Requirements Definition and Equipment Nomenclature

8/2/2019 Requirements Definition and Equipment Nomenclature

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Chapter 9R e q u i r e m e n t s d e fin i t io n an de q u i p m e n t n o m e n c la t u r e

9 . 1 O v e r v i e wT h e p r o v i s io n o f a C & I s y s te m fo r a p o w e r s ta t io n is a c o m p l e x m a t t e rw h i c h r e q u i re s c a re f u l a n d c o m p r e h e n s i v e a d m i n i s t r a t io n . T h e t as k isd e m a n d i n g : t h e d e s ig n o f t h e e q u i p m e n t m u s t b e c o r r ec t , s ys te m s m u s t b ed e s i g n e d o n t i m e , e q u i p m e n t h a s t o b e c a r e f u l ly s p ec if ie d a n d p u r c h a s e d ,a n d e v e r y t h i n g h a s t o b e d e l i v e r e d to s ite , i n s ta l le d a n d c o m m i s s i o n e d to at ig h t p r o g r a m m e w h i c h i n te rw e a v e s t h e C & I s y st em w i th t h e m a n y o t h e ra c t i v i t i e s t h a t w i l l i n e v i t a b l y b e t a k i n g p l a c e o n s i t e a t t h e s a m e t i m e .W h e n c o m p l e t e t h e s y s te m s h o u ld b e fu l l y s u p p o r t e d b y c o m p r e h e n s i v ed o c u m e n t a t i o n w h i c h e n a b le s m a i n t e n a n c e s t a ff a n d u se rs to d e a l w i th it.

T h e a c t u a l p r o ce ss o f d e s ig n i n g t h e C & I s ys te m s f o rm s o n l y o n e p a r to f t h e m a n y a c t iv i ti es t h a t g o t o g e t h e r i n t h e t a sk o f e n g i n e e r i n g ac o m p l e t e c o n t r a c t . A l t h o u g h s o m e o f t h e o t h e r o p e r a t i o n s m a y s e e mm u n d a n e a n d t ri vi al , t h e y ar e r e al ly a n y t h i n g b u t t h at . T h e y a r e a se s s en t ia l to t h e c o n t r a c t a s t h e t e c h n i c a l d e s i g n w o r k .

9.2 D e f in i n g t h e r e q u i r e m e n t sT h e o u t c o m e o f a m a j o r e n g i n e e r i n g p r o j e c t s u c h a s th e d e s ig n , i n s ta l la t io na n d c o m m i s s i o n i n g o f t h e C & I s y st em s o f a p o w e r s ta t io n w i ll t o a l a r g ee x t e n t d e p e n d o n s p e c i f y in g t h e r e q u i r e m e n t s a t t h e o u t s e t s o t h a t w h a t i sp r o v i d e d fits w i t h i n t h e b u d g e t a n d is f it f o r t h e i n t e n d e d p u r p o s e . E q u a l l ye x a c t d o c u m e n t a t i o n is r e q u i r e d a t e a c h s ta g e a s t h e s y s te m m e t a m o r -p h o s is e s f r o m t h e o r i g i n a l c o n c e p t t o t h e f in a l , f u n c t i o n a l f o r m .


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184 Power-plantcontrol and instrumentationT h i s p r o c e d u r e r e q u ir e s a c o n s id e r a b le a m o u n t o f d e fi ni ti on , a n d t h e

f o ll o w i n g o u t l i n e lists t h e d o c u m e n t s t h a t m i g h t b e r e q u i r e d o v e r t h el if e ti m e o f a t y p i c a l p r o je c t , l is te d i n t h e o r d e r i n w h i c h t h e y m a y b ee x p e c t e d t o b e g e n e r a t e d . T h i s d o e s n o t p r e t e n d t o b e a n a b s o l u t e d e f i n i -t i o n t h a t m u s t b e r i g o r o u s l y fo l l o w e d o n e v e r y i n s t a l l a ti o n . I t is a p r a c t i c a ls y s t em t h a t h a s p r o d u c e d g o o d r es u lt s w h e n t o ll o w e d o n s e v e ra l p r o je c ts .O t h e r d o c u m e n t a t i o n s y s te m s o f fe r e d b y a s ys te m v e n d o r m a y b e p e r f ec t lya c c e p t a b l e , p r o v i d e d t h a t t h e s a m e d e g r e e o f d e f i n it i o n is a c h i e v e d a t e a c hs tage .9 . 2 . 1 T h e f u n c t i o n a l s p e ci fi ca ti o nA s y s t e m c a n b e d e f i n e d i n s e v e r al d i f f e r e n t w a y s , b u t a n e s s e n ti a l r e q u i r e -m e n t is t h e d e f i n i t io n o f w h a t t h e s y s t e m s h o u l d d o in relation to theprocess i t is m o n i t o r i n g a n d / o r c o n tr o ll in g . T h i s r e q u i r e m e n t is m e t b y t h eF u n c t i o n a l S p e c i f i c a t i o n ( F S ) . T h i s i s a p r o c e s s - r e l a t e d d e f in i t i o n o f t h ef u n c t io n s t h a t t h e s y s te m w i ll b e r e q u i r e d t o p e r f o r m . I t d o e s n o t p r o v i d ed e t a i l e d d e s c r i p t io n s o f t h e s y s te m h a r d w a r e a n d s o f tw a r e , s u c h a sr e sp o n s e t im e s , p o w e r s up p li es , e n v i r o n m e n t e tc ., e x c e p t w h e r e t h e s e a r ec r i t ic a l t o m e e t i n g t h e f u n c t i o n a l o b j e c t iv e s o f t h e i n s t a l la t i o n . B e c a u s e itd e fi ne s t h e r e q u i r e m e n t s , t h e F S s h o u l d b e o n e o f t h e d o c u m e n t s a g a i n s tw h i c h t h e v e n d o r is i n v i t e d to s u b m i t a c o m m e r c i a l b i d f o r a p ro j e c t.

A t y p i c a l F S w i l l d e s c r i b e t h e p l a n t a s a w h o l e , a n d t h e n d i s c u s s t h ec o n t r o l l o o p s w i t h t h e r e q u i r e d a c c u r a c y , r e s p o n s e t i m e s a n d d y n a m i cr a n g e o f e a c h lo o p.

9 .2 .2 T h e t echn ica l spec if ica t ionH a v i n g s a i d what t h e s y s t e m s h o u l d d o , i t is t h e n a p p r o p r i a t e t o d e f i n e , i ns o m e d e t a i l, how t h e f u n c t i o n s sh o u l d b e a c h i e v e d . T h i s p u r p o s e is s e r v e db y a T e c h n i c a l S p e c i fi c a ti o n ( T S ) w h i c h d e s c ri b e s t h e s y s t e m c o n f i g u r a t i o nin t e r m s o f t h e e l e c tr o n ic s a n d c o m p u t e r t e ch n o l o g i es to b e e m p l o y e d .B e c a u s e i t d e f in e s th e t e c h n o l o g y a n d f ac il it ie s re q u i r e d , t hi s d o c u m e n ts h o u l d b e r e q u e s t e d f r o m t h e v e n d o r w h e n h e s u b m i t s a p r o p o s a l f o re x e c u t i n g a p r o j e c t .T h e T S s h o u l d i n c l u d e t h e t b l lo w i n g d e fi n it io n s : t h e siz e, t y p e a n d n u m b e r o f o p e r a t o r d i s p la y s t o b e p r o v i d e d ; t h e o v e r a l l c o n f i g u r a t i o n ( h e i r a r c h i c a l , d i s t r i b u t e d et c.) ; m e t h o d o f p r o g r a m m i n g ( b l o c k - s t ru c t u r e d , B o o l e a n , l a d d e r - lo g i c e tc .) ; t h e p h y s ic a l e n v i r o n m e n t in w h i c h t h e e q u i p m e n t w i ll be e x p e c te d t oo p e r a t e ( d e f in e d i n t e r m s o f t e m p e r a t u r e , h u m i d i t y , v i b ra t io n , s h o c k

e t c . a s w e l l a s d u s t l e v e l s t o b e e n c o u n t e r e d , h a z a r d o u s - a r e a r e q u i r e -m en t s e tc .) ;


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Requirements definitionand equipment nom enclature 185 t h e p e r f o r m a n c e r e q u i r e d ( sp e ed , r e s p o n s e t im e , a v a i la b i li ty , m e m o r yetc . ) ; p o w e r s u p p li es a v a i l a b l e ( i n c l u d i n g v o l ta g e a n d f r e q u e n c y e x c u r si o n s ); s a f et y r e q u i r e m e n t s ( b a c k u p , r e d u n d a n c y , f a u lt t o l e r a n c e e tc .) .T h e T S w i ll a ls o la y d o w n t h e r e q u i r e m e n t s f o r te s ti n g , s u c h a s: F a c t o r y - a c c e p t a n c e : w h e r e t h e s y s t e m is s et u p i n t h e s u p p l ie r 's

p r e m i s e s , c o n n e c t e d to a s i m u l a t o r , o r t o sw i t c h e s a n d s i g n a l s o u r c e s f o ri n p u t s a n d t o m e t e r s a n d l a m p s ( o r L E D s ) t o s h o w o u t p u t s , a n d t h e np u t t h r o u g h a s er ie s o f r o u t i n e s t o s h o w t h a t i t p e r f o r m s a s r e q u i r e d .

S i t e - a c c e p t a n c e t e s t s : p e r f o r m e d a f t e r t h e s y s t e m h a s b e e n i n s t a l l e da n d c o m m i s s i o n e d o n s i t e , w h e n i t i s s u b j e c t e d t o c h a n g e s i n d e s i r e d -v a l u e s e t t i n g s , s i m u l a t e d e q u i p m e n t t r i p s a n d s o o n , t o p r o v e t h a t i tr e a c ts c o r r e c t l y a n d i n g o o d t i m e t o s u c h e v e n ts . R e l i a b i l it y r u n : w h e r e t h e e q u i p m e n t is l ef t i n fu ll c o n t r o l o f t h e

p r oc e ss , t o d e m o n s t r a t e t h a t is is c a p a b l e o f o p e r a t i n g c o r r e c t l y fo r ad e f i n e d p e r i o d , w i t h n o m a l f u n c t i o n s . T h e d o c u m e n t s h o u l d s t a t e t h ed u r a t i o n o f t h e r e l i a b il i ty r u n , t h e c o n d i t io n s u n d e r w h i c h t h is t es t w il lb e e x p e c t e d t o o p e r a t e a n d w h a t s h o u l d h a p p e n i f a f a il u r e o c c u r s (e .g .s t a r t a g a i n a n d r e p e a t t h e t e st ).A n y c o m m e r c i a l r e q u i r e m e n t s r e l a t i n g t o g u a r a n t e e s , p e r f o r m a n c e

b o n d s e t c . , s h o u l d b e d e f i n e d s e p a r a t e l y , a l t h o u g h t h e s e w i l l i n t e r r e l a t ew i t h t h e T S a n d s h o u l d t h e r e f o r e b e r e f e r r e d to .

N o t e t h a t t h e v a r i o u s a c c e p t a n c e t e s t p r o c e d u r e s w i l l a t t h i s s t a g e b ed e f i n e d o n l y in v e r y g e n e r a l t e r m s . A f u ll d e f i n i t i o n is p r o v i d e d b y t e st sp e -c i f i ca tions ( a s de sc r ib ed l a t e r ) .

9.2 .2 .1 M a ki n g provision fo r s i te tes tsI t is u s u a l t o r e t a i n a s u m ( t y p i c a l ly 5 % o f t h e o v e r a l l c o n t r a c t v a l u e )w h i c h is p a i d o n l y w h e n t h e v e n d o r h a s p r o v e d t h a t t h e s y st e m is c a p a b l eo f p e r f o r m i n g s a ti sf a ct o ri ly . H o w e v e r , i t sh o u l d b e r e c o g n i s e d t h a t ac o n t r o l- s y s te m su p p l i e r c a n d e m o n s t r a t e t h a t h is e q u i p m e n t a n d s y st em sa r e c a p a b l e o f f u n c t i o n i n g a s r e q u i r e d o n l y i f t h e p l a n t is m a d e a v a i la b l e t oh i m f o r t e s ti n g t h e s y st em ' s p e r f o r m a n c e o n t h e o p e r a t i n g p l a n t . I t isu n r e a s o n a b l e t o r e t a in w h a t m a y i n fa c t b e a s u b s ta n t ia l s u m o f m o n e yw i t h o u t g i v i n g t h e s u p p l i e r a r e a s o n a b l e o p p o r t u n i t y t o p r o v e t h a t h i se q u i p m e n t i s a s a c c u r a t e , f a s t - re s p o n d i n g a n d r e li a b le a s r e q u i r e d . Y e t , i t isq u i te c o m m o n f or th e p l a n t o w n e r t o p r o c r a s ti n a t e o v e r p e rf o r m i n g s uc ht e s t s . T h e r e a s o n f o r t h i s i s t h a t a p o w e r p l a n t r e p r e s e n t s a m a j o r i n v e s t -m e n t , a n d s t a rt i n g t h e r e c o v e r y o f t h a t i n v e s t m e n t m u s t n a t u r a l l yc o m m e n c e as q u i c k l y a s po ss ib le . A s s o o n a s t h e p l a n t h a s b e e n c o m p l e t e d


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186 Pow er-plant control an d instrumentationt o t h e p o i n t w h e r e i t c a n s t a r t e a r n i n g i t s k e e p , s t r o n g c o m m e r c i a lp r e s su r e c o m e s in t o p la y , r e q u i r i n g t h e p l a n t t o o p e r a t e a t m a x i m u mo u t p u t . T h e p r e s s u r e w i ll b e t o s t a r t e a r n i n g r e v e n u e a s q u i c k l y as p o ss ib lea n d f o r a s l o n g a s po ss ib le , to m a x i m i s e e a rn i n g s . R e d u c i n g t h e o u t p u t o ft h e p l a n t f o r t h e p u r p o s e o f c a r r y i n g o u t te sts is th e r e f o r e u n p a l a t a b l e.I t is i n e v e r y b o d y ' s i n t er e st s t h a t t h is d i l e m m a i s r e c o g n i s e d a n d as u i ta b l e f o r m o f w o r d s d e v e l o p e d t o c o v e r t h e s i t u a t i o n , y e t t h is is n o t o f t e nd o n e . O n e s o l u t i o n i s t o r e l a t e t h e f i n a n c i a l r e t e n t i o n t o t h e t e s tp r o g r a m m e , d e f i n in g w h e n t h e te sts w ill be p e r f o r m e d a n d a d d i n g w o r d st o t h e e f f ec t t h a t i f t h e t e st s a r e n o t c a r r i e d o u t w i t h i n a d e f i n e d t i m e a f t e rc o m m i s s i o n i n g h a s b e e n c o m p l e t e d , p e r f o r m a n c e r e t e n t i o n s w i l l b er e l e a s e d p r o v i d e d t h a t t h e d e l a y i s f o r c o m m e r c i a l r e a s o n s o u t s i d e t h ec o n t r o l o f t h e C & I s u p pl ie r.

9 .3 T h e K K S e q u i p m e n t i d e n t i f i c a t i o n s y s t e mE a c h i t e m o f e q u i p m e n t o n a p o w e r - p l a n t s ite h a s to b e i d en t if ie d b y am e t h o d w h i c h e n a b l e s i t t o b e u n i q u e l y d e f i n e d , s p e c i f i e d , p u r c h a s e d ,i n s t a l l e d , c o m m i s s i o n e d a n d m a i n t a i n e d , a n d t h i s r e q u i r e s s o m e l o g i c a lw a y o f n u m b e r in g e q u ip m e n t .

A l t h o u g h s e v e ra l s y st em s o f n o m e n c l a t u r e c a n b e i d e n ti fi ed , t w om e t h o d s a r e i n w i d e s p r e a d u s e : o n e A m e r i c a n t h e o t h e r E u r o p e a n . T h el a t te r is k n o w s as th e K K S ( K r a f t w e r k K e n n z e i c h e n sy s te m t ra n s l a te d a sp o w e r s t a ti o n d e s i g n a t i o n s y s te m ) , w h i c h w a s d e v e l o p e d b y a c o n s o r t i u mo f l a rg e m a n u f a c t u r e r s a n d u se rs u n d e r t h e a u sp ic es o f t h e G e r m a n V G BT e c h n i c a l C o m m i t t e e o n t e c h n i c a l c la s s if ic a ti o n s y s t em s [1 ].K K S n o m e n c l a t u r e is e x t r e m e l y c o m p r e h e n s i v e , a n d o n c e it h as b e e nu n d e r s t o o d t h e s y s t e m p r o v id e s a v e r y u s e fu l m e t h o d o f i d e n t if y i n g a n yp i e c e o f e q u i p m e n t a n d its o p e r a t i o n a l r o le i n a p l a n t. T h e s y s te m h a s itsw e a k n e s s e s , b u t i t is s o w i d e l y u s e d , b o t h i n E u r o p e a n d w h e r e v e rE u r o p e a n i n f l u e n c e s a r e fe lt , t h a t i t is v e r y i m p o r t a n t f o r t h e c o n t r o ls y s te m d e s i g n e r t o h a v e a t l e as t a r u d i m e n t a r y u n d e r s t a n d i n g o f itso p e r a t i o n .K K S d e fi n es e v e r y t h i n g o n a p l a n t , f r o m t h e s m a ll es t e l e ct r o n icc o m p o n e n t t o t h e la r g e st t u r b o - a l t e r n a t o r a n d e v e n co v e rs t h e b u i ld i n g st h a t c o n t a i n i t a ll .

U n f o r t u n a t e l y m u c h o f t h e E n g l i sh - la n g u a g e e x p l a n a to r y d o c u m e n t a -t io n t h a t is a v a i la b l e h a s b e e n t r a n s l a te d f r o m t h e o r i g i n a l G e r m a n i n s uc ha w a y t h a t t h e m e a n i n g is s o m e t i m e s o b s c u r e , a n d f in e le v el s o f c la s si fi ca -t i o n h a v e o f t e n b e c o m e b l u r r e d . ( F o r e x a m p l e , t h e d i s t i n c t i o n b e t w e e n' a n c il l ia r y sy s te m s ' a n d ' a u x i l ia r y s y s te m s ' m a y n o t b e i m m e d i a t e l y


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Requirements definitionand equipmentnomenclature 187o b v io u s .) T h e s y s t e m a ls o us es a l p h a b e t i c c h a r a c t e r s w h i c h d o n o t r e a d i l yr e l a te t o E n g l i s h - la n g u a g e n a m e s o f t h e e q u i p m e n t o r f u n c ti o n . F o re x a m p l e , v a l v e s a r e p r e f i x e d A A , a n d t h e d e s i g n a t i o n l e t t e r C i s u s e d t oi d e n ti fy t h e p u r p o s e o f a n i n s t r u m e n t . T h i s c a n a d d to t h e c o n fu s io n , s in c em a n y e n g i n e e r s r e l a te C t o a c o n t ro l le r . F u r t h e r c o n f u s io n c a n b e c a u s e db e c a u s e K K S u se s t h e l e tt e rs D P t o i n d ic a t e a p r es s u r e i n s t r u m e n t u s e d i nc o n j u n c t i o n w i t h a c o n t r o l sy s t e m o r D C S , w h e n D P is u s u a l l y t a k e n a sr e f e r r i n g t o d i f f e r e n t i a l p re s s u r e .

T h o s e w h o a r e u s e d to t h e A m e r i c a n s y st em o f n o m e n c l a t u r e m a y f in di t co n f us in g t h a t t h e K K S c o d es f or a ll e q u i p m e n t a r e d e t e r m i n e d b y t h ef u n c t i o n a l a r e a o f t h e p l a n t to w hic h the equipme nt relates. F o r e x a m p l e ,i n a s t e a m - t e m p e r a t u r e l o o p w h e r e t h e m e a s u r e d v a r ia b l e is t h e t e m p e r a -t u r e o f t h e s t e a m a t t h e f in a l s u p e r h e a t e r o u t l e t , t h e t r a n s m i t t e r w i ll b eh a v e a K K S c o d e b e g i n n i n g w i t h L B A , b u t t h e s p r a y - w a t e r c o n t r o l v a lv e ,a s p a r t o f t h e f e e d - w a t e r s y s te m , w i ll b e g i v e n a c o d e b e g i n n i n g w i t h L A A .T h i s is v e r y d i ff e r e n t f r o m t h e A m e r i c a n s y s te m , w h i c h a l lo c a te s a c o n -z s i s t e n t a r e a c o d e to the w ho le loop, a n d t h i s c a n b e c o n f u s i n g . I t i sp a r t i c u l a r l y i m p o r t a n t t h a t t his d i s ti n c ti o n s h o u l d b e c l e a rl y u n d e r s t o o db y p l a n t p er so n n e l, si nc e w i t h t h e K K S n o m e n c l a t u r e th e t a g n u m b e ra l l o c a t e d t o t h e v a l v e m e r e l y i n d i c a t e s t h a t i t is h a n d l i n g w a t e r , a n d g iv e sn o i n d i c a t i o n t h a t t h e v a l v e is c o n t r o l l i n g t h e s te a m t e m p e r a t u r e . C r it ic s o ft h e K K S s y s te m u s e t hi s a s e v i d e n c e a g a in s t t h e s y st em , s ta t in g t h a t w h e nt h e c o m p l e t e d i n s t a ll a ti o n i s i n p la c e , t h e n a t u r e o f t h e m e d i u m b e i n gh a n d l e d b y t h e v a l v e is f a i rl y o b v i o u s ( b e c a u s e o f t h e s iz e, n a t u r e o rc o l o u r - c o d i n g o f t h e p i p e w o r k ) , w h e r e a s t h e e f fe c t o f t h e v a l v e is n o t. W i t ht h e o l d e r s y s t em , t h e f a c t t h a t i t is a s p r a y - w a t e r v a lv e is a p p a r e n t f r o m t h et a g n u m b e r .

T h e d i f f er e n c e s a r e i l l u s tr a t e d i n F i g u r e 9.1 , w h i c h s h o w s h o w t h e t w os y s te m s a r e a p p l i e d t o t h e s a m e t y p e o f c o n t r o l l oo p . I t w i l l b e a p p r e c i a t e dt h a t , o n t h e a c t u a l p l a n t , t h e t a g n u m b e r a l l o c a t e d t o t h i s v a l v e w i l lm e r e l y i d e n t i f y i t as b e i n g p a r t o f t h e f e e d - w a t e r s y s t e m , a n d i t w i ll n o t b ea p p a r e n t t h a t its c o n t r o ll i n g e ff ec t is o n t h e s t e a m t e m p e r a t u r e .

9 . 3 .1 T h e i m p o r t a n c e o f a g r e em e n t a n d co - o rd i na t io nT h e K K S s y s te m a ll ow s d i ff e r e n t u s er s t o a d o p t d i f f e r e n t a p p r o a c h e s ,s t r e s s i n g t h a t a l l p a r t i e s i n v o l v e d o n t h e p r o j e c t s h o u l d a g r e e o n t h es e l e ct e d p a t h t o b e f o ll o w e d . A l t h o u g h t hi s d o e s s h o w a d e g r e e o f f le x ib il it y,o n a g i v e n p r o j e c t i t b e c o m e s c o n f u s in g to t h o s e w h o w e r e n o t p a r t y t o t h ed e c is io n s t h a t w e r e o r i g i n a l l y m a d e . I f o n l y fo r th i s re a s o n , i t is i m p o r t a n tt h a t a n a g r e e m e n t o n t h e n u m b e r i n g m e t h o d o l o g y is r e a c h e d a s s o on a sw o r k c o m m e n c e s o n a p r o je c t. I t is e q u a l l y i m p o r t a n t t h a t a s in g le i n d iv i d -


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188 Pow er.plant control and instrumentationI S A s y s t e m K K S

Figure 9.1T C V - 2 L A A 3 0 A A 0 0 4

Comparison o f K K S and IS A numbering systems applied to a steam-tempera-ture control loop

ual is appointed to control and co-ordinate the allocation of numbers.This will avoid duplication and different symbols being applied to instru-ments tha t serve the same sort of function.

It is also important to understand that the KKS code for an item isalmost invariably dictated by the functional area of the plant on which it is


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Requ iremen ts definition and equipm ent nom enclature 189u s e d ( a n e x c e p t i o n i s t h e D C S i t s e l f , s i n c e t h i s g e n e r a l l y s e r v e s a l m o s t a l la r e a s o f t h e p l an t ) . T h e r e f o r e , b e f o r e a n u m b e r c a n b e a p p l i e d t o , s ay , at e m p e r a t u r e t r a n s m i t t e r , i t is n e c e s s a r y t o k n o w t h e K K S c o d e fo r t h e p i p et o w h i c h i t i s f i t t e d . T h i s d e p e n d e n c e r e n e w s t h e p r e s s u r e f o r t h e p l a n tp i p in g a n d i n s t r u m e n t a t i o n d i a g r a m s ( P & I D s ) to b e d e f in e d a t a n e a r lys t a g e i n a p r o j e c t a n d f o r t h e m t o b e a s a c c u r a t e a n d c o m p l e t e a s p o s s i b l eb e f o r e w o r k b e g i n s o n s p e c i f y in g t h e i n s t r u m e n t a t i o n a n d s y st em s . T h i sp o i n t c a n n o t b e o v e r e m p h a s i s e d . P r o b l e m s w ill i n e v i t a b l y a ri se a s s o o n a sa n y a t t e m p t is m a d e t o a l lo c a t e K K S n u m b e r s t o i n s t r u m e n t a t i o n b e f o r et he P & I D s ta g e ha s b e e n c o m p l e te d .

I t m u s t b e r e c o g n i s e d t h a t t h e K K S s y s t e m o f fe rs a c o m p r e h e n s i v em e t h o d o f h o u s e k e e p i n g w h i c h c a n g r e a t ly e n h a n c e t h e t as k o f a l lo c a t in gn o m e n c l a t u r e t o a ll e q u i p m e n t o n a p l an t . T h i s is a ro u t i n e , b u t s u rp r is -i n g l y c o s tl y , f a c e t o f t h e a d m i n i s t r a t io n o f a p r o j e c t. P r o p e r l y u s e d , K K Sc a n y i e ld c o n s i d e r a b l e e c o n o m i e s a n d e f f ic ie n c y: p o o r l y a d m i n i s t r a t e d itb e c o m e s a n i g h t m a r e .

9 .3 .2 R e v ie w o f K K ST h e f o ll o w i n g is a n a t t e m p t t o e x p l a in h o w K K S id e n tif ie s t h e c o m p o n e n t st h a t g o t o m a k e u p t h e C & I s y st em s ( a n d only t h e C & I s y ste m s ) o f a p o w e rp l a n t. T h e s t r u c t u r e o f t hi s b o o k d o e s n o t a l lo w f o r a c o m p r e h e n s i v e g u i d et o b e p r o v i d e d , b u t t h e f o l l o w i n g b r i e f o u t l i n e s h o u l d a t l e a s t e n a b l e t h er e a d e r t o g r a s p t h e p r i n c ip l e s .

9.3 .2 .1 T h e l eve ls o f codingT h e n u m b e r a l lo c a t e d b y th e K K S s y st em to a p i ec e o f e q u i p m e n t isb r o k e n d o w n i n t o a n u m b e r o f s e c t io n s o r 'l e v e ls ' ( se e F i g u r e s 9 .2 a n d 9 .3 )an d w i t h i n ea ch o f t he s e l eve l s is a f ie l d o r s e t o f f ie l d s, e ach f ie l d be i n go c c u p i e d b y a le t t e r o r n u m b e r . E a c h l e t te r o r n u m b e r is a l l o c a t e d a fi eldi d e n t i fi c a t io n : G f o r t h e p l a n t , F f o r t h e f u n c t i o n , A fo r t h e e q u i p m e n t a n dB f o r t h e c o m p o n e n t . T h e L e v e l 0 c o d e is u s e d w h e r e t h e r e a r e, f o r e x a m p l e , t w o p o w e r

p l a n t s o n t h e s a m e s it e. T h e s e a r e u s u a l l y d e s i g n a t e d a s 'A ' a n d 'B ' , b u tt h e s y s t e m a l lo w s n u m e r i c c h a r a c t e r s t o b e u s e d i f d e s ir e d . I f o n l y o n ep l a n t e x is ts o n t h e s i te t h e f ir st c h a r a c t e r is o m i t t e d a l t o g e t h e r .

T h e f ir st d i g i t o f t h e L e v e l 1 c o d e id e n t if ie s t h e b o i l e r / t u r b i n e u n i t o nw h i c h t h e r e l e v a n t p i e c e o f e q u i p m e n t is f it te d . T h i s is a l w a y s a n u m e r i cc h a r a c t e r a n d is u s u a l l y 1 f o r B o i l er 1 e tc . W h e r e t h e e q u i p m e n t isc o m m o n t o a ll a r e a s o f t h e p l a n t (e .g . a c o o l i n g to w e r ) t h e n u m b e r 0 isa l l o c a t e d t o it.


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190 Pow er-plant control and instrumentationI I I' i iI~ i I .m ~ 1 : F U N C T IO N i L e w l 2 E Q U IP M E N T i L ~ d 3 : C O M P O N E N T

F ' ~ ' ~ " ~ . i F . , . , . v . ~ . j , ~ ~ . . . . . * . j ~ e , , ' - B . - ' -. . . .V l'l' lc l l" l'/l ' l'lll'll 1 '1I P T / / ~---r~ ' vCub ic le No . S e q u e n t i a lID No .I Co nt ro l sys tem, w o r s , ,. m I

S h e l f N o .. . A I C K N I 2 D A 0 5 I

Figure 9 .2 Appl icat ion o f the K K S numbering sys tem to D C S equipment

T h e r e m a i n i n g p a r t o f t h e L e v e l 1 c o d e d e fi n es t h e f u n c t i o n o f t h ee q u i p m e n t (e .g . a f e e d - w a t e r p u m p s y s te m , c o m p r i s in g t h e p u m p its elf,it s m o t o r a n d a ll e q u i p m e n t a s s o c ia t e d w i t h i t, s u c h a s l e a k - o f f v a l v e,s t a r t e r e t c . ) , t o g e t h e r w i t h a u n i q u e s e q u e n t i a l n u m b e r f o r t h e s y s t e m( e.g . p u m p s y s t e m n o 2 ). T h i s g r o u p o f d i g it s ( t h e f ir st t h r e e a l p h a b e t i c ,t h e n e x t t w o n u m e r i c ) is c o m b i n e d w i t h t h e u n i t - id e n t i f y in g p r ef ix , in t ow h a t i s c a l l e d t h e ' f u n c t i o n c o d e '. T h e L e v e l 2 c o d e ( w h i c h m a y c o m p r i s e f iv e o r m o r e di g it s) d e f in e s t h ep a r t i c u l a r p i e c e o f e q u i p m e n t ( su c h as a p r e s su r e t r a n s m i t t e r ) a n d itsu n i q u e s e q u e n t i a l n u m b e r (e .g . 10 1).

T h e L e v e l 3 ( c o m p o n e n t o r si gn a l) c o d e i d en ti fi es t h e c o m p o n e n tits elf, a n d i n t h e c a s e o f a d e v i c e t h a t g e n e r a t e s s o m e f o r m o f e l e c t ri c a ls i g n a l , it a l so d e f i n e s t h e n a t u r e o f t h a t s i g n al .


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Requirem ents definition and equipment nom enclature 191! ! ! ! ! !I I I I I L e v e l 3 IJ q " J i L e v e l 1 i L e v e l 2 i i, ~ . I ~ d i F U N C T I O N i E Q U I P M E N T U N IT C O M P O N E N T o r i ,. ~ i A = ,.! A ~ i A S I G N A L ~ i! = - ! : ~ ! -" " ! " " ! " " ii l l ' '. , , . I , l o l , l o o ] , l , l o l , l x i l o l , I

PoMUon code G F . ~ ~ ~ Fm rT A~ ~ Am Am ~ Ik Ib I Im BwT y p e o f z N* A k A N N A k N N N A A . N N

. _ . ~ -_ . ._ , :_ . . . . ~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

A = a l p h a b e t ic c h a r a c t e rN = n u m e r i c c h a r a c t e r* = o p t io n a l ( m a y b e o m i tt e d )

B n ~ k d o w n o f t h e c o d e

- - I P , . , , , .o . I/ - I o " " " u m ~ " I

/ / - i I

/ - I" - ] ' J g i ' J l l P ] ' ] ] ' I x J Q l o J ' j\ v /\ /

S e q u e n t i a l n u m b e r s

C o m p o n e n t o rs i g n a l c o d e

Figure 9.3 O verallK K S numberingphilosophy


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192 Po w er-p lan t ontrol and instrumentationI t is i m p o r t a n t t o u n d e r s t a n d t h a t i f t h e r e a r e , fo r e x a m p l e , 2 0 0

p r e s s u r e g a u g e s o n a p l a n t , t h e s e q u e n t i a l n u m b e r s f o r t h e se d o n o t s t a r t a t0 01 a n d c o n t i n u e t h r o u g h t o 2 0 0. T h e n u m b e r s r e l a t e to t h e f u n c t i o n a la r e a o f t h e p l a n t o n w h i c h t h e y a r e u s e d . T h e r e f o r e , t h e y s t a r t a f re s h e a c ht i m e t h e p r e c e d i n g c o d e c h a n g e s . F o r e x a m p l e t h e f i r s t p r e s s u r e g a u g e o nt h e H P s t e a m p i p i n g s y s t e m o f a p l a n t ( w h e r e t h e p i p i n g s y s t e m isn u m b e r e d L B A 1 0 ) w il l b e a l l o c a te d a s e q u e n ti a l n u m b e r L B A I O C P 0 0 1 ,t h e n e x t w il l b e L B A 1 0 C P 0 0 2 , a n d s o o n . T h e n u m b e r i n g s ta r ts a g a i n o na n o t h e r s y s te m : t h e f ir st p r e s s u r e g a u g e o n t h e h o t r e h e a t s t e a m p i p i n gs y s t e m ( n u m b e r e d L B B 1 0 ) b e i n g a l l o c a t e d t h e s e q u e n t i a l n u m b e rL B B 1 0 C P 0 0 1 , th e n e x t b e i n g L B B 1 0 C P 0 0 2 a n d s o o n .

T h e s t r u c t u r e a n d a p p l i c a t io n o f th is c o d i n g s y s t e m is i l l u s tr a t e d i nF i gu re s 9 .2 and 9 .3 .

9.3 .2 .2 Ex plan at ion o f the main coding pr inc ip lesT h e r e a r e se v e ra l h u n d r e d c a te g o r ie s w it h in t h e K K S c o d e s b u t t h ef o l lo w i n g is a b r i e f s u m m a r y w h i c h w i ll p r o v i d e s o m e a s s is ta n c e in d e a l i n gw i t h b o i le r C & I s y st em s . W h e r e i t is f elt t h a t t h e w o r d i n g is a m b i g u o u s ,s o m e e x a m p l e s h a v e b e e n p r o v id e d . H o w e v e r , i t s h o ul d b e r e m e m b e r e dt h a t t h e se i n t e r p r e t a t i o n s a r e n o t u n i v e r s a ll y i m p l e m e n t e d , a n d t h e i m p o r -t a n c e o f p r o j e ct - sp e c i fi c a g r e e m e n t a n d c o - o r d i n a t i o n ( as m e n t i o n e d i nS e c t i o n 9 .3 .1 ) c a n n o t b e t o o s t r o n g l y e m p h a s i s e d .I , eve lABC , DEFGHJKLMNPqRSU

1: Function= g r i d a n d d i s tr i b u t io n s y s te m s= p o w e r tr a n sm i s s io n a n d a u x i l ia r y p o w e r s u p p ly= i n s t r u m e n t a t i o n a n d c o n t r o l e q u i p m e n t= c o n v e n t i o n a l f ue ls s u p p l y a n d r e si d u e d i s p o s a l=- h a n d l i n g o f n u c l e a r e q u i p m e n t= w a t e r s u p p l y a n d d i sp o s a l= con ven t i ona l ( i.e . non nu c l ea r ) hea t gen e ra t i on= n u c l e a r h e a t g e n e r a t i o n= r e a c t o r a u x i l i a r y sy s te m s= s t eam, w a t e r an d ga s cyc l es= m a i n m a c h i n e s e t s= pro cess en erg y (e .g . d i s t r i c t hea t ing)= c o o l i n g - w a t e r s y s te m s= aux i l i a ry s ys t em s (e .g . a i r com pres s o r s )= g a s g e n e r a t io n a n d t r e a t m e n t= anc i l l a ry s ys t ems ( e.g . hea t i ng an d v en t i l a ti on )= s t ruc t u re s


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Requirements definition and equipment nomenclature 193W = r e n e w a b l e e n e r g y p l an t sX = h e a v y m a c h i n e r yZ = w o r k s h o p a n d o ff ic e e q u i p m e n tL e v e l 2: E q u i p m e n t u n i tA = m ech an ica l eq u ip m en t (e .g . va lves, dam per s , f ans , inc lud ing

ac tua to r s )B = m e c h a n i c a l e q u i p m e n t (e .g . s t o ra g e t a n k s )C = d i r ec t m ea su r in g c i r cu i ts (e .g . loca l ind ica to r s )D = c losed-loop con t ro l c i r cu it sE = a n a l o g u e a n d d i g i ta l s i g n a l c o n d i t i o n i n gF = ind i r ec t m eas ur i ng c i r cu i t s (e .g . sensors f eed in g r em ote ind ica to r s)G = e lec t r i ca l eq u ip m en t (e .g . cub ic le s , ju nc t io n boxes , gene ra to r s ,

inve r te r s , ba t t e ri e s , l igh tn ing-p ro tec t ion sys tem)= s u b a ss e m b l ie s o f m a i n a n d h e a v y m a c h i n e r y ( e.g . b e a r i n g s )= nu c le a r a s sembl ie s (e .g . absorbe r s, m ode ra to r s , sh ie ld ing equ ipm ent )

HJ9 .3 .3 A n e x a m p le o f h o w th e c od es a re u s e dF i g u r e 9.4 sh o w s h o w t h e K K S c o d es m a y b e a p p l ie d to a p a r t o f t h ef e e d - w a t e r p u m p i n g s y s t e m o n a p l a n t . I n t h is e x a m p l e , t h e p u m p r el at est o B o i le r 1 a n d t h e p r e s s u r e i n d i c a t o r a t i ts d i s c h a r g e is t h e r e f o r e n u m b e r e d1 L A B 2 5 C P 0 0 1 , t h e C b e i n g t h e L e v e l 2 c o d e f o r a d i r e c t - m e a s u r i n g d e v i c e( C ) i n d i c a t i n g p r e s s u r e (P ). T h e f e ed - fl o w t r a n s m i t t e r f o r m s p a r t o f t h et h r e e - e l e m e n t f e e d - w a t e r c o n t r o l s y s t em a n d its L e v e l 2 c o d e t h e r e f o r e u se sD f o r a c l o s e d - l o o p c o n t r o l c i r c u i t , a n d F f o r fl ow .

W h e n it co m e s to t r a n s m i t te r s w h o s e s ig n al s d o n o t f o r m p a r t o f ac l o s ed - lo o p c o n t r o l s y s t e m , d i f fe r e n t i n t e r p r e t a t i o n s a r e a p p l i e d b y v a r i o u su s e r s t o t h e L e v e l 2 c o d e s . I n s o m e c a s e s t h e c l a s s i f i c a t i o n l e t t e r D i sa p p l i e d t o a n y t r a n s m i t t e r w h i c h fe ed s t h e D C S , i rr e sp e c ti v e o f w h e t h e r o rn o t t h e s i g n a l i s u s e d i n a c l o s e d - l o o p c o n t r o l s y s t e m . O t h e r u s e r s e x t e n dt h e m e a n i n g o f F ( in d i r e c t m e a s u r i n g c i rc u it s) to i n c l u d e t h is t y p e o f m e a -s u r e m e n t . I n F i g u r e 9.4 , t h e f o r m e r o f t h e se i n t e r p r e t a t i o n s i s u s e d , a n d t h et e m p e r a t u r e t r a n s m i t t e r t h a t i s u s e d t o p r o v i d e a s i g n a l f o r t h e o p e r a t o rd i s p la y , is th e r e f o r e a l l o c a t e d t h e l e t t e r D a s t h e f i rs t c h a r a c t e r o f i ts L e v e l2 c o d e ( t h e s e c o n d c h a r a c t e r is T , f o r t e m p e r a t u r e ) .

T h i s p o i n t i ll us tr at es t h e i m p o r t a n c e o f c o - o r d i n a t i o n a n d a g r e e m e n tb e t w e e n a ll p a r t ie s m e n t i o n e d a t t h e b e g i n n i n g o f S e c t i o n 9 .3 .1 .

W h e n t h e L e v e l 3 c o m p o n e n t c o d e is c o n s i d e re d , t h e K K S c la ss if ic at io ns e r v e s t w o f u n c t i o n s . O n e i d e n t i f i e s t h e c o m p o n e n t i t s e l f , f o r e x a m p l eO T 0 1 f o r a t h e r m o w e l l , w h i l e t h e o t h e r d e s i g n a t e s t h e s i g n a l . T h e s i g n a lc o d e s a r e b r o k e n d o w n i n t o c la s si fi ca ti o n s w h i c h i d e n t i f y w h e t h e r t h e y a r e


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Requirements definition and eq uipment nom enclature 195Table 9.1 S o m eK K S L evel 3 codes or D C S inputs and outputsFunction Field identif ication Class of signal S ig n a l

B1 B2 BNB 11 Bina ry-MC C Alarm91 Binary-MC C Other

31 Process switch LOW limit switch 132 Process switch LOW l imit switch 2

Input to DCS X G 33 Process switch LOW l imit switch 341 Process switch H IG H imit swi tch 142 Process switch H IG H imit swi tch 243 Process switch H IG H imit swi tch 391 Process switch Other01 Analogue input R esista nce hermom eter

elementQ 11 Analogue input Tra nsm itter

91 Analogu e input OtherB 0 1 - 0 5 B in a ry -M C C V a r i o u sSTART commands

09 Binary-MC C STOPG 01 Binary output S o le n o id alve

Ou tput from Y 91 Binary outputDCS 11 Analogu e output Spe ed control

Q 21 Analogu e output Position control91 Analogu e output Other

t r a n s m i t t e d t o o r fr o m t h e D C S . T h e y c a n a ls o s h o w t h e f u n c t io n o f t h es i g n al . T a b l e 9.1 g iv e s s o m e e x a m p l e s t o s h o w h o w t h is is a c h i e v e d .I n g e n e r a l , a n X i n t h e B 1 f i e l d i n d i c a t e s a n i n p u t t o t h e D C S a n d Y

s h o w s a n o u t p u t f r o m i t . I n t h e B 2 f i e l d , B i n d i c a t e s a b i n a r y s i g n a l a s s o -c i a t e d w i t h m o t o r c o n t r o l l e rs ; G is f o r b i n a r y s i g n a ls s u c h a s l i m i t s w i t ch e s ,p r e s s u r e sw i t c h es , s o l e n o i d v a l v e s a n d s o o n ; O i s f o r a n a l o g u e s ig n a ls .

B y c a r e f u l u s e o f t h e s e i d e n t i f i c a t io n s i t is p o ss ib l e t o e c o n o m i s e o n t h ew o r k o f d e f i n i n g t h e f u n c t io n s o f v a r i o u s s i gn a ls , s i n c e e a c h f u n c t i o n w i llf al l i n t o a d e f i n e d g r o u p , f o r w h i c h t h e a c t i o n s a n d c o n n e c t i o n s a r e a l r e a d yd e f i n e d .

9.4 SummaryT h i s a l m o s t c o m p l e t e s th is s t u d y o f b o i le r C & I s y st em s . H o w e v e r ,u p d a t i n g a n d r e f u r b i s h m e n t n e e d s t o b e d i s c u s s e d . T h i s i s a s u b j e c t t h a t


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196 Pow er-plant control and instrumentationh a s b e c o m e im p o r t a n t a s t h e p a c e o f e le c tr o n ic s d e v e l o p m e n t h a s a c ce le r-a t e d . A s t h e r e is l it tl e s i g n o f t h is t r e n d l e v e l li n g o u t , w e m u s t l o o k a t i tsi m p l ic a t io n s f o r p o w e r - p l a n t m a n a g e m e n t , u s er s a n d m a i n t e n a n c e s ta ff .

9 .5 R e f e r e n c e sD IN 40719 'C i r c u i t d i a g ra ms , c i r c u i tc lassi f ica t ion (diagrams, char ts , tables , i temclassi f ica t ion examples, 1978

representa t ions, def ini t ions,de s igna ti ons) - - a l pha be t i c a l

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Requirements Definition and Equipment Nomenclature