KON-C3001 Koneenrakennustekniikka A Viikko 42, palautus viikolla 43 Harjoitus 6. Putkisto- ja instrumentointikaavio Tehtävä täydennetään käsin (lyijykynällä) tehtävänannosta (jäljempänä) A3- kokoon tulostettavaan piirustuspohjaan. Kaikki tekevät saman tehtäväversion. Harjoitustehtävässä tutustutaan instrumentoinnin ja putkistokaavioiden piirrosmerkkeihin. Tehtäväpaperissa on prosessin kuvaus ja laitetietoja sekä kartta, jossa on kuvattu prosessin laitteiden sijoittelu. Lisäksi mukana on em. piirustuspohja. Tehtävänä on täydentää kaavio annettujen vaatimusten mukaan käyttäen standardinmukaisia symboleja ja merkintöjä. Erityistä huomiota tulee kiinnittää kaavioiden yksikäsitteisyyteen ja luettavuuteen. Tee tarvittaessa ensin luonnos, jossa suunnittelet merkintöjen tilankäytön ja sijoittelun, tätä ei kuitenkaan tarvitse palauttaa. Ohjeita ja merkistöjä löytyy Peren kirjasta ja tehtävänantofilen lopussa on kaksi sivua yleisohjeita! Muista kirjoittaa papereihin oma nimi ja opiskelijanumero. Palautukset harjoitusohjelman mukaan.
KON-C3001 Koneenrakennustekniikka A Harjoitustehtävä: PI-kaavio 12 HÖYRYJÄRJESTELMÄ Syöttövesipumpulla 1 vesi (120 bar 60 C) johdetaan korkeapaine-esilämmittimen 2 kautta höyrykattilaan 3. Höyrykattilasta höyry (110 bar, 530 C) johdetaan höyryturbiiniin 4. Korkeapaineputkessa on paineen mittaus pisteessä 5 ja lämpötilan mittaus pisteessä 6. Niihin on lisätty ylä- ja alarajahälytykset. Turbiinin jälkeen pääosa höyrystä (4,5 bar, 150 C) johdetaan jakokeskukseen 7. Pisteessä 8 on painemittaus varustettuna ylä- ja alarajahälytyksin. Jakotukista 7 höyry ohjautuu aluelämmityksen lämmönvaihtimeen 9, josta lauhde poistuu erottimen 10 kautta lauhdevesisäiliöön S-3. Pisteessä 11 on säätöventtiili, jonka mittauspiste on kohdassa 12. Edellä on esitetty höyryjärjestelmän päätoiminto. Piirrä se paksulla viivalla. Osa turbiinin höyrystä (12 bar, 250 C) ohjataan jakokeskukseen 13. Jakokeskukseen 13 menevän höyryn painetta säädetään venttiilillä 14 (mittauspiste 15). Mittauspiste on varustettu ala- ylärajahälytyksin. Jakokeskuksesta 13 höyry ohjataan korkeapaine-esilämmittimeen 2, josta osa edelleen säätöventtiilin 16 kautta lauhdesäiliöön. Säätöventtiilillä 16 säädetään korkeapaineesilämmittimen pinnankorkeutta (mittauspiste 17). Mittauspiste on varustettu ala- ja ylärajahälytyksin. Kuluttajilta palaava lämmitysvesi ohjataan aluelämmityksen lämmönvaihtimen 9. kautta takaisin lämmitysvedeksi. Osa korkeapainehöyryistä ohjataan säätöventtiilin 18 kautta jakotukkiin 7. Jakotukkiin ohjataan jäähdyttävää syöttövettä venttiilin 19 kautta. Venttiili 19 säätää lämpötilaa (mittauspiste 20) ja venttiili 18 painetta (mittauspiste 21) (4,5 bar, 150 C). Pisteessä 22 on tilavuusvirran mittaus ja pisteessä 23 varoventtiili. Osa korkeapainehöyrystä ohjataan säätöventtiiliin 24 (paineen mittaus pisteessä 28) ja jäähdyttimen 25 kautta jakotukkiin 13. Jäähdyttimen vesilinja erkanee jakotukille 7 johtavasta syöttövesilinjasta ja johdetaan jäähdyttimen jälkeen lauhdevesisäiliöön. Venttiilillä 26 säädetään lämpötila (mittauspiste 27) (12 bar, 250 C). Pisteessä 29 on tilavuusvirran mittaus ja pisteessä 30 varoventtiili. Säätöventtiili 16 varustetaan ohituslinjalla.
Lisäohjeita Tehtävä Erota pumput, lämmönsiirtimet, höyrykattila, turbiini ja jakotukit sulkuventtiilein. Säätöventtiileitä ei tässä tehtävässä tarvitse varustaa sulkuventtiileillä (tilanpuute) paitsi erikseen mainitun ohituslinjan yhteydessä (venttiili 16). Myöskään mittausyhteitä ei tarvitse tässä tehtävässä varustaa sulkuventtiileillä. Kuitenkin putkihaarautumien alkuun on piirrettävä sulkuventtiili. Lisää lämpötilan, paineen tai pinnan säädön instrumentointipalloihin osoittava mittaus, vaikka sitä ei olisi kuvauksessa mainittu. Kaikki mittarit on asennettu valvomoon. Piirrä oheiseen tehtäväpaperiin PI-kaavio prosessista. Päälinjojen putkikoot: Höyry (lyhenne HOY) 400 mm Lauhde ( - " - VLA) 300 mm Syöttövesi ( -"- VSY) 200 mm Merkitse prosessiin kuuluviin putkiin putkitunnus: putken numero 1) - virtaava aine - putken koko, ja prosessiin kuuluvien venttiilien tunnus: venttiilin numero 1) / tyyppinumero 1) / - koko. 1) Vapaasti valittava tunnus Variaatiot I Painetta säätävien venttiilien viestijohdot Ei määritelty tarkemmin Sähköisiä Pneumaattisia Hydraulisia X II Lämpötilaa - " - X III Muiden säätöventtiilien - " - X Laitteiden kapasiteetti- yms. tietoja: Syöttöpumppu (P-1): 3 l/s, 1200 m Korkeapaine-esilämmitin (L-1): 500 x 2200 Höyrykattila (K-1): 10 m 3, 8 bar Jäähdytin (L-2): 400 x 1100 Turbiini (T-1): 12000 r/min Jakokeskus (S-2), laite 13: 1,0 x 2,5 Jakokeskus (S-1), laite 7: 0,5 x 0,8 Aluelämmityksen lämmönvaihdin (L-3): 400 x 2500
KON-C3001 Koneenrakennustekniikka A PI-kaavioiden laadintaohjeita PI-kaavioita laadittaessa tulee harjoitustehtävissä ottaa huomioon seuraavia näkökohtia. 1. Venttiilien valinta riippuu monista tekijöistä (onko kyseessä sulku- vai säätöventtiili, onko massaa vai "puhdasta kaasua", suuri vai pieni paine, toimintalämpötila, virtausmäärät, korroosio jne), joita kaikkia ei ole mahdollista ottaa huomioon näiden harjoitustehtävien yhteydessä. Venttiilien valinta näissä harjoitustehtävissä ei ole välttämätöntä (kaavioissa voidaan käyttää venttiilin rakenteesta riippumatonta perusmerkkiä), mutta tarvittaessa se voidaan suorittaa seuraavia yleisiä periaatteita noudattaen: - Sakeille massoille (sakeus > 2 %) valitaan palloventtiilit - Muille aineille (kaasuille ja "puhtaille", pienen viskositeetin, sakeus < 2 %, omaaville aineille) seuraavasti: Säätöventtiilit: - DN 100, palloventtiili (DN nimelliskoko) - DN > 100, läppäventtiili Sulkuventtiilit: a) höyrylle ja muille "puhtaille" kaasuille, erityisesti silloin, kun ovat kyseessä suurehkot ylipaineet tai kun venttiililtä vaaditaan suurta tiiviyttä - DN < 100, palloventtiilit - DN > 100, kiilaluistiventtiilit tai läppäventtiilit b) muille aineille - DN < 100, palloventtiilit - DN > 100, läppäventtiilit 2. Säätöventtiilien koko on yleensä yhtä nimelliskokoa pienempi kuin saman putkilinjan koko. Standardoituja nimelliskokoja (DN) on taulukossa 1. Säätö- ja sulkuventtiilien merkintä ja numerointi on esitetty kirjan KP 1 kohdassa 13.3.3. a) b) c) d) Kuva 1. Venttiilien rakenteita: a) kiilaluistiventtiili, b) istukkaventtiili, c) palloventtiili, d) läppäventtiili.
3. Säätöpiiri muodostuu ohjattavasta prosessista, mittausanturista ja siihen liittyvästä mittaviestin lähettimestä, säätimestä, toimimoottorista sekä toimilaitteesta, joka vaikuttaa johonkin prosessisuureeseen (lämpötilaan, paineeseen, virtauksen määrään jne). Yhdessä edellä mainitut laitteet muodostavat suljetun vaikuteketjun, säätöpiirin. Jos mittauspistettä ei ole annettu tehtäväpaperin PIkaavioissa, säätöventtiilin anturi sijoitetaan ennen venttiiliä (kuva 2). TIC Säiliö Kuva 2. FIC 4. Prosessivirtojen tulo- ja lähtöosoitteet on selitetty kirjan KP 1 kohdassa 13.3.5. Tulo- ja lähtöosoitteissa on tärkeää tietää niiden kaavioiden (piirustuksien) numerot, joihin käsillä oleva kaavio liittyy (sekä tulo että lähtö). Harjoitustehtävissä osoiteasia yksinkertaistetaan siten, että osoitteiden tulo- ja lähtönumerot valitaan eri sataluvuista, esim. tulot: 101, 102 jne; lähdöt: 201, 202 jne. Vasemmanpuoleiseen osoiteruutuun merkitään numeroilla laitteen numero, josta virta tulee (kuva 13.10 ja sen alapuolella olevat esimerkit). 5. Putkilinjatunnukset on selitetty kirjan KP 1 kohdassa 13.3.2. Harjoitustehtävissä käytetään suppeaa putkilinjatunnusjärjestelmää, jossa kohdat: osasto tai alue ja putkiluokka jätetään pois. Putkien nimelliskokoina (DN) saa käyttää vain standardisoituja kokoja. Taulukko 1. Tavallisimpia nimelliskokoja (DN), mitat mm. 10 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 6. Pumpun imulinjan koko on yleensä yhtä nimelliskokoa suurempi kuin saman pumpun painelinjan koko. 7. Korjausta ja huoltoa varten on suuret laitteet, kuten pumput, säiliöt yms., voitava erottaa putkistosta sulkuventtiileillä ja ohituslinjalla, jonka koko on yhtä astetta pienempi kuin varsinaisen linjan. Pienehköjä säätöventtiilejä yms. laitteita ei yleensä eroteta linjastosta sulkuventtiileillä ja ohituslinjalla. Harjoitustyössä riittää yhden säätöventtiilin ohituslinjan merkintä vaatimuslistassa mainitulla tavalla. 8. Laitteista merkitään kaavioon lyhenteen lisäksi laitteen nimi, osaluettelon laitenumero, esim. kirjain-numeroyhdistelmä, sekä laitteen kokoa tai kapasiteettia ilmaisevat suureet. Laiteryhmien lyhenteinä voidaan käyttää esim: säiliöt = S, lämmönsiirtimet = L, pumput = P, erottimet = E, venttiilit = V jne. 9. Yksittäiset paine-, lämpötila-, virtausmäärä- ym. mittarit numeroidaan yleensä omilla numerosarjoillaan. Varsinkin suurissa järjestelmissä valitaan kullekin mittarilajille omat numerosarjat. Numerosarjat valitaan usein prosessialueiden mukaan. Harjoitustehtävissä valitaan numerosarjat eri kymmenluvuista, esim. painemittarit: 51, 52 jne, lämpömittarit 61, 62 jne.