Industrial Engineering

Transkript

1 Industrial Engineering Teil 2 Grundfließbilder und Verfahrensfließbilder Dipl.- Ing.

2 Phasen des Planungsprozesses Phasen eines Projektes bis zur Inbetriebnahme 1. Vorüberlegungen 2. Grobplanung KICK OFF MEETING 3. Verfahrensdetailplanung 4. Anlagendetailplanung 5. Montage 6. Inbetriebnahme

3 Wozu dienen Fließbilder? Fließbildschemata Schematische Darstellung einer Anlage Definition und Visualisierung von Schnittstellen der Aggregate Visualisierung der Stoff- und Energieströme Darstellung des Prozesses

4 Fließbildschemata Fließbilderarten: Grundfließbild Verfahrensfließbild R+I-Fließbild (Rohrleitungs- und Instrumente Fließbild)

5 Fließbildschemata Grobentwurf Erforderliche Einrichtungen bestimmt Grundfließbild Einfache Darstellung durch Rechtecke und Pfeile für Stoffe, Energieträger und Prozesse

6 Rechtecke dürfen darstellen: Verfahren (Ablauf zur Herstellung oder Beseitigung von Stoffen/Produkt) Verfahrensabschnitte (in sich geschlossener Teil des Verfahrens) Grundoperationen (einfachster Vorgang bei Durchführung des Verfahrens) Verfahrenstechnische Anlagen bei Anlagenkomplexen (Gesamtheit aller notw. Einrichtungen und Bauten inkl. Reserve für ein Verfahren) Anlagenteile (technisches Ausrüstungsteil wie Apparat, Maschine) Teilanlage (Teil von Anlage kann teilw. Selbständig betrieben werden) Notwendige Grundinformationen Grundfließbild nach DIN Benennung der Rechtecke sowie Ein- und Ausgangsstoffe Fließrichtung der Hauptstoffe zwischen den Rechtecken

7 Grundfließbild (Block diagram) Einfachste Darstellung eines Prozesses Niedrigster Informationsgehalt Grundfließbilder stellen einzelne Verfahrensschritte dar Energie Rohstoffe Hilfsstoffe Verfahrensstufe Energie Produkte Nebenprodukte Dipl.- Ing.

8 Grundinformationen (benötigte Informationen zur Erstellung): Sämtliche Teilanlagen, Verfahrensstufen, Grundoperationen Ein- und Ausgangsstoffe Hauptstofffluss Grundfließbild Zusatzinformationen: Benennung der Zwischenprodukte/-stoffe zwischen den Verfahrensstufen Stoff- und Energieströme innerhalb des Prozesses Betriebsparameter, wie z.b. Druck, Temperaturen etc.

9 Grundfließschemata Grundfließschemata - Grundinformationen

10 Grundfließschemata Grundfließschemata - Grundinformationen unterschiedliche Linienbreiten

11 Aufgabe: Grundfließbild Zeichnen Sie ein Grundfließbild für die Behandlung von Rohmilch mit Fettstandardisierung. Das Grundfließbild soll sich auf die Prozesse des Maschineraums konzentrieren Hinweis: Die Maschinenraumprozesse zur Behandlung der Rohmilch bestehen aus der Milchannahme, der Milchpasteurisation, des Rahmkühlers und des Rahmerhitzers

12 Grundfließbild Rohmilch Kühlen Lagern Vorheizen Separieren Homogenisieren Erhitzen Kühlen Milch Rohrahm Kühlen unterschiedliche Linienbreiten Lagern Erhitzen Rahm Grundfließbild der Maschinenraumprozesse mit Grundinformationen, erstellt mit Microsoft Visio 2010

13 Rechtecke dürfen darstellen: Verfahren (Ablauf zur Herstellung oder Beseitigung von Stoffen/Produkt) Verfahrensabschnitte (in sich geschlossener Teil des Verfahrens) Grundoperationen (einfachster Vorgang bei Durchführung des Verfahrens) Verfahrenstechnische Anlagen bei Anlagenkomplexen (Gesamtheit aller notw. Einrichtungen und Bauten inkl. Reserve für ein Verfahren) Anlagenteile (technisches Ausrüstungsteil wie Apparat, Maschine) Teilanlage (Teil von Anlage kann teilw. Selbständig betrieben werden) Notwendige Grundinformationen Benennung der Rechtecke sowie Ein- und Ausgangsstoffe Fließrichtung der Hauptstoffe zwischen den Rechtecken Mögliche Zusatzinformationen Grundfließbild nach DIN Benennung der Hauptstoffe/Energie zwischen den Rechtecken Durchflüsse, bzw. Mengen der Stoffe oder der Energie Charakteristische Betriebsbedingungen

14 Grundfließschemata Grundfließschemata - Zusatzinformationen

15 Grundfließschemata Grundfließschemata - Zusatzinformationen

16 Aufgabe: Grundfließbild Vervollständigen sie ihr Grundfließbild mit plausiblen Zusatzinformationen.

17 Grundfließbild 4 C 55 C /min Magermilch kg/h 200 bar 76 C 4 C Kühlen Lagern Vorheizen Separieren Homogenisieren Erhitzen Kühlen Milch kg/h Rohmilch kg/h Rohmilch kg/h Rohrahm 3000 kg/h Kühlen Lagern Erhitzen Rahm 3000 kg/h 3 C 90 C Grundfließbild der Maschinenraumprozesse mit Zusatzinformationen, erstellt mit Microsoft Visio 2010

18 Fließbildschemata Grobentwurf Erforderliche Einrichtungen bestimmt Grundfließbild Verfahrensfließbild Einfache Darstellung durch Rechtecke/Pfeile für Stoffe, Energieträger und Prozesse Darstellung durch genormte graphische Symbole u. Fließlinien für Stoffe/Energie

19 Verfahrensfließbild nach DIN Stellt Verfahrensschritte mit konstruktiven Merkmalen dar Rechtecke werden durch graphische Symbole ersetzt Sämtliche Mengen und Energiebilanzen der Anlage müssen vorliegen Grundinformationen: Erforderliche Apparate, Maschinen und Hauptflusslinien Energieträger Betriebsbedingungen der Anlage Ein- und Ausgangsstoffe inkl. der Mengenangaben

20 Verfahrensfließbild nach DIN Zusatzinformationen: Stoffe innerhalb des Verfahrens Energieströme und mengen Wichtige Armaturen Weitere Betriebsbedingungen Stoffwerte Kennzeichnende Größen von Apparaten und Maschinen Gestaltung: Gestaltung der Symbole nach DIN EN ISO :1999 Normierte Zeichentabelle in DIN EN ISO 10628:2000 Spezielle Symbole in weiteren Normen z.b. für Milchwirtschaft in DIN oder für Zerkleinerungsmaschinen DIN

21 Verfahrensfließbild nach DIN Auswahl an Bildzeichen (DIN EN ISO 10628)

30 DIN Verfahrensfließbild nach DIN Auswahl an Bildzeichen DIN

31 Verfahrensfließbild nach DIN Auswahl an Bildzeichen DIN

32 Gestaltung: Gestaltung der Symbole nach DIN EN ISO :1999 Normierte Zeichentabelle in DIN EN ISO 10628:200 Spezielle Symbole in weiteren Normen z.b. für Milchwirtschaft in DIN oder für Zerkleinerungsmaschinen DIN Notwendige Grundinformationen: Verfahrensfließbild nach DIN Art und Bezeichnung der notwendigen Apparate u. Maschinen außer Antriebsmaschinen durch Kennbuchstaben Fließweg und richtung der Ein- und Ausgangsstoffe u. Energie Benennung und Mengenangaben / Durchfluss der Stoffe Benennung von Energie und Energieträgern (keine Mengen!) Charakteristische Betriebsbedingungen

33 Beispiel - Verfahrensabschnitt

34 Verfahrensfließschemata - Grundinformationen

35 Kennbuchstaben zur Bezeichnung

36 Verfahrensfließbild nach DIN Mögliche Zusatzinformationen: - Benennung und Mengen, bzw. Durchflüsse der Stoffe zwischen den Verfahrensabschnitten - Durchflüsse, bzw. Mengen von Energien und Energieträgern - Anordnung wesentlicher Armaturen - Aufgabenstellung für MSR-Aufgaben an wichtigen Stellen - ergänzende Betriebsbedingungen - kennzeichnende Größen von Apparaten und Maschinen (außer Antriebsmaschinen), ggf. in getrennter Liste nach DIN kennzeichnende Daten von Antriebsmaschinen ggf. in getrennter Liste - Plattformhöhe und ungefähre relative vertikale Position der Anlagenteile

37 Verfahrensfließschemata - Zusatzinformationen nach DIN EN ISO 10628:2000

38 Aufgabe: Verfahrensfließbild Zeichnen Sie basierend auf ihrem Grundfließbild ein Verfahrensfließbild des Milcherhitzungsprozesses, mit dem Bildzeichen aus der vorgestellten Norm. Hinweis: Raw milk chiller centrifugal seperator cream milk homogeniser cream pasteurisation milk pasteurisation Standardized and pasteurized milk cream

39 Grundfließbild Milcherhitzer Rohmilch Heißhalter Pasteurisierte Milch Kühler Regenerator I Regenerator II Erhitzer Heizmedium Kreislauf Eiswasserkeislauf Seperator Homogenisator Rohrahm

40 Verfahrensfließbild Milcherhitzer

41 Fließbildschemata Grobentwurf Erforderliche Einrichtungen bestimmt Grundfließbild Einfache Darstellung durch Rechtecke/Pfeile für Stoffe, Energieträger und Prozesse Verfahrensfließbild R&I-Fließbild Darstellung durch genormte graphische Symbole u. Fließlinien für Stoffe/Energie Rohrleitungen und Instrumentenfließschemata zeigt unter Berücksichtigung der MSR und des integrierten Energiefließschemas die technische Realisierung eines Verfahrens vor Ort am jeweiligen Werk

42 R&I-Fließbildschemata Rahmerhitzer

43 R&I-Fließbildschemata nach DIN Bestandteile: - graph. Darstellung der Apparate, Maschinen und Instrumente - Darstellung des Verrohrungssystems - Symbole für Mess-, Steuer-, Regel- und Anzeigefunktionen - Darstellung des gesamten Energiesystems Notwendige Grundinformationen: - Funktion / Art von Apparaten, Maschinen, Antrieben, Fördereinrichtungen und der Reserve - Identifikationsnummern der Apparate, Maschinen und Antriebe - kennzeichnende Größen von Apparaten und Maschinen und Antriebsmaschinen, ggf. in getrennter Liste nach DIN MSR-Funktionen mit Identifikationsnummern - Bezeichnung der Rohrleitungen (Druckstufe, Werkstoff, Nr.,...)

44 RI Fließschemata - Grundinformationen

45 R&I-Fließbildschemata nach DIN Mögliche Zusatzinformationen: - Fließweg und richtung, sowie Benennung und Durchflüsse oder Mengen von Energie und Energieträgern - Art wichtiger Geräte für MSR-Aufgaben - wesentliche Werkstoffe von Maschinen und Apparaten - Plattformhöhe und ungefähre vertikale Lage der Anlagenteile - Referenzkennzeichnung von Armaturen - Benennung der Anlagenteile

46 RI Fließschemata - Zusatzinformationen DIN EN ISO 10628:2000

47 Mess-, Steuer- und Regelaufgaben in verfahrenstechnischen Fließbildern

48 Regelung vs. Steuerung Die DIN definiert den Begriff der Regelung wie folgt: Das Regeln, die Regelung, ist ein Vorgang, bei dem fortlaufend eine Größe, die Regelgröße (zu regelnde Größe), erfasst, mit einer anderen Größe, der Führungsgröße, verglichen und im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst wird. engl.: closed loop control Unterschied der Regelung zur Steuerung: Eine Steuerung unterscheidet sich von der Regelung durch die fehlende Rückkopplung bzw. Rückführung (geschlossener Regelkreis). Auftretende Störgrößen und Veränderungen werden bei einer Steuerung nicht berücksichtigt. engl.: open loop control

49 Regelung vs. Steuerung