Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema | R&I

Steckbrief

Ein Rohrleitungs- und Instrumentenschema (R&I), auch Rohrleitungs- und Instrumentendiagramm oder Rohrleitungs- und Instrumentenfließbild (piping and instrumentation diagram (P&ID)), ist eine detaillierte grafische Darstellung eines Verfahrens oder einer verfahrenstechnischen Anlage. Es stellt die technische Umsetzung eines Verfahrens dar, indem es Anlagenteile, Rohrleitungen sowie Mess-, Steuer- und Regelungseinrichtungen mithilfe grafischer Symbole veranschaulicht.
Das R&I stellt das detaillierteste Schema im Anlagenbau dar und ist das zentrale Dokument in der Anlagenplanung, in dem alle Informationen zusammengetragen werden.

Inhalt

Legende

Für eine leserfreundliche Darstellung des Verfahren bzw. der verfahrenstechnischen Anlagen empfiehlt es sich eine Legende (cover sheet oder symbol&legend) zu erstellen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn Symbole verwendet werden, welche nicht durch die Norm DIN EN ISO 10628-2 abgebildet werden können, oder weitere zusätzliche Informationen grafisch dargestellt werden sollen.
Die Legende wird als extra Zeichenblatt den weiteren Zeichenblättern des Rohrleitungs- und Instrumentenfließschemas vorangestellt und kann eine bis mehrere Seiten beinhalten. Die Legende kann projektspezifisch erstellt und angepasst werden, oder auch projektübergreifend als Firmenstandard gelten. Folgende Informationen sollten in der Legende enthalten sein:

• Symbole: Darstellung aller verwendeten Symbole und deren Bedeutung. Zur Darstellung von Apparaten werden grafische Symbole verwendet, sodass R&I-Schemata von kundigen Personen unabhängig vom Projekt „gelesen“ und nachvollzogen werden können. Im deutschsprachigen Raum wird hierbei die DIN EN ISO 10628-2 sowie als Ergänzung die Normenreihe DIN 28000 verwendet. Die dort definierten grafischen Symbole unterscheiden sich teilweise deutlich von den im US-amerikanischen Raum verwendeten Symbolen nach ANSI/ISA 5.1.
• Abkürzungen
  • Allgemeine verwendete Abkürzungen
  • PCE-Aufgaben und PCE-Verarbeitungsfunktionen nach DIN EN 62424
• Hinweise und Anmerkungen: Allgemeine Hinweise, welche für alle Zeichenblätter gültig sind.
• Referenzkennzeichnung: Erläuterung des Referenzkennzeichnungssystem oder Verweis auf ein erklärendes Dokument
• Detailzeichnungen: Ausgewählte Detailzeichnungen (hookups) von Instrumenten, Armaturen oder Motoren. Werden solche Detailzeichnungen definiert, wird im eigentlichen R&I nur noch eine in der Detailzeichnung festgelegte Nummer hinzugefügt. Dadurch wird das R&I weniger überladen und der Zeichenaufwand wird geringer. Beispielsweise wird bei Armaturen mit pneumatischem Antrieb im R&I typischerweise das notwendige Elektromagnetventil zur Steuerung der Steuerluft nicht dargestellt. Dieses Detail kann in einer Detailzeichnung abgebildet werden.
• Farbcodes: Erläuterung der verwendeten Farben, sofern verschiedene Medien in verschiedenen Farben dargestellt werden.

Die im eigentlichen Rohrleitungs- und Instrumentenschema dargestellten Informationen können je nach Firma und Branche stark variieren. Um eine Abgrenzung des R&I-Schemas vom Verfahrensfließschema zu gewährleisten, sollten mindestens Grundinformationen im R&I gegeben sein, welche durch weitere Zusatzinformationen ergänzt werden können. Eine genaue Auflistung der geforderten Informationen ist in DIN EN ISO 10628-1 nachzulesen und ist in den unten aufgeführten Listen nach gängiger Praxis erweitert.

Grundinformationen

Folgende Grundinformationen sollten mindestens vorhanden sein:

• Schriftfeld
• Apparate und Maschinen, welche für die verfahrenstechnische Anlage notwendig sind. Die Apparate und Maschine werden mittels grafischer Symbole nach DIN EN ISO 10628-2 dargestellt.
• Rohrleitungen, welche für die verfahrenstechnische Anlage notwendig sind. Rohrleitungen kleiner gleich DN50 (small bore piping) für Versorgungsmedien wie beispielsweise Instrumentenluft oder Stickstoff werden nicht immer dargestellt, um das Fließschema nicht zu überladen.
• Nennweiten, Druckstufe und Werkstoff aller Rohrleitungen.
• Sensoren und Instrumente nach DIN EN 62424.
• Leitfunktionen nach DIN EN 62424.
• Signallinien
• Armaturen inklusive Aktuatoren.
• Sicherheitseinrichtungen
• Referenzkennzeichnungen (tag) für alle Apparate und Maschinen, Rohrleitungen, Armaturen und Leitfunktionen. Eine Kennzeichnung kann beispielsweise nach KKS, RDS-PP, ANSI/ISA-5.1 oder nach firmeninternen Vorgaben erfolgen.
• Verweispfeile (off page connectors) bei mehrseitigen R&Is.

Zusatzinformationen

Je nach Projektfortschritt, Notwendigkeit und Anspruch kann das R&I um weitere optionale Zusatzinformationen ergänzt werden:

• Apparateinformationen wie beispielsweise Hersteller, Leistung und Größe
• Rohrleitungsinformationen wie beispielsweise Rohrklasse, Isolierungsstärke, Isolierungsmaterial
• Materialien von Apparaten und Rohrleitungen
• Benennung von Durchflüssen und deren Menge
• Art wichtiger Geräte für Messen, Steuern und Regeln
• Endverbindungen von Apparaten, Maschinen, Armaturen und sonstigen Komponenten. Die Endverbindungen (z.B. geflanscht, geschraubt, eingeschweißt) werden über entsprechende Symbole abgebildet. Die Symbole sind Teil der Legende.
• Ausfallposition (fail position) von Armaturen. Die Ausfallposition einer Armatur, welche diese bei Ausfall der Energieversorgung einnimmt, lässt sich auf zwei Arten kennzeichnen. Eine Möglichkeit besteht darin, einen kleinen Pfeil auf der Verbindungslinie zwischen Aktuator und Armaturkörper darzustellen: Zeigt der Pfeil in Richtung des Aktuators, bedeutet dies, dass die Armatur im Fehlerfall öffnet (fail open); zeigt er hingegen in Richtung des Armaturkörpers, schließt sie im Fehlerfall (fail closed). Häufiger wird die Ausfallposition jedoch durch eine textliche Anmerkung unterhalb der Armatur angegeben. Dabei kommen die Abkürzungen FC (fail closed), FO (fail open) und seltener FLP (fail in last position) zum Einsatz.
• Normalposition von Armaturen. Die Position, welche die Armatur im normalen Betrieb einnimmt, kann durch zwei Möglichkeiten dargestellt werden. Offen stehende Armaturen werden nicht ausgefüllt dargestellt und normal geschlossene Armaturen (z.B. Entleerunghähne) werden mit ausgefülltem/schwarzem Armaturenkörper dargestellt. Alternativ können die Abkürzungen NO (normally open) und NC (normally closed) hinzugefügt werden. Darüber hinaus sind noch die Abkürzungen LO (locked open), LC (locked closed), CSO (car sealed open) und CSC (car sealed closed) gängig.
• Steigungen (slopes) von Rohrleitungen mit der geforderten Neigung sowie der Steigungsrichtung.
• Alarme an Messstellen und Leitfunktionen
• Nennweiten von Armaturen, Messinstrumenten sowie Stutzen von Apparaten und Maschinen
• Ein- und Auslaufstrecken von Regelarmaturen und Durchflussmessungen, sofern notwendig
• Abgrenzungen und Schnittstellen zwischen einzelnen Anlagenteilen und dem Kunden. Für Anlagenteile, welche als schlüsselfertige Anlage integriert sind (packaged units), kann im Fließschema auch ein Rechteck zur Darstellung der Grenze eingezeichnet werden.
• Anmerkungen (notes) und Haltepunkte (hold points), welche durch eine Nummer im Zeichenbereich markiert werden und im Notizenbereich ausformuliert werden.

Zeichnerische Ausführung

Detaillierte Regeln und Hinweise zur zeichnerischen Ausführung sind in der Norm DIN EN ISO 10628-1:2015-04 zu finden. In der Praxis haben sich darüber hinaus noch einige gängige Vorgehen etabliert, welche für ein möglichst einfach lesbares R&I sorgen.

Zeichenregeln

• Blattgröße: Als Blattgröße des Zeichenblattes wird DIN A1 verwendet. Sollte das Verfahren oder die verfahrenstechnische Anlage zu umfangreich für eine Seite sein, kann das Verfahrensfließschema auch aus mehreren Seiten bestehen und die Flüsse mithilfe von Verbindungspfeilen (off page connectors) miteinander verbunden werden.
• Leserichtung: Die Leserichtung des Fleißschemata ist von links nach rechts. Wenn möglich, kommen somit Edukte von der linken Blattseite und Produkte werden am rechten Blattrand dargestellt. Flüsse vom oberen oder unteren Bildrand und solche, welche mitten im Blatt beginnen, sind möglichst zu vermeiden.
• Beschriftung: Die Beschriftung ist in Großbuchstaben auszuführen, um die Lesbarkeit zu erhöhen.
• Symbolgröße: Die Größe von Symbolen kann verändert werden, um eine deutlichere Darstellung des Verfahrens oder der verfahrenstechnischen Anlage zu erreichen. Der Maßstab von Symbolen kann zur Verdeutlichung von Größenverhältnissen ebenfalls angepasst werden. So kann ein echter großer Lagertank mit einem relativ größeren Symbol als ein echt kleiner Druckausgleichsbehälter dargestellt werden.
• Linienfarbe: Symbole und Flusslinien sind in schwarzer Farbe darzustellen. Die Verwendung von farbigen Flusslinien, um beispielsweise verschiedene Medien darzustellen, wird zwar häufig in der Praxis umgesetzt, trägt aber nur gering zu einer besseren Übersicht bei. Farbige Flusslinien haben darüber hinaus den Nachteil, dass diese kontrastreich genug gewählt werden müssen und bei Ausdrucken des Verfahrensfließbildes in schwarz-weiß gegebenenfalls nicht mehr lesbar sind.
• Ausrichtung: Für eine gute Lesbarkeit des Fließschemata, empfiehlt es sich, die ein- und ausgehende Fließlinien an einer Hilfslinie auszurichten. Gleiches gilt für parallel laufende Fließlinien.
• Zeichnungsrahmen: Für eine bessere Referenzierung sowie zum Falten eines ausgedruckten Verfahrensfließschemas, empfiehlt es sich, einen Zeichnungsrahmen zu verwenden.
• Kreuzung: Kreuzen sich zwei Flusslinien, muss eine davon unterbrochen werden. Bei Linien unterschiedlicher Linienstärke, wird die dünnere unterbrochen, bei Linien gleicher Stärke, wird die senkrechte Linie unterbrochen.
• Revisionswolken: Änderungen in neuen Revisionen werden durch Revisionswolken kenntlich gemacht.
• Handarmaturen: Haben Armaturen keinen automatischen Aktuator, wird im R&I meist kein Aktuator dargestellt und das Symbol für einen Handhebel oder Handrad wird nicht dargestellt.

Zeichenblatt

Das Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema lässt sich wie das Verfahrensfließschema in die vier Bereiche Zeichenbereich, Notizenbereich, Revisionstabelle und das Schriftfeld einteilen. Der Notizenbereich und die Revisionstabelle kann statt am unteren Blattrand auch am rechten Blattrand angeordnet werden. Durch das Anordnungen unten kann jedoch der Zeichenbereich über die gesamte Blattbreite ausgenutzt werden, was für die meisten Darstellungen vorteilhaft ist, da die Leserichtung des R&I von links nach recht ist.

Software

Für die Erstellung von R&Is stehen eine große Anzahl von Anwendungen zur Verfügung. Aufgrund der Verwendung der grafischen Symbolen nach DIN EN ISO 10628-2 ist es zu empfehlen eine speziell für R&Is spezialisierte Software zu verwenden, welche die Symbole bereits als Bibliothek integriert hat. Die Programme reichen in ihrer Bedienung und ihrem Umfang von sehr einfach bis sehr komplex und haben einen unterschiedlichen Funktionsumfang. Die Auswahl eines passenden Programms muss anhand der Anforderungen erfolgen.

Eine unvollständige Übersicht über verbreitete Software ist in folgender Liste zu finden.

• AutoCAD Plant 3D
• Microsoft Visio
• WSCAD
• COMOS
• AVEVA
• Smap3D

Normenverzeichnis

Nummer	Bezeichnung
DIN 28000	Chemischer Apparatebau – Dokumentation im Lebensweg von Prozessanlagen
DIN EN ISO 10628-1:2015-04	Schemata für die chemische und petrochemische Industrie – Teil 1: Spezifikation der Schemata (ISO 10628-1:2014)
DIN EN ISO 10628-2:2013-04	Schemata für die chemische und petrochemische Industrie – Teil 2: Graphische Symbole
DIN EN 62424 (VDE 0810-24):2017-12	Darstellung von Aufgaben der Prozessleittechnik — Fließbilder und Datenaustausch zwischen EDV-Werkzeugen zur Fließbilderstellung und CAE-Systemen (IEC 62424:2016);
ANSI/ISA 5.1-2024	Instrumentation Symbols and Identification
DIN EN ISO 7200:2004-05	Technische Produktdokumentation – Datenfelder in Schriftfeldern und Dokumentenstammdaten (ISO 7200:2004)

Literaturverzeichnis

Autor	Titel
Weber, Klaus H.	Engineering verfahrenstechnischer Anlagen