Industrial Engineering Teil 2 Grundfließbilder und Verfahrensfließbilder

Dipl.- Ing. Sven Franke

Phasen des Planungsprozesses Phasen eines Projektes bis zur Inbetriebnahme

1.

• Vorüberlegungen

2.

• Grobplanung • KICK OFF MEETING

3.

• Verfahrensdetailplanung

4.

• Anlagendetailplanung

5.

• Montage

6.

• Inbetriebnahme

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

Darstellung des Prozesses

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Fließbildschemata Fließbilderarten: • Grundfließbild

• Verfahrensfließbild • R+I-Fließbild (Rohrleitungs- und Instrumente Fließbild)

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Fließbildschemata

Grobentwurf

Grundfließbild

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• Erforderliche Einrichtungen bestimmt • Einfache Darstellung durch Rechtecke und Pfeile für Stoffe, Energieträger und Prozesse

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Grundfließbild nach DIN 10628 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 Industrial Engineering 2011

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Grundfließbild (Block diagram) • Einfachste Darstellung eines Prozesses • Niedrigster Informationsgehalt • Grundfließbilder stellen einzelne Verfahrensschritte dar

Energie Rohstoffe Hilfsstoffe

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Verfahrensstufe

Energie Produkte Nebenprodukte

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Grundfließbild Grundinformationen (benötigte Informationen zur Erstellung): • Sämtliche Teilanlagen, Verfahrensstufen, Grundoperationen • Ein- und Ausgangsstoffe • Hauptstofffluss

Zusatzinformationen: • Benennung der Zwischenprodukte/-stoffe zwischen den Verfahrensstufen • Stoff- und Energieströme innerhalb des Prozesses • Betriebsparameter, wie z.B. Druck, Temperaturen etc. Industrial Engineering 2011

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Grundfließschemata Grundfließschemata - Grundinformationen

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Grundfließschemata Grundfließschemata - Grundinformationen

unterschiedliche Linienbreiten

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Grundfließbild Aufgabe: 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

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Grundfließbild

Rohmilch Kühlen

Lagern

Vorheizen

Separieren

Rohrahm

Homogenisieren

Erhitzen

Kühlen

unterschiedliche Linienbreiten

Kühlen

Lagern

Milch

Rahm Erhitzen

Grundfließbild der Maschinenraumprozesse mit Grundinformationen, erstellt mit Microsoft Visio 2010

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Grundfließbild nach DIN 10628 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  Benennung der Hauptstoffe/Energie zwischen den Rechtecken  Durchflüsse, bzw. Mengen der Stoffe oder der Energie  Charakteristische Betriebsbedingungen Industrial Engineering 2011

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Grundfließschemata Grundfließschemata - Zusatzinformationen

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Grundfließschemata Grundfließschemata - Zusatzinformationen

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Grundfließbild Aufgabe: Vervollständigen sie ihr Grundfließbild mit plausiblen Zusatzinformationen.

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Grundfließbild 4°C

Kühlen Rohmilch 20000 kg/h

55°C

Lagern

Vorheizen

5000 1/min

Magermilch 17000 kg/h

Separieren

200 bar

Homogenisieren

76°C

4°C

Erhitzen

Kühlen

Milch 17000 kg/h

Rohrahm 3000 kg/h

Rohmilch 20000 kg/h

Kühlen

3°C

Lagern

Erhitzen

Rahm 3000 kg/h

90°C

Grundfließbild der Maschinenraumprozesse mit Zusatzinformationen, erstellt mit Microsoft Visio 2010

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Fließbildschemata Grobentwurf

• Erforderliche Einrichtungen bestimmt

Grundfließbild

• Einfache Darstellung durch Rechtecke/Pfeile für Stoffe, Energieträger und Prozesse Verfahrensfließbild • Darstellung durch genormte graphische Symbole u. Fließlinien für Stoffe/Energie

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Verfahrensfließbild nach DIN 10628 • 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

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Verfahrensfließbild nach DIN 10628 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 81714-1:1999  Normierte Zeichentabelle in DIN EN ISO 10628:2000  Spezielle Symbole in weiteren Normen z.B. für Milchwirtschaft in DIN 11490 oder für Zerkleinerungsmaschinen DIN 24903-3

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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Verfahrensfließbild nach DIN 10628 DIN 24901-5

Auswahl an Bildzeichen

DIN 24901-3

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Verfahrensfließbild nach DIN 10628 Auswahl an Bildzeichen

DIN 24901-4

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Verfahrensfließbild nach DIN 10628 Gestaltung:  Gestaltung der Symbole nach DIN EN ISO 81714-1:1999  Normierte Zeichentabelle in DIN EN ISO 10628:200  Spezielle Symbole in weiteren Normen z.B. für Milchwirtschaft in DIN 11490 oder für Zerkleinerungsmaschinen DIN 24903-3

Notwendige Grundinformationen:  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

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Beispiel - Verfahrensabschnitt

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Verfahrensfließschemata - Grundinformationen

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Kennbuchstaben zur Bezeichnung

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Verfahrensfließbild nach DIN 10628 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 7200 - kennzeichnende Daten von Antriebsmaschinen ggf. in getrennter Liste - Plattformhöhe und ungefähre relative vertikale Position der Anlagenteile

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Verfahrensfließschemata - Zusatzinformationen

nach DIN EN ISO 10628:2000 Industrial Engineering 2011

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Verfahrensfließbild Aufgabe: 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

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Grundfließbild Milcherhitzer Rohmilch

Heißhalter

Pasteurisierte Milch Kühler

Regenerator I

Regenerator II

Eiswasserkeislauf

Seperator

Homogenisator

Erhitzer

Heizmedium Kreislauf

Rohrahm Industrial Engineering 2011

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Verfahrensfließbild Milcherhitzer

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Fließbildschemata Grobentwurf

Grundfließbild

Verfahrensfließbild

• Erforderliche Einrichtungen bestimmt

• Einfache Darstellung durch Rechtecke/Pfeile für Stoffe, Energieträger und Prozesse • Darstellung durch genormte graphische Symbole u. Fließlinien für Stoffe/Energie •

R&I-Fließbild

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Rohrleitungen und Instrumentenfließschemata zeigt unter Berücksichtigung der MSR und des integrierten Energiefließschemas die technische Realisierung eines Verfahrens vor Ort am jeweiligen Werk Sven Franke

R&I-Fließbildschemata Rahmerhitzer

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R&I-Fließbildschemata nach DIN 10628 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 7200 - MSR-Funktionen mit Identifikationsnummern - Bezeichnung der Rohrleitungen (Druckstufe, Werkstoff, Nr.,...)

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RI – Fließschemata - Grundinformationen

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R&I-Fließbildschemata nach DIN 10628 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

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RI – Fließschemata - Zusatzinformationen

DIN EN ISO 10628:2000

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Mess-, Steuer- und Regelaufgaben in verfahrenstechnischen Fließbildern

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Regelung vs. Steuerung Die DIN 19226 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

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Regelung vs. Steuerung

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