagających zasilania oraz zależności pomiędzy technologią, automatyką i instalacjami elektrycznymi.

W praktyce jedna pozornie niewielka zmiana na schemacie P&ID może więc powodować konieczność zmian w dokumentacji kilku branż.

P&ID a analiza HAZOP

Schemat P&ID jest również jednym z podstawowych dokumentów wykorzystywanych podczas analizy HAZOP.

Podczas analizy instalacja dzielona jest na odpowiednie fragmenty, a zespół analizuje możliwe odchylenia od zakładanych warunków pracy, takie jak brak przepływu, zbyt mały lub zbyt duży przepływ, zbyt wysokie ciśnienie, zbyt wysoka temperatura, nieprawidłowy poziom medium czy przepływ w niewłaściwym kierunku.

Następnie analizowane są możliwe przyczyny, konsekwencje oraz istniejące zabezpieczenia. Wnioski z analizy HAZOP mogą prowadzić do zmian na P&ID, np. dodania dodatkowego pomiaru, alarmu, zaworu, blokady technologicznej lub innego środka zabezpieczającego.

P&ID nie jest zatem dokumentem tworzonym wyłącznie dla potrzeb projektowania. Stanowi również jedno z podstawowych narzędzi wykorzystywanych przy analizie bezpieczeństwa instalacji procesowej.

Dlaczego aktualność P&ID jest tak ważna przy modernizacji instalacji?

Problem nabiera szczególnego znaczenia w przypadku istniejących zakładów przemysłowych. Instalacje przez lata są modernizowane, rozbudowywane, naprawiane, doposażane i dostosowywane do zmieniających się wymagań produkcyjnych.

Jeżeli wykonane zmiany nie są nanoszone na dokumentację powykonawczą, rzeczywisty stan instalacji zaczyna stopniowo różnić się od dokumentacji.

Przy kolejnej modernizacji projektant może więc pracować na nieaktualnych danych, a wykonawca dopiero podczas realizacji odkrywać elementy, których według dokumentacji w danym miejscu nie powinno być.

Dlatego przed rozpoczęciem projektowania modernizacji niezwykle istotne jest porównanie posiadanej dokumentacji ze stanem rzeczywistym. Równie ważne jest przygotowanie po zakończeniu inwestycji rzetelnej dokumentacji as-built, czyli dokumentacji odzwierciedlającej faktycznie wykonany stan instalacji.

Czego P&ID nie pokazuje?

Pomimo dużej ilości informacji P&ID nie zastępuje pozostałej dokumentacji projektowej. Nie należy na jego podstawie określać rzeczywistych:

• długości rurociągów
• odległości pomiędzy urządzeniami
• wysokości prowadzenia instalacji
• lokalizacji podpór
• przebiegu tras kablowych

Informacje przestrzenne przedstawiane są w innych dokumentach, takich jak modele 3D, rzuty instalacji, rysunki izometryczne czy dokumentacja montażowa.

P&ID jest przede wszystkim schematem funkcjonalnym instalacji, a nie odwzorowaniem jej rzeczywistej geometrii.

Dlaczego P&ID jest tak ważny w projektowaniu instalacji przemysłowych?

Dobrze opracowany i aktualny schemat P&ID pozwala:

• zrozumieć sposób działania instalacji
• skoordynować pracę wielu branż projektowych
• określić wymagania dla aparatury AKPiA
• zaplanować sposób sterowania i regulacji procesu
• przeprowadzać analizy bezpieczeństwa
• ograniczyć ryzyko błędów podczas wykonawstwa
• usprawnić rozruch
• ułatwić eksploatację i utrzymanie ruchu
• przygotować kolejne modernizacje instalacji

W praktyce P&ID staje się jednym z dokumentów, wokół których rozwijana jest znaczna część projektu instalacji technologicznej.

Nie chodzi więc o to, aby schemat zawierał jak największą liczbę symboli i oznaczeń. Najważniejsze jest, aby jednoznacznie i aktualnie opisywał sposób funkcjonowania instalacji.

Podsumowanie

P&ID (Piping and Instrumentation Diagram) jest jednym z podstawowych dokumentów wykorzystywanych podczas projektowania, realizacji, uruchamiania i późniejszej eksploatacji instalacji przemysłowych.

Łączy w jednym miejscu informacje dotyczące technologii, rurociągów, armatury, aparatury kontrolno-pomiarowej oraz podstawowych zależności związanych ze sterowaniem procesem.

Dzięki temu z jednego dokumentu korzystają technolodzy, projektanci rurociągów, automatycy, elektrycy, wykonawcy oraz służby odpowiedzialne za eksploatację instalacji.

W ProTerm opracowanie schematów technologicznych P&ID oraz bilansowych PFD stanowi element kompleksowego projektowania instalacji przemysłowych w branży technologicznej. Dokumentacja technologiczna jest następnie koordynowana z pozostałymi branżami – między innymi mechaniczną, AKPiA i elektryczną.

W dobrze przygotowanym projekcie przemysłowym wszystkie te branże powinny bowiem opisywać ten sam proces i tę samą instalację – tylko z różnych perspektyw technicznych.

Najczęściej zadawane pytania o P&ID

Co oznacza skrót P&ID?

P&ID oznacza Piping and Instrumentation Diagram. Jest to schemat przedstawiający urządzenia technologiczne, rurociągi, armaturę, aparaturę kontrolno-pomiarową oraz istotne zależności związane ze sterowaniem instalacją.

Czy P&ID pokazuje rzeczywiste rozmieszczenie instalacji?

Nie. P&ID jest schematem funkcjonalnym. Rzeczywiste rozmieszczenie urządzeń oraz przebieg rurociągów przedstawiane są w innych częściach dokumentacji projektowej.

Jaka jest różnica między PFD a P&ID?

PFD przedstawia ogólny przebieg procesu technologicznego i jego główne strumienie, natomiast P&ID zawiera znacznie bardziej szczegółowe informacje dotyczące rurociągów, armatury, aparatury pomiarowej oraz sterowania.

Czy P&ID jest wykorzystywany podczas analizy HAZOP?

Tak. Schematy P&ID są jednym z podstawowych materiałów wykorzystywanych podczas szczegółowej analizy HAZOP instalacji procesowej.

Czy P&ID jest wykorzystywany przez projektantów AKPiA?

Tak. P&ID jest jednym z podstawowych źródeł informacji dotyczących wymaganych pomiarów, elementów wykonawczych, funkcji regulacyjnych i zależności pomiędzy technologią a systemem automatyki.

Uwagi dla publikującego

• Przy frazie „analiza HAZOP” dodać link wewnętrzny do artykułu ProTerm o HAZOP i HAZID.
• Przy fragmencie o porównaniu dokumentacji ze stanem rzeczywistym podlinkować artykuł o inwentaryzacji przedprojektowej.
• Przy frazie „projektowanie instalacji przemysłowych” dodać link do podstrony „Projektowanie i doradztwo techniczne”.
• Proponowane tagi/kategorie: Technologia, AKPiA, Projektowanie przemysłowe, P&ID.
• Grafika główna: schematyczny P&ID na tle instalacji przemysłowej, bez rzeczywistych danych inwestora i bez dokumentacji klienta.