Ventilsymbole in Prozess- und Instrumentierungsdiagrammen

Das Prozess- und Instrumentierungsdiagramm, allgemein als P&ID bekannt, zeigt die Verbindungen zwischen den Prozessanlagen. Das Diagramm zeigt die Durchflussrichtungen, Sicherheits- und Kontrollmaßnahmen sowie die Druckstufen eines Systems durch visuelle Symbole an. Die Fähigkeit, P&IDs zu lesen, ist für die Fehlersuche, die Isolierung von Anlagen und die Lokalisierung von zu wartenden Teilen unerlässlich.

In jedem Prozess- und Instrumentierungsdiagramm sind die Ventile mit spezifischen Symbolen versehen, die sie leicht erkennen lassen. Das Symbol besteht in der Regel aus dem eigentlichen Ventilsymbol und der Betätigungsmethode, z. B. pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch.

Inhaltsübersicht

• Wie lese ich Ventilsymbole und P&ID-Diagramme?
• Ventil-Symbole
• Ventilzustände
• Symbole für Stellantriebstypen
• Endverbindungen
• Prozesslinien
• Signalleitungen

Wie lese ich Ventilsymbole und P&ID-Diagramme?

Die in einem P&ID-Diagramm verwendeten Ventilsymbole sind standardisiert und weltweit gleich. Das macht es unglaublich einfach, ein Diagramm zu lesen, sobald der Benutzer weiß, was die einzelnen Symbole bedeuten.

2-Wege-Ventile

Zwei-Wege-Ventile erkennt man an den beiden zueinander weisenden Dreiecken, wie z. B. das Schiebersymbol in Abbildung 2. Die Strömungsrichtung wird durch die Pfeilspitze auf den Liniensymbolen angezeigt. Einige der gebräuchlichsten Symbole für 2-Wege-Ventile sind Kugelhähne, Absperrklappen, Kükenhähne, Schieber, Ventile, usw. Beispiele für diese Symbole finden Sie weiter unten in diesem Artikel.

3-Wege- und 4-Wege-Ventile

Ventile mit mehreren Anschlüssen, wie z. B. 3-Wege- und 4-Wege-Ventile, sehen im Großen und Ganzen ähnlich aus, wobei dem Symbol ein zusätzliches Dreieck hinzugefügt wird. Diese können auch den Zusatz einer L-Port- oder T-Port-Bezeichnung tragen. Diese werden durch die Linien innerhalb des Ballsymbols dargestellt.

Ventilzustände

Ventile können normal offen, normal geschlossen oder bistabil sein. Normalerweise offen bedeutet, dass das Ventil offen ist, wenn es nicht betätigt wird. In Ruhestellung geschlossen bedeutet, dass das Ventil bei Nichtbetätigung geschlossen und bei Betätigung geöffnet ist. Bistabil bedeutet, dass sie ihre Position bei Stromausfall beibehalten und eine separate Aktion zum Umschalten des Ventilzustands erfordern, z. B. ein rastendes Magnetventil. Es gibt verschiedene Variationen dieser Zustände, wie z. B. Ventile, die normalerweise offen sind, Ventile, die normalerweise geschlossen sind, und mehr.

Denken Sie daran, dass ein geschwärztes Ventilsymbol nicht unbedingt bedeutet, dass das Ventil stromlos offen oder stromlos geschlossen ist, da diese Begriffe austauschbar sind. Eine viel klarere Norm wäre es, die Buchstaben NC oder NO zu verwenden, wie wir es in den Symbolbeispielen getan haben.

Stellantriebe

Die dritte sinnvolle Art und Weise, wie ein Ventil auf einem P&ID erkannt werden kann, ist der Antriebstyp. Der Antriebstyp wird durch eine von der Mitte des Ventils ausgehende Linie mit einem kleineren Symbol oben auf der Linie dargestellt. Elektrische und hydraulische Betätigung werden als Buchstaben dargestellt, wie in Abbildung 4 gezeigt.

Endanschlüsse, Prozessleitungen, Signalleitungen, Behälter und Ausrüstung

Neben den Merkmalen der Ventile findet der Benutzer in einem P&ID-Diagramm viele weitere Symboltypen. Dazu gehören:

• Endanschlüsse: Endanschlüsse sind die Verbindungen zwischen dem Ventil und den Prozessleitungen. Dabei kann es sich um Flansch-, Gewinde-, Schweiß- oder Muffenschweißverbindungen handeln, wobei verschiedene Linien und Kreise die Art der Verbindung anzeigen. Die parallelen Linien zeigen an, dass die Armatur bei einer Flanschverbindung ohne Beeinträchtigung der Rohrleitung ausgebaut werden kann. Ein ausgefülltes Quadrat steht für eine dauerhafte Schweißverbindung, ein nicht ausgefüllter Kreis für eine vorübergehende Schraubverbindung. Ungefüllte Quadrate kennzeichnen Muffenschweißverbindungen.
• Prozesslinien: Zu den Prozessleitungen gehören Rohre und Schläuche in verschiedenen Ausführungen, z. B. isolierte Rohre, flexible Rohre, Kühl- und Heizungsrohre. Jede Zeile ist mit einer Nummer versehen, die Informationen über die Klasse, Größe, Isolierung usw. des Bauteils enthält. Rohre werden in der Zeichnung auseinander gehalten, wenn sie sich kreuzen, aber nicht durch Unterbrechung einer Linie oder Hinzufügen einer Kurve verbunden sind.
• Signalleitungen: Informationen und Signale müssen in einem System korrekt weitergeleitet werden. Dies kann durch elektrische, pneumatische, Daten-, Schall-, faseroptische und andere Signalarten geschehen.
• Ausrüstung Dazu gehören alle Arten von Behältern wie Lagertanks und Fässer, Dampfbehälter, Mischbehälter, Gasflaschen und vieles mehr. Pumpen, Ventilatoren und Kompressoren stehen für Gebläse, Rauchabzüge, Luftkompressoren und Druckventilatoren. Sensoren, Messumformer und Messgeräte sind ein wesentlicher Bestandteil des Prozessdiagramms. Der Strömungsprozess wird von Sensoren, Transmittern und Messgeräten überwacht, aufgezeichnet und gesteuert. Aufgrund der großen Anzahl von Symbolen in dieser Kategorie und der Tatsache, dass sich dieser Artikel auf Ventile konzentriert, werden sie nicht berücksichtigt.
• Tag-Nummern: Buchstaben und Zahlen sind in der Regel im P&ID-Diagramm enthalten. Sie geben die Eigenschaften des zu messenden Mediums und seine Funktion an.

Ventil-Symbole

Symbol	Typ	Verwendung
	Absperrschieber	Ein Absperrschieber ist ein Steuerventil, das den ungehinderten Durchfluss von Medien ermöglicht oder den Flüssigkeitsstrom stoppt. Ein Vorteil eines Schieberventils ist der gerade, ungehinderte Durchgang.
	Magnetventil	Ein Magnetventil ist ein Ventil, das elektromechanisch gesteuert wird. Es wird typischerweise für Gase und saubere Medien verwendet.
	Überdruckventil	Ein Überdruckventil, auch Druckbegrenzungsventil genannt, ist eine Vorrichtung, die den Druck senkt, um Schäden im System zu verhindern. Sie haben die Aufgabe, druckempfindliche Geräte vor Schäden durch Überdruck zu schützen.
	Sicherheitsventil	Sicherheitsventile werden als letzte Sicherheitsmaßnahme angesehen. Man findet sie in Kraftwerken, petrochemischen Anlagen, Kesseln usw. Sicherheitsventile sind ausfallsichere Einrichtungen, die den Anstieg des Überdrucks über einen bestimmten Grenzwert hinaus automatisch stoppen.
	Rückschlag-Sperrventil	Ein Rückschlagventil kombiniert ein Rückschlagventil und ein Durchgangsventil. Sie verhindern die Umkehrung der Strömung in einem Rohrleitungssystem.
	Rückschlagventil	Ein Rückschlagventil ist eine Vorrichtung, die den Durchfluss von Flüssigkeiten nur in eine Richtung zulässt. Sie ermöglichen den Durchfluss von Medien nur in eine Richtung und werden allgemein als "Einwegventile" oder "Rückschlagventile" bezeichnet.
	Drosselklappe	Absperrklappen funktionieren ähnlich wie Kugelhähne. Der "Schmetterling" ist eine Scheibe, die mit einem Stab verbunden ist. Sie schließt sich, wenn die Stange die Scheibe um eine Vierteldrehung in eine Position senkrecht zur Strömungsrichtung dreht.
	Kükenhahn	Ein Kegelventil verwendet einen zylindrischen oder kegelförmigen Kegel, um den Durchfluss durch das Gehäuse zu ermöglichen oder zu verhindern.
	Membranventil	Membranventile steuern den Durchfluss von Flüssigkeiten und Gasen. Sie haben eine Gummimembran, die sich im Ventilkörper auf und ab bewegt und so das Öffnen und Schließen gegen einen harten Sitz bewirkt.
	Kugelhahn	Ein Kugelhahn ist ein Absperrventil, das den Durchfluss einer Flüssigkeit oder eines Gases mit Hilfe einer rotierenden Kugel mit einer Bohrung steuert.
	Eckiges Ventil	Ein Eckventil hat eine Einlass- und eine Auslassöffnung, die senkrecht zueinander stehen, und dient dazu, den Durchfluss einer Flüssigkeit in einer Rohrleitung zu verhindern oder zu steuern.
	Entlüftungsventil	Ein Entlüftungsventil ist ein Ventil zum Ablassen einer Flüssigkeit aus einem Tank oder Rohr oder zum Ablassen von Gasansammlungen in einer Flüssigkeit.
	Absperr- und Entlüftungsventil	Ein Sperr- und Entlüftungsventil isoliert oder blockiert den Flüssigkeitsstrom in einem System, so dass die Flüssigkeit aus dem stromaufwärts gelegenen Teil des Systems nicht in andere, stromabwärts gelegene Komponenten gelangt. Dabei kann es sich um ein einfaches Absperr- und Entlüftungsventil oder um ein doppeltes Absperr- und Entlüftungsventil handeln, das für eine strengere Absperrung der Prozessflüssigkeit verwendet wird.
	Kolbengesteuertes Ventil	Ein Kolbenventil wird verwendet, um die Bewegung eines Fluids entlang eines Rohrs oder einer Leitung durch die lineare Bewegung eines Kolbens in einer Kammer oder einem Zylinder zu steuern.
	Schwimmergesteuertes Ventil	Schwimmerventile regeln den Flüssigkeitsstand mechanisch. Wenn die Oberfläche der Flüssigkeit steigt oder sinkt, erkennt ein Schwimmer die Höhenänderung und öffnet oder schließt das Ventil entsprechend. Ein Schwimmerschalter arbeitet nach einem ähnlichen Verfahren.
	Messerklappe	Für dickflüssige und trockene Schüttgüter werden Plattenschieber verwendet. Er besteht aus einem einzigen Stück Metall, das in der Regel wie ein Messer gespitzt ist.
	Schieberventil	Bei einem Schieberventil sind der Schieber und der Sitz parallel. Schieberventile nutzen den Leitungsdruck und die Positionierung, um eine dichte Abdichtung zu erreichen.
	Nadelventil	Flüssigkeiten und Gase können mit Nadelventilen präzise gesteuert werden. Sie lassen sich stufenweise und sanft einstellen, so dass der Durchfluss kontrolliert werden kann, können aber auch als Absperrventile verwendet werden.
	Quetschventil	Zweiwege-Quetschventile werden zum Absperren oder Regeln des Durchflusses von korrosiven, abrasiven und körnigen Medien verwendet. Die Ventile werden durch den Druck der Druckluft betätigt.

Ventilzustände

Symbol	Typ	Verwendung
	Spezialventil	Ein Spezialventil ist ein Ventil, das bestimmte Funktionen über die Zweiwege-Absperrung, -Regelung und -Rückschlag hinaus erfüllen kann. Daher wird diese Art von Ventil als Spezialventil betrachtet.
	Normalerweise offenes Ventil	Normalerweise offene Ventile sind immer offen. Sie schließen bei Betätigung und öffnen wieder, wenn sie nicht betätigt werden.
	Normalerweise geschlossenes Ventil	Normalerweise geschlossene Ventile sind immer geschlossen. Sie öffnen sich bei Betätigung und schließen sich wieder, wenn sie nicht betätigt werden.

Symbole für Stellantriebstypen

Symbol	Typ	Verwendung
	Handbetrieben (Manuell)	Handbetätigte Ventile sind ein zuverlässiges und langlebiges System zum Öffnen und Schließen von Durchflüssen, wenn das System häufig umgeschaltet werden muss und keine große Kraft zur Betätigung erforderlich ist.
	Pneumatisch (Membrane)	Die überwiegende Mehrheit der Membranventile wird durch pneumatische Antriebe betätigt; in diesem Fall wird der Antrieb über ein Vorsteuerventil mit Luftdruck beaufschlagt, der die Membran anhebt und das Ventil öffnet.
	Motor (elektrisch)	Motorbetätigte Ventile werden von Elektromotoren angetrieben. Je nachdem, wie die Ventile tatsächlich geöffnet oder geschlossen werden und für welche Anwendungen sie eingesetzt werden, unterscheidet man verschiedene Arten von motorbetriebenen Ventilen.
	Hydraulisch	Für Ventile, die große Kräfte erfordern, werden in der Regel hydraulische Stellantriebe verwendet. Am weitesten verbreitet sind hydraulische Stellantriebe in Kolbenbauweise.
	Pneumatisch (Drehkolben)	Ein pneumatischer Drehantrieb erzeugt mit Hilfe von Druckluft seine Antriebsenergie. Sie werden häufig zur Fernsteuerung von Ventilen verwendet.
	Ausgleichsdiaphragma	Ein pneumatisches Membranausgleichsventil steuert den Druck vor und hinter dem Ventil über die Verbindung der Prozessflüssigkeit oberhalb und unterhalb der Ausgleichsmembran.

Endverbindungen

Symbol	Typ	Verwendung
	Flanschverbindung	Flanschanschlüsse sind die gängigste Methode zum Anschluss von Ventilen, unabhängig von Druckstufe und Ventilgröße.
	Anschluss mit Gewinde	Rohre und Ventile, die über Gewindeanschlüsse verbunden sind, sind kompakt und stromlinienförmig. Die Endanschlüsse der Ventile haben in der Regel ein Innengewinde, in das ein Rohr mit Außengewinde passt. Ebenfalls erhältlich sind Ventile mit Außengewinde sowie Ventile mit einem Innen- und einem Außengewinde. Bei Gewindeverbindungen müssen verschiedene Normen eingehalten werden.
	Verschweißte Verbindung	Zur Herstellung einer Schweißverbindung werden ein Ventil und ein Rohr gleichen Durchmessers verwendet. Sie sind an den Außenkanten abgeschrägt, damit das Schweißmaterial das Tal ausfüllen kann. Sie sind um die Felgen herum geschweißt. Im Allgemeinen sind Stumpfnähte kleineren Abmessungen vorbehalten, in der Regel unter 2".
	Schweißmuffenverbindung	Im Vergleich zum Außendurchmesser des Rohrs hat die Ventilmuffe einen etwas größeren Innendurchmesser. Das Rohr wird in die Muffe gelegt und um den Rand herum geschweißt.

Prozesslinien

	Standard-Rohr	Dieses Symbol wird für alle Standardrohre und -leitungen in einem P&ID-Diagramm verwendet. Ist die Zeile fett gedruckt, handelt es sich um eine Hauptlinie, andernfalls wird sie als Nebenlinie bezeichnet.
	Isoliertes Rohr	Isolierte Rohre, wie sie für Dampf verwendet werden. Die Isolierung wird nur auf den zu isolierenden Leitungen angezeigt. Die Isolierung ist mit einem Symbol und einem Kennbuchstaben zu kennzeichnen.
	Ummanteltes Rohr	Prozessrohrleitungssysteme, die für den Transport viskoser Flüssigkeiten ausgelegt sind, können von ummantelten Rohrleitungen und Schläuchen profitieren. Der äußere Rohrmantel kann eine beheizte Flüssigkeit enthalten, die die durch das Produktrohr fließende Flüssigkeit erwärmt, so dass sie leichter durch die Prozessleitungen gepumpt werden kann.
	Kühl- oder Heizungsrohr	Rohre, die zum Transport von heißen oder kalten Medien verwendet werden.
	Flexibles Rohr	Um feste Rohrleitungen von flexiblen Rohren und Schläuchen zu unterscheiden, wird das Symbol für flexible Rohre verwendet.
	Die Rohre kreuzen sich, sind aber nicht verbunden.	Wenn ein P&ID-Diagramm Rohre enthält, die sich in der Zeichnung kreuzen, aber nicht physisch verbunden sind, wird dieses Symbol verwendet.

Signalleitungen

Symbol	Typ	Verwendung
	Pneumatisches Signal	Ein Ventil wird im Allgemeinen durch pneumatische Signale gesteuert. So lässt beispielsweise ein Regelventil Luft in das System einströmen, wodurch der Druck erhöht und ein Ventil am Ende der Leitung aktiviert wird.
	Geführtes elektromagnetisches, akustisches oder faseroptisches Signal.	Wird normalerweise in sehr empfindlichen Umgebungen verwendet und bedeutet in diesem Fall, dass das Signal durch ein Kabel oder ein anderes Transportmittel geleitet wird.
	ungesteuertes elektromagnetisches, akustisches oder faseroptisches Signal.	Ungelenkte Signale können ungelenkte elektromagnetische Signale, Licht, Strahlung, Radio, Schall, Funk usw. sein. Aber auch Ein drahtloses Messsignal oder eine drahtlose Kommunikationsverbindung.
	Elektrisches oder elektronisches Signal	Dieses Symbol kann ein elektronisches oder elektrisches, kontinuierlich variables oder binäres Signal sein oder ein Funktionsplan-Binärsignal. Ein binäres Signal ist eine Spannung oder ein Strom, der Informationen überträgt, indem er zwischen zwei möglichen Werten variiert, die im binären System 0 und 1 entsprechen.
	Hydraulisches Signal
	Verschiedene Datenkommunikationssignale.