Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema

Zweck und Bedeutung

Ein Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema (R&I-Fließschema; englisch: piping and instrumentation diagram, P&ID) ist ein detailliertes Schema aus Anlagen- und Verfahrenstechnik. Es zeigt mit genormten graphischen Symbolen, wie ein technisches Verfahren praktisch umgesetzt wird: Apparate und Maschinen, Rohrleitungen und andere Fließlinien, Armaturen und Fittings sowie Aufgaben zum Messen, Steuern und Regeln.

Es baut auf dem Verfahrensfließschema auf und hat im Vergleich zu Grundfließ- und Verfahrensfließbild den höchsten Informationsgehalt. R&I-Fließschemata gehören zu den technischen Unterlagen für Planung, Bau, Montage, Verwaltung, Inbetriebnahme, Betrieb, Wartung und Außerbetriebnahme einer Anlage. Sie dienen außerdem dem Informationsaustausch zwischen den beteiligten Personen.

Apparate, Maschinen, Fließlinien und Armaturen werden nach ISO 10628-2 dargestellt; Mess-, Steuer- und Regelaufgaben der Prozessleittechnik nach IEC 62424. Häufig steht an einer Ecke des Plans eine Apparateübersicht, etwa für Behälter, Reaktoren, Destillationskolonnen oder Wärmetauscher, mit Kenndaten wie Abmessungen, Betriebsdruck, Betriebstemperatur sowie zulässigem Betriebsdruck und zulässiger Betriebstemperatur.

Pflicht- und Zusatzangaben

Nach ISO 10628-1 muss ein R&I-Fließschema Grundinformationen enthalten; Zusatzinformationen sind zulässig. Zu den Grundinformationen gehören Funktion, Art und Kennzeichnung von Apparaten und Maschinen einschließlich Antriebsmaschinen, Fördereinrichtungen und installierter Reserve. Ebenfalls erforderlich sind kennzeichnende Größen dieser Geräte und Daten von Antriebsmaschinen, gegebenenfalls in getrennten Listen.

Für Rohrleitungen müssen beispielsweise Nennweite, Druckstufe, Werkstoff und Ausführung angegeben sein, etwa durch Rohrleitungsnummer, Rohrleitungsklasse oder andere Kennzeichnungen. Erfasst werden auch Angaben zu Apparaten, Maschinen, Rohrleitungen, Ventilen und Fittings, beispielsweise Reduzierstücken. Prozessleittechnikaufgaben erscheinen als Symbole mit Buchstabenschlüsseln für Prozessvariablen sowie Regel- und Steuerfunktionen.

Mögliche Zusatzinformationen sind Benennung und Durchfluss beziehungsweise Menge von Energie oder Energieträgern, deren Fließweg und Fließrichtung, wichtige Mess-, Steuer- und Regelgeräte, wesentliche Werkstoffe, Plattformhöhe und ungefähre relative Höhenlage. Auch Armaturenkennzeichnungen und Namen von Anlageteilen können ergänzt werden.

Zeichnungsregeln und Fließwege

ISO 10628-1 legt die zeichnerische Ausführung fest. Vorgesehen ist Blattformat A1 nach ISO 5457 und das Grundschriftfeld für Pläne und Listen mit Zusatzfeldern nach ISO 7200. Apparate und Maschinen sollen in ihrer relativen Höhenlage und ihren äußeren Hauptabmessungen annähernd maßstabsgetreu erscheinen: Bauteile der obersten Anlagenebene stehen oben, solche der untersten Ebene unten. Mess-, Steuer- und Regelgeräte, Rohrleitungen und Armaturen werden an ihrer logischen Position eingezeichnet.

Die Linienbreiten richten sich nach ISO 81714-1. Hauptfließlinien oder Hauptrohrleitungen werden breiter als Nebenleitungen dargestellt. Die Hauptfließrichtung verläuft im Allgemeinen von links nach rechts und von oben nach unten. Ein- und ausgehende Flüsse sowie Übergänge zu anderen Fließschemata erhalten Pfeile; bei Fortsetzungen soll ein gegenseitiger Bezug stehen, zum Beispiel „Tanklager (Zeichnungsnummer)“. Pfeile in der Leitung geben die Stoffflussrichtung an. Sie können zusätzlich am Eintritt in Apparate und Maschinen – außer Pumpen – und vor Rohrleitungsabzweigungen stehen.

Kreuzen sich nicht verbundene Leitungen gleicher Linienbreite, wird die senkrechte Leitung unterbrochen. Bei unterschiedlicher Linienbreite wird die dünnere Leitung unterbrochen. Beschriftungen folgen ISO 3098-2 und erfolgen grundsätzlich in Großbuchstaben; Ausnahmen sind chemische Formeln wie NaCl und Abkürzungen von Regelwerken wie BImSchG. Zwar werden R&I-Fließschemata meist nicht vollständig maßstabsgetreu gezeichnet, Hauptapparate sollten aber möglichst im gleichen Größenverhältnis erscheinen. Behälter und Apparate müssen groß genug sein, damit alle erforderlichen Rohrleitungsanschlüsse darstellbar sind.

Genormte Symbole und Kennzeichnungen

ISO 10628-2 ordnet die graphischen Symbole nach funktionellen und/oder zeichnerischen Merkmalen in 29 Gruppen. Dazu gehören Behälter und Tanks, Kolonnen mit Einbauten, Wärmeaustauscher, Dampferzeuger und Öfen, Kühltürme, Filter, Siebapparate, Abscheider, Zentrifugen und Trockner. Weitere Gruppen betreffen Zerkleinerungsmaschinen, Mischer und Kneter, Formgebungsmaschinen, Flüssigkeitspumpen, Verdichter und Vakuumpumpen, Ventilatoren, Fördereinrichtungen, Zuteil- und Verteileinrichtungen sowie Kraft- und Arbeitsmaschinen.

Besonders wichtig für Rohrnetze sind die Gruppen Armaturen, Rückschlagarmaturen, Armaturen mit Sicherheitsfunktion, Rohrleitungsteile und sonstige Rohrleitungssymbole. Beispiele sind Absperrventil, Rückschlagventil, Sicherheitsventil, Berstscheibe, Schauglas, Kondensatableiter, Reduzierung, Rohrleitung, Nebenleitung und gedämmtes oder beheiztes beziehungsweise gekühltes Rohr. Weitere Symbole zeigen Ausrüstungsteile wie Mannloch und Stutzen, Einbauten wie Böden, Filterelemente, Wirbelbett und Packung sowie Rührer.

Für Stellantriebe von Absperrarmaturen wurde ergänzend DIN 2924 verwendet; diese Norm wurde im Juli 2014 zurückgezogen und durch DIN 28000-4 ersetzt. Damit lassen sich beispielsweise handbetätigte, pneumatische Membran- und elektromotorische Stellantriebe symbolisch darstellen.

Apparate, Maschinen und Geräte werden häufig mit Kennbuchstaben nach DIN 28004-4 bezeichnet, etwa B für Behälter, C für chemischen Reaktor, K für Kolonne, M für Elektromotor, P für Pumpe, R für Rührwerk oder Mischer, T für Trockner, V für Verdichter, Vakuumpumpe oder Ventilator und W für Wärmeaustauscher. Bei Armaturen stehen unter anderem A für Ableiter, F für Filter, H für Hahn, K für Klappe, R für Rückschlagarmatur, S für Schieber, V für Ventil und Y für eine Armatur mit Sicherheitsfunktion.

EMSR-Technik im Fließschema

Durch die Ergänzung elektrischer Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik entsteht aus dem Verfahrensfließbild im Wesentlichen das R&I-Fließbild. Diese EMSR-Aufgaben dienen der Automatisierung des Prozesses; EMSR-Stellen heißen auch prozessleittechnische Stellen (PLT-Stellen). Ihre Darstellung erfolgt gemäß DIN 19227.

Ein EMSR-Stellensymbol enthält oben Kennbuchstaben für Funktion, Messgrößen oder andere Eingangsgrößen und deren Verarbeitung. Unten stehen identifizierende Bezeichnungen, meist laufende Nummern der Projektierungsfirma. Die Symbolform zeigt die technische Realisierung: ein Kreis steht für konventionelle oder allgemein dargestellte EMSR-Stellen, ein Sechseck für eine Umsetzung mit Prozessrechner beziehungsweise SPS-Technik und ein Quadrat mit eingeschriebenem Kreis für ein Prozessleitsystem (PLS).

Auch Bedienung und Beobachtung (B&B) sind erkennbar: Ohne Querstrich zwischen Kennbuchstaben und Nummer erfolgt B&B nur örtlich. Ein doppelter Querstrich bedeutet B&B im örtlichen Leitstand, ein einfacher Querstrich B&B über die zentrale Prozessleitwarte. Bei langem Text können Langsymbole verwendet werden.

Die Kennbuchstaben werden in der Reihenfolge Erstbuchstabe, Ergänzungsbuchstabe, 1. Folgebuchstabe und 2. Folgebuchstabe gebildet; weitere Folgebuchstaben sind möglich. Wichtige Erstbuchstaben für Messgrößen sind D für Dichte, F für Durchfluss oder Durchsatz, L für Stand beziehungsweise Füllstand, P für Druck, T für Temperatur, V für Viskosität und W für Gewichtskraft oder Masse. Als Funktionen stehen beispielsweise A für Störungsmeldung, C für selbsttätige Regelung, I für Anzeige, R für Registrierung, S für Schaltung oder Ablaufsteuerung, T als Messumformer-Funktion und V als Stellgeräte-Funktion. H und L bezeichnen als Folgebuchstaben oberen beziehungsweise unteren Grenzwert; „+“ steht für oberen, „–“ für unteren und „/“ für Zwischenwert. Qualitätsgrößen bei Q können etwa Konzentration, pH-Wert oder Leitfähigkeit sein. Registrierung ist die Ausgabe mit Speicherfunktion, ohne dass die Art der Speicherung unterschieden wird.