P&ID (Piping & Instrument Diagram) - Ⅰ

▷ Piping & Instrument Diagram (P&ID)이란?

 

P&ID (Piping & Instrument Diagram)란?

Process Flow Diagram(PFD)를 기본으로 하여, 각 공정을

구성하는 단위 조작기기의 구성과 그 흐름을 상세하게 표시한 그림이다.

P&ID는 프로젝트 계획 및 기본설계를 다음 단계 (상세설계, 구매/조달,

건설, 시운전)의 엔지니어링에 옮기기 위하여 그 기본 내용을 도식화해서

공장설계에 관하여는 여러 전문 엔지니어에게 필요한

인포메이션(Information)을 정리하고 통합한 매체이며, 중요한 Process

설계 성과품 중의 하나이다.

P&ID는 Process Flow Diagram (PFD)를 기본으로 하여

Process Engineer, Project Engineer외에 Piping Engineer,

Electrical Engineer, Instrument Engineer 그리고 기기설계 Engineer등

각 분야의 전문지식을 집결해서 만들어진다.

P&ID에는 모든 장치, 배관 및 밸브류, 전기 및 계기류, 제어 Loop, 전동 Motor의 제어논리, 장치의 크기 및 번호들이 생략되지 않고 기입되며, 그 모양, 치수, 심볼 등 엔지니어링 수행상 또는 건설공사상 필요한 모든 인포메이션이 기입된다.

완성된 P&ID는 운전자들의 운전, 정비 및 공정개선의 기본 자료가 된다.

P&ID에는 아래사항을 포함한다.

-. 모든 기기는 종류, 형식 및 사양 등 그 내용을 표시하고, 부속되는 모든 계기, 라인, 노즐 및 맨홀 등을 표시한다.

-. PFD에는 표시가 되지 않는 By-Pass, Drain, Vent등의 모든 밸브를 표시한다.

-. 안전밸브 및 계기류는 모두 표시한다.

    긴급시에 필요한 조작회로나 자동조절 계기류 뿐만 아니라 현장 계기류도 모두 포함한다.

-. 모든 전동모터와 그 제어논리를 표시한다.

-. 기기는 크기와 비율 등을 되도록 충실하게 기입하고 높이 관계도 도시한다.

-. 보온 및 보냉 관련사항도 명시한다.

-. 기기, 배관 및 계기류에는 약속된 번호체계에 따라 정보를 표시한다.

 

P&ID의 종류

P&ID는 계통(System), 분배(Distribution) 및 보조계통(Auxiliary System)으로 구분된다.

계통 P&ID에는 실제의 제조공정도로서 PFD에 표시된 반응, 정제, 원료취급, 분리 및 기타의 단위조작을 상세하게 나타내는

공정P&ID, Boiler, 냉각탑, 열매Heater, 냉동기 및 공기압축기 등과 같은 Utility계통을 나타내는 Utility P&ID, 세정, 소각

및 폐수처리 등의 공해방지시설의 공정에 관한 환경P&ID 등이 있다.

분배P&ID에는 Utility, 화공약품류 또는 비공정흐름(Non Process Stream)들이 전 공장에 어떻게 분배되는지를 나타낸다.

이 도면에는 모든 Header 및 Sub Header들이 포함되며, 실제의 배치와 유사하게 나타낸다. Utility 분배 P&ID, 안전계통 P&ID, 화공약품 분배 P&ID 등이 있다.

보조계통 P&ID에는 압축기의 주유 및 냉각계통, 유압계통, Pump Seal 등과 같이 주요장치와 연계되는 보조장치들의 계통을

나타낸다.

 

P&ID 작성요령

1. 설계 입력사항

→ Legend

   P&ID에 사용할 기기, 배관, 계장 및 전기류의 Legend는 고객 또는 설계사의 표준 Legend를 사용한다.

→ 기기 입력사항

   기기의 종류 및 형식 / 기기목록 및 사양 / 기기보온 및 Tracing

→ 배관 입력사항

   배관 및 Valve 사양 / 보온 및 Tracing 종류 / 배관 흐름방향

→ 계장 입력사항

   계기의 종류 및 Type / 제어 및 Interlock

→ 전기 입력사항

   전기제어 및 Interlock

→ 도면 관련사항

   도면번호 및 이름 / Revision 내역 및 번호 / Project Code 및 No. / 기기일자 및 승인자 서명 / P&ID도면

   상호간의 연결(Interface)에 대한 정보

 

2. 설계기준 및 절차

→ 표지

   표지에는 P&ID를 쉽게 해독할 수 있도록, 사용된 모든 기호, Legend 및 명명법들을 상세하게 정의한다.

→ 기기 및 장치

   P&ID에는 설치될 모든 기기 및 장치의 상대적인 크기 및 배치를 실제공장의 개략적인 배치와 합치하도록 작도를 하며,

   모든 예비장치도 표시한다. 장치의 모든 Nozzle 및 Manhole 등은 실제적인 상관관계가 도면에 나타날 정도로 그 크기를

   포함하여 상세하게 표시한다. 증류탑의 Tray는 도식적으로 나타내고, Column의 양끝과 외부로 연결되는 부분이 있는

   Tray는 번호로 표시한다. 특수하게 설계되는 Column의 Internal은 정확한 치수를 표시한다.

→ 기기번호

   그림으로 도시한 모든 기기, 계기 및 장치의 번호는 그 그림 속이나 옆에 표시하여 식별토록 한다.

→ Legend (범례)

   각 장치의 중요한 정보는 P&ID의 상단 또는 하단에 배열하며, 도면의 배치를 구상할 때에 범례를 기록할 공간을 고려하여

   전체적으로 짜임새 있는 P&ID가 되도록 한다. 범례에 기록할 내용은 기기 및 장치의 번호, 이름 및 재질 등이며, 설계온도

   및 압력, 용량 및 크기 등을 표시한다.

   운전기준치 또는 공정상의 필요한 사항은 PFD(Process Flow Diagram)에 표시한다. 각각의 범례에 포함될 내용은

   아래와 같다.

   -. 교반기 : 형식, 치수, RPM 및 동력, Seal 형식, 사용재질

   -. Column : 내경, 절선에서 절선까지의 거리, 설계온도 및 압력, Internal의 형식, 수량 및 크기, 사용재질

   -. 압축기 : 입구, 출구의 압력 및 입구 온도에서의 규정 부피용량, 구동기의 동력과 RPM, 사용재질

   -. 건조기 : 형식, 크기, 설계온도 및 압력, 용량, 구동기 동력과 RPM, 사용재질

   -. Ejector : 입구 압력, 온도 및 출구 압력에서의 규정용량, 최대 진공도, 기동유체 사용량(Motive Fluid Rate), 사용재질

   -. 열교환기 : 형식, Shell & Tube 형식의 경우에는 TEMA 분류에 따른 형식, 설계용량, 열교환 면적, 설계온도 및 압력,

                    사용재질

   -. 여과기 : 여재의 형식, 유효 여과크기(Effective Opening Size), 여과면적, 압력손실 설계치, 설계온도 및 압력, 사용재질

   -. Pump : 형식, 용량, 양정, 구동기의 동력, Seal방식, 사용재질

   -. 기타의 회전기계 : 용량, 온도, 압력, 구동기의 동력, 사용재질

   -. 반응기 : 내경, 절선에서 절선까지의 거리, 용량, 설계온도 및 압력, Jacket의 설계온도 및 압력, Seal 형식, 사용재질

   -. 분체이송장치 : 형식, 치수, 용량, 회전수 및 범위, 사용재질

   -. 분체저장용기 : 용량, 치수, 사용재질

   -. Tank 및 Vessel : 치수, 용량, 설계온도 및 압력, 사용재질

   -. 일괄제작장치(Packaged Equipment) : Packaged Equipment에 포함 되는 내역을 별도로 표기하여 식별이

      가능 하도록 한다.

→ 배관 및 Valve

   -. P&ID에는 상호 연결되는 모든 공정 및 Service Line과 그 배관의 크기를 표시한다.

      주 공정 배관은 기타의 배관보다 굵은 선으로 표시한다.

   -. 모든 배관은 배관번호 부여 절차(Line Numbering System)에 의해 표시한다. 다른 도면과 연결되는 배관은 연속성을

      고려하여 같은 높이에 작도한다.

   -. Valve류의 번호는 Piping Specification에 준해서 각각의 Valve에 그 번호를 표시한다.

   -. 각 배관의 배관사양은 배관번호의 일부분으로 표시한다. 배관의 크기 및 사양이 변경되는 곳은 적절한 기호로 표시하여

      식별토록 한다.

   -. P&ID에 나타나는 모든 Valve들은 공정용 Valve로 간주하여 Utility사용처에 가까이 배치한다.

→ 계장

   -. 공정에 필요한 모든 계장 및 제어System은 P&ID에 표시한다. 계장표기는 표준관례(Standard Practice)에 따른다.

   -. 제어 Valve는 Reduced Trim이 있을 경우에는 그것까지 포함하여 크기를 표시한다.

   -. 제어 Valve의 Failure Position을 표시한다.

   -. Switch류, 경보기 및 배출장치의 설정치(Set Point)는 필요한 경우에는 기호 옆에 표시한다.

   -. 공정의 성능과 관계가 있는 설정치는 제어기 옆에 표시한다.

   -. 제어회로가 복잡할 경우에는 신호전달(Signal Transmission)의 방향을 표시한다.

   -. 계기의 1차 차단 Valve는 P&ID상에 표시하며, 그 밖의 계기용 보조 Valve는 계기설치용 상세도면에 표기한다.

→ 전기

   -. 각 장치에 연결된 전기적인 보조 장치들의 기본적인 제어수단은 P&ID에 표시한다. 전기표기는

      표준관례(Standard Practice)에 따른다.

   -. 전동기 및 특수한 전기제어장치에 대한 Interlock 이나 원격제어체계를 표시하며, 신호전달이나 운전순서의 방향을

      표시하는 데에는 화살표를 사용한다. 제어가 단지 국부적일 경우에는 표시를 생략하지만, 원격제어일 경우와 국부제어와

      원격제어가 동시에 필요한 경우에는 P&ID에 표시한다.

→ Utility 분배도

   -. Utility 분배도에는 모든 Header와 각각의 사용위치 및 Utility Station을 포함한다. 사용위치는 직사각형으로 표시한다.

   -. Header에 연결되는 모든 배관에는 차단 Valve를 붙인다.

   -. Utility 배관번호는 차단 Valve를 포함하여 Header까지 표시한다.

   -. 직사각형으로 표시되는 사용처는 어느 정도까지는 공장배치를 도식적으로 나타낼 수 있도록 배치하여야 하며,

      Utility배관은 옥외 배관경로에 가깝게 표시한다. 직사각형 안에는 기기명, 번호 및 그 기기가 표시되어 있는 P&ID의

      도면번호를 기록한다.

 

→ 기타 사항

   -. 장치 및 배관의 보온은 표준관례(Standard Practice)에 따른다.

   -. Hoist, Forklift 및 Waste Drum 등과 같은 중요한 보조장치나 정비용 장비들은 공정과 직접적으로 연관되지는

      않지만 P&ID에 표시한다.

   -. 적절한 방법으로 배관의 위치가 옥내 또는 옥외인지 여부를 표시한다.

   -. 전기위험지역분류(Electrical Hazardous Area Classification) 공장 배치도면에 표시하는 것이 좋으나,

      필요시에는 P&ID에 표시한다.

   -. 일괄 제작장치가 있다면 제작자가 공급하는 품목, 배관, 계기 및 전기등의 공급범위를 표시한다.

   -. 기기 및 장치류의 보조설비인 Seal, 윤활유계통 또는 유압계통의 배관, 계기 및 전기류 등도 P&ID에 표시한다.

      이러한 계통들은 공정과 직접 연관된 도면에 표시하는 것 보다는 별도의 도면에 표시하는 것이 명확하다.

   -. 기타의 모든 보조회로(Pump Seal, Cooling Loop, Bearing Jacket등)도 P&ID에 표시한다.

   -. 부가설명을 위한 주 기호나 약호로 설명되어지지는 않지만 설계에 필요한 사항은 P&ID의 Note란에 기록해 둔다.

      다음과 같은 사항은 필요에 따라 Note란에 기록한다.

   -. 수직용기의 경우는 용기 밑부분까지의 높이, 제어 또는 차단 Valve의 위치, 분출과 배출굴뚝의 꼭대기 높이,

      중력에 의해 흐름이 형성되는 배관의 경사도, Barometric Leg가 필요한 진공장치의 높이, 중력에 의해 흐름이 형성되는

      계통장치의 상대적인 높이, Equal Flow가 되기 위한 배관의 균형 등 이다.

   -. Valve에 관해서는 그 Valve가 수평 또는 수직배관에 설치되어야 하는지, 또는 장치나 계기로부터 최소한의 이격거리가

      얼마인지 등을 Note란에 추가한다.  예를 들어, 압력해소용 배관(Pressure Relief Line)같은 것은 배관연결이 꼭대기

      부분이라는 것도 Note란에 기록한다.