CH626974A5

CH626974A5 -

Info

Publication number: CH626974A5
Application number: CH306078A
Authority: CH
Inventors: Willy Dumont
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1978-03-21
Filing date: 1978-03-21
Publication date: 1981-12-15
Also published as: PT69371A; AU521855B2; US4232546A; AU4522679A; DE7810611U1; HU179432B; DE2815367A1; ZA791274B; CA1105732A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrleckageprüfeinrichtung für eine Anlage, bei welcher eine Wärmeübertragung zwischen zwei durch Trennwände voneinander separierten, strömenden Medien stattfindet, insbesondere für Wasserabscheider-Zwischenüberhitzer .

Bei Nuklearkraftwerken mit Leichtwasserreaktoren enthält der Dampf nach der Expansion in der Hochdruckturbine ca. 10 bis 15% Nässe. Zur Vermeidung von Schaufelerosionen und Wirkungsgradverlusten muss der Dampf daher nach der Expansion in der Hochdruckturbine getrocknet und anschliessend mit Frischdampf überhitzt werden. Diese beiden Prozesse erfolgen im Wasserabscheider-Zwischenüberhitzer.

Von der Funktion her sind Wasserabscheider-Zwischenüberhitzer lebenswichtige und wegen ihrer Grösse auch sehr teure Apparate der Turbinenanlage. Es sind daher Prüfmöglichkeiten vorzusehen, mit denen Schäden, d.h. Undichtheiten im Überhitzerrohrbündel, möglichst schon im Anfangsstadium während des Betriebes erkannt werden, um Folgeschäden zu vermeiden.

Üblich ist heutzutage die Stillstandsprüfmethode, bei der der Wasserabscheider-Zwischenüberhitzer bei stillgesetzter Anlage durch Abpressen und visuelle Kontrolle auf etwa vorhandene Mängel untersucht wird. Bei Vorhandensein lecker Rohre werden diese gestopft, d.h. das Rohr wird stillgesetzt, indem seine Enden an den Rohrböden verschlossen werden.

Um das Vorhandensein von Leckstellen ohne Ausserbetriebsetzen der Anlage bzw. des betreffenden Anlagenteils festzustellen, könnte z. B. eine kontinuierliche Prüfung mittels einer Mengenbilanz oder mittels Vergleichen der Überhitzertemperaturen in Betracht gezogen werden. Leider haben diese Verfahren aber den Nachteil, dass ihre Ergebnisse lastabhängig und trotz beträchtlichem Messaufwand relativ ungenau sind. Zudem treten dabei nach einiger Zeit und auch nach Revisionen Abweichungen der Anzeige vom Neuzustand auf. Vorteilhaft wäre, dass plötzlich auftretende Havarien, wie etwa ein voller Rohrbruch, schnell festgestellt werden könnten. Es bedarf aber auch hier mehrerer «voller Rohrbrüche», bevor eine aussagefähige Anzeige erfolgt.

Der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der sich, bezogen auf das Leckquerschnittsverhältnis, wesentlich grössere Anzeigegenauigkeiten als nach der vorgenannten Methode erzielen lassen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser stellen dar:

Fig. 1 das Schema eines Wasserabscheider-Zwischenüberhit-zers mit dem Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Einrichtung, und

Fig. 2 den Aufbau dieser Einrichtung in schematischer Darstellung.

Mit einer solchen Einrichtung lässt sich der Zustand der zu überwachenden Anlagenteile sehr schnell periodisch überprüfen und man erzielt mit ihr, bezogen auf das Leckquerschnittsverhältnis, wesentlich grössere Genauigkeiten als bei der oben erwähnten kontinuierlichen Methode. Die Prüfung lässt sich ohne Unterbrechung des Betriebes durchführen und liefert im Sinne der oben aufgestellten Forderungen eine Frühwarnung. Dabei lässt sich die ohnehin vorhandene Zwischenüberhitzer-temperaturmessung als zusätzliche kontinuierliche Betriebsüberwachung verwenden.

In Fig. 1 sind die zwei Leitungen für den aus den Hochdruckturbinen kommenden Arbeitsdampf mit 1 bezeichnet. Er wird in einen Wasserabscheider-Zwischenüberhitzer 2 geführt, in dem er mechanisch getrocknet und durch die Zwischenüberhitzerbündel 3 überhitzt wird. Der Heizdampf für die Überhitzung wird über zwei Heizdampfleitungen 4 zugeführt, das überschüssige Kondensat über zwei Kondensatableitungen 5 abgeführt. Zur Ausspülung des Kondensats aus den Zwischenüberhitzern dient aus der Heizdampfleitung 4 abgezweigter Spüldampf, der zusammen mit dem Kondensat durch die Leitungen 6,7 und 8 abgeführt wird.

Der überhitzte Arbeitsdampf gelangt aus dem Wasserabscheider-Zwischenüberhitzer durch Leitungefn 9 in drei zweiflu-tige Niederdruckturbinen 10 und der entspannte Abdampf über Abdampfleitungen 11 in einen Kondensator 12. Im Kondensator 12 befinden sich Entlüftungsleitungen 13, von denen in Fig. 1 eine einzelne dargestellt ist und aus denen eine Absaugeinrichtung 14 über eine Absaugeleitung 15 die gas- und dampfförmigen Bestandteile des Kondensatorinhaltes absaugt.

In der Spüldampfleitung 8 ist ein elektromagnetisch betätigbares Zweiwegventil 16 vorgesehen, mit dem entweder der Zutritt des Spüldampfes über eine Leitung 17 in die Absaugeeinrichtung 14 oder über eine Leitung 18 in den Kondensator 12 freigegeben werden kann.

Im folgenden werden die Bauteile beschrieben, die die eigentliche Einrichtung zur Rohrleckageprüfung bilden.

Dazu gehören vor dem Wasserabscheider-Zwischenüberhit-zer Zuführleitungen 19 für Helium mit je einem Ventil 20 vor der Einmündung dieser Leitungen in die Heizdampfleitungen 4. Ferner gehören dazu von den Heizdampfleitungen 4 abzweigende Zapfleitungen 21 mit Eichblenden 22 und je einem Ventil 23.

Hinter dem Kondensator gehören zur Prüfeinrichtung eine Zapfleitung24 mit einem Ventil 25, durch die zur Durchführung der Prüfung in periodischen Abständen aus der Absaugeleitung 15 ein Teil der gasförmigen Kondensatbestandteile abgezapft und der durch den Block 26 symbolisierten Prüfapparatur zugeführt wird, deren Einzelteile in Fig. 2 schematisch dargestellt sind.

Am Eingang dieser Apparatur ist nach dem Absperrventil 25 eine Blende 27 zur Begrenzung des abgezapften Stromes vorgesehen. Das abgezapfte Gas/Dampf-Gemisch gelangt danach zunächst in einen Kühler 28, in dem der Wasseranteil des Gemisches herauskondensiert wird.- Dies kann beispielsweise in drei Stufen erfolgen, wobei in der letzten Stufe bis unter den Gefrierpunkt abgekühlt wird, um den Restgehalt an Wasser

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möglichst gering zu halten. Unterhalb des Kühlers sind eine Leitung 29, ein Ablassventil 30 und ein Kondensatauffangbehälter 31 angeordnet. Nach jedem Prüfvorgang wird das im Kühler befindliche gefrorene Kondensat aufgetaut und in den Behälter

31 abgelassen.

Nach dem Kondensieren und Gefrieren im Kühler 28 bleiben unkondensierbare Gase zurück, die in ein Massenspektrometer

32 geleitet werden, um ihre Zusammensetzung zu analysieren. Danach werden die Gase durch eine Pumpe 33 über eine Leitung 34 und ein Ventil 35 in die Absaugeinrichtung 14 befördert (siehe auch Fig. 1). Ein Prüfvorgang, der gewöhnlich nur rund eine Minute beansprucht, läuft folgendermasen ab:

Zunächst wird durch Umschalten des Ventils 16 die Zuführung des vom Heizdampf verbleibenden Spüldampfes in den Kondensator 12 unterbunden. Der Spüldampf gelangt daher durch die Leitung 17 direkt in die Absaugeeinrichtung 14. Sodann wird durch Öffnen der Ventile 20 Helium in den Heizdampf eingeführt und mit diesem in die Zwischenüberhitzerbündel 3 mitgenommen. Falls in diesen ein Leck vorhanden ist, so tritt mit dem entweichenden Heizdampf auch Helium in den Arbeitsdampf über und damit über die Turbinen 10 in den Kondensator 12, aus dem es über die Absaugeleitung 15, die Zapfleitung 24 und das Ventil 25 in die Prüfapparatur 26 gelangt. Wie bereits oben beschrieben, wird in dieser der Wasseranteil durch Kühlen und Gefrieren abgeschieden und im Massenspektrometer 32 der Heliumanteil festgestellt, aus dem bei bekanntem Betriebszustand der Anlage (Heizdampf- und Arbeitsdampfmenge) auf die Grösse des Lecks geschlossen werden kann.

Zur Ermittlung dieser Leckgrösse dienen die zwei Eichblenden 22, die normalerweise durch die Ventile 23 vom Heizdampfstrom abgesperrt sind. Werden die Ventile 20 für die Heliumzufuhr und die Ventile 23 geöffnet, so strömt zusätzlich zu einer eventuellen Leckage ein durch den Blendenquerschnitt definierter Anteil des Helium/Heizdampf-Gemisches im Nebenstrom in den Arbeitsdampf über. Der Anteil des überströmenden Heliums kann dann auf die beschriebene Weise in der Leckage3 626 974

prüfeinrichtung bestimmt werden: Durch Vergleich dieser Anzeigen mit den Anzeigen bei wirklich auftretenden Lecks kann damit auf die Grösse dieser Leckquerschnitte geschlossen werden, falls ihre Querschnittsform nicht allzu stark von einem 5 Kreis abweicht. Die Eichblenden sind demnach als künstliche Lecks aufzufassen, mit deren Hilfe auf das Ausmass der wirklich auftretenden Leckage geschlossen werden kann.

Praktisch wird man so vorgehen, dass zunächst ohne Eichblenden, d. h. bei geschlossenen Ventilen 23 geprüft wird. Wird io in der Prüfapparatur ein Leck angezeigt, so wird die Prüfung mit offenen Eichblenden wiederholt, um die Grösse der Leckage feststellen zu können.

Ist das Vorhandensein eines Lecks beim Versuch mit der ganzen Turbogruppe festgestellt worden, so muss zwecks Lokali-15 sierung desselben der Versuch zunächst mit jedem einzelnen der vorhandenen Wasserabscheider-Zwischenüberhitzer und nachher mit jedem einzelnen Bündel derselben wiederholt werden.

Dabei ist zu beachten, dass zwischen den einzelnen Versuchen Pausen eingehalten werden müssen, die genügend lang 20 sind, um eine restlose Entfernung des vom vorhergehenden Versuch in den Kreislauf gelangten Heliumgases zu gewährleisten.

Erweist sich die Leckrate als unzulässig gross, so wird der betreffende Anlagenteil einer Stillstandsprüfung unterzogen, bei 25 dem mit einem Seifenblasentest die Leckstellen an den einzelnen Rohrbündeln ermittelt werden. Die defekten Rohre werden sodann, wie eingangs beschrieben, gestopft.

Statt Helium kann auch ein anderes Edelgas verwendet werden. Bei der Anwendung auf Siedewasserreaktoren (BWR) 30 darf es sich jedoch unter dem Einfluss der dabei auftretenden Strahlung chemisch nicht verändern.

Das Verfahren und die Einrichtung lassen sich in entsprechend modifizierter Form auch für andere Anlagen verwenden, bei denen die Dichtheit von Trennwänden zwischen zwei strö-35 menden Fluiden zu überwachen bzw. festzustellen ist, z. B. bei Wärmetauschern und sonstigen Apparaten der Verfahrenstechnik.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

626 974 PATENTANSPRÜCHE

1. Rohrleckageprüfeinrichtung für eine Anlage, bei welcher eine Wärmeübertragung zwischen zwei durch Trennwände voneinander separierten, strömenden Medien stattfindet, insbesondere für Wasserabscheider-Zwischenüberhitzer, gekennzeichnet durch Mittel (19,20,21,22,23) zum Einführen eines Edelgases in das erste der beiden Medien, Mittel (15,24,25) zur Probenentnahme aus dem zweiten Medium, Mittel (28,29,30,31) zum Abscheiden eventueller nichtgasförmiger Phasen aus der entnommenen Probe sowie Mittel (32) zur Feststellung des Edelgasanteils im verbliebenen gasförmigen Teil der entnommenen Probe.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einführen des Edelgases in das erste Medium eine Heliumquelle (19), Absperrorgane (20,23) und eine Eichblende (22) aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Probenentnahme ein Absperrorgan (25) und eine Blende (27) aufweisen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Abscheiden nichtgasförmiger Phasen aus der zu untersuchenden Probe einen Kühler (28) mit Gefriereinrichtung, ein Ablassventil (30) und einen Kondensatauffangbehälter (31) aufweisen.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Feststellung des Edelgasanteils der entnommenen Probe aus einem Massenspektrometer bestehen.