Selection and sizing of the instrumentation in process industries

Abstract

Instrumentation engineering, that is selections and sizing of measuring and control instruments and methods, as well as the selection and design of their installation, is an important aspect of plant automation engineering. The aim of this master’s thesis was to produce a generally applicable, concise, and clear engineering guide for instrumentation that could be used in all industrial sectors. The research objectives were to explore factors influencing instrumentation, the selection and procurement process, as well as commonly used devices and methods and their properties. To achieve the objectives of the study, in addition to theoretical literature based research, and empirical research was conducted by interviewing professionals in the field.

The selection of instrumentation is a sum of many factors, but by prioritizing these factors based on their flexibility and significance, the selection process can be rationalized. The selection and procurement process can be carried out either based on detailed process information in the final stages of design, or by establishing framework contracts with device suppliers in the early phases of the project, relying on preliminary design information and reference projects.

Based on the results, it was concluded that instrumentation technology is continuously evolving but the associated literature stands the test of time. The physical phenomena behind the techniques remain the same. Research is not directly suitable for a project engineering guide, but it can be used as support for design work and as educational material.

Instrumentointisuunnittelu, joka kattaa mittaus- ja säätöinstrumenttien valinnan ja mitoituksen, sekä niiden asennuksen valinnan ja suunnittelun, on tärkeä osa laitosautomaatiosuunnittelua. Tämän diplomityön tavoitteena oli tuottaa yleisesti soveltuva, tiivis ja selkeä suunnitteluohje instrumentointiin, jota voitaisiin käyttää kaikilla teollisuuden aloilla. Tutkimuksen tavoitteina oli selvittää instrumentointiin vaikuttavia tekijöitä, laitteiden valinta ja hankintaprosessia, sekä yleisesti käytettyjä laitteita ja menetelmiä, sekä niiden ominaisuuksia. Tutkimustavoitteiden saavuttamiseksi, teoreettisen kirjallisuuteen perustuvan tutkimuksen lisäksi toteutettiin empiirinen tutkimus haastattelemalla alan ammattilaisia.

Instrumenttien valinta on monen tekijän summa, mutta priorisoimalla nämä tekijät niiden joustavuuden ja tärkeyden perusteella valintaprosessia voidaan järkeistää. Valinta- ja hankintaprosessi voidaan toteuttaa joko yksityiskohtaisten prosessitietojen perusteella suunnittelun loppuvaiheessa tai tekemällä raamisopimuksia laitetoimittajien kanssa projektin alkuvaiheessa esisuunnittelutietoihin ja referenssiprojekteihin perustuen.

Tulosten perusteella voidaan päätellä instrumentointiteknologian kehittyvän jatkuvasti, mutta siihen liittyvän kirjallisuuden kestävän aikaa. Fysikaaliset ilmiöt, joihin tekniikat perustuvat, eivät muutu. Tämä tutkimus ei sovellu suoraan projektien suunnitteluohjeeksi, mutta sitä voidaan käyttää suunnittelutyön tukena ja opetusmateriaalina