CS204729B1 - Způsob zjlitováni vnitřních objemů průtočných aparátů a zařízeni k prováděni tohoto způsobe - Google Patents

Abstract

Vynález ss týká způsobu a zařízeni pro zjišťováni vnitřních objemů průtočných apará tů, zejsána aparátů pracujících v ehemlekém průmyslu. Přikladen použiti způsobu a zaříze ni podle vynálezu ja zjlitováni nárůstu*nachanlekých usazenin va výměnicích tepla, v pec ní oh trubkách, kondenzátorech atp. Zcela apeelfickýa..přikladeš použiti Ja zjiětovénl vol ného průtočného objsnu kondenzátorů, určených k vyarmžcvénl těkavých fluoridů, vznikají cích při regeneraci vyhořelého jaderného paliva plynným fluoraa. 3a viaobaeně znáno, že při provozu různých ehonlokýeh či jiných aparátů protékaných plynen nebo kapalinou dochází k jejich zanášeni vlivem usazováni mechanických nečistot anobo zplodin v nich probíhajících fyzikélně-chemických reakci a přaaěn (např. kondenza ce, adssrpee). Pracovní objoa aparátů pak poatupea čeau klesá, až dojde k úplnéau zane seni. Současně aa zmenšením pracovního objeau aparát přestává plnit postupně svou funkci a stoupá tak nebezpečí vzniku havarijního atavu. Omvl sa proto bazpcdalnečně nutné, alt k dispozici aatodu nebo zařízení, které by umožňovalo sledovat průběh zanášeni aparátu a předcházet tak havarijním atavůa. V dosavadní průnyalové praxi ae pro zjlitováni nárůstu mechanických sedimentů, tu hých zplodin ohoaieko-fyzlkélnleh přoaěn nebo zkondenzovaných produktů postupuje obvykle tak, že stupán zaneseni aparátu a přípustné doba provozu ae stanoví odhadem na základě dlouhodobých zkušenosti.

Description

Vynález ss týká způsobu a zařízeni pro zjišťováni vnitřních objemů průtočných aparátů, zejsána aparátů pracujících v ehemlekém průmyslu. Přikladen použiti způsobu a zařízeni podle vynálezu ja zjlitováni nárůstu*nachanlekých usazenin va výměnicích tepla, v pecní oh trubkách, kondenzátorech atp. Zcela apeelfickýa..přikladeš použiti Ja zjiětovénl volného průtočného objsnu kondenzátorů, určených k vyarmžcvénl těkavých fluoridů, vznikajících při regeneraci vyhořelého jaderného paliva plynným fluoraa.

3a viaobaeně znáno, že při provozu různých ehonlokýeh či jiných aparátů protékaných plynen nebo kapalinou dochází k jejich zanášeni vlivem usazováni mechanických nečistot anobo zplodin v nich probíhajících fyzikélně-chemických reakci a přaaěn (např. kondenzace, adssrpee). Pracovní objoa aparátů pak poatupea čeau klesá, až dojde k úplnéau zaneseni. Současně aa zmenšením pracovního objeau aparát přestává plnit postupně svou funkci a stoupá tak nebezpečí vzniku havarijního atavu. Omvl sa proto bazpcdalnečně nutné, alt k dispozici aatodu nebo zařízení, které by umožňovalo sledovat průběh zanášeni aparátu a předcházet tak havarijním atavůa.

V dosavadní průnyalové praxi ae pro zjlitováni nárůstu mechanických sedimentů, tuhých zplodin ohoaieko-fyzlkélnleh přoaěn nebo zkondenzovaných produktů postupuje obvykle tak, že stupán zaneseni aparátu a přípustné doba provozu ae stanoví odhadem na základě dlouhodobých zkušenosti.

2Θ4.729 z

204 729 ϋ aparátů menších rozměrů a o nižší huotnosti je možné pro zjišťování průtočného objemu použit metody založená ne měřeni hmotnosti tohoto operátu během provozu. Tato metoda je však použitelná jen tehdy, jaatližo ee mšrná hmotnost usazenin, respektive ukládajících se produktů reakce výrazně liší od mšrná hmotnosti aparátem protékajícího reakčního prostředí. V opačném připadá aa totiž žádná změna mírná hmotnosti pracujícího . aparátu prakticky nezaznamená. Navíc ja třeba provádět při tomto zpttoohu měřeni velmi přesná a náročná váženi celá aparatury, zabudovaná v potrubním systému. Obtížnost váženi sa zvyšuje jašté dála v případě. Jestliže aa má provádět vo zdraví škodlivá· prostředí, například v radioaktivně zamořeném prostředí. Dálo jo třeba zajiatit rovněž kloubová uloženi aparátu, což ja v provozních podmínkách velmi obtížná ačasto dokonce neproveditelné.

V některých případech, zejména u aparátů pracujících v chemickém průmyslu, ja možno volný vnitřní objem aparátu určit proatým stanovením objemu jedná z přítomných fázi v tomto zařízení, například zadrženého objemu plynu v kapalin*. Měřici technika používaná pro tento postup ja věak většinou dosti nespolehlivá a docílená výsledky jmou proto nepřesná.

□a tady možno shrnout, žo žádný z doaud popsaných o uplatňovaných způsobů a zařízeni nesplňuje zcela požadavek aožnoatl plynulého sladováni postupného zanášeni průtočnýoh aparátů a jeho měřeni a přeanoatí, jež by umožnila předcházet havarijním stavům aparátu.

Tyto podmínky jaou naproti tomu splněny u způsobu zjlěťovánl vnitřních objemů průtočných aparátů podle vynálezu, jehož pedatata spočívá v tom, ža do mádle proudícího průtočným aparátem se na Jeho vstupu do aparátu přidá značkovači látka o odlišný·! vlastnost·! než aá proudící mádlu·, přičemž na výstupu z průtočného aparátu ·· provádí analýza proudícího mádla z hlediska jeho změněných vlastností, papřipadé z hlediska přítomnosti přidané značkovací látky Za současného měřeni velikosti průtoku značkovaného média.

Způsob zjišťováni vnitřních objemů průtočnýoh aparátů podle vynálezu umožňuje stanovit za použiti velmi jednoduchých prostředků as potřebnou přesností volikoat neznámého volného obj entit zaujímaného proudící kapalinou nebo plynem a z průběhu změn táto velikosti zjistit stav nárůstu tuhé či hustá kapalná hmoty vo sledovaná· objemu. Dosahuje sa toho tím, že se vyvolá změna některé vlastnosti protékajíc! kapaliny noho plynu na vstupu do zjišťovaného objemu a sleduje so odezva, tj, zněna táto vlastnosti no výstupu ze zjišťovaného objemu, jež jo závislá na velikosti 1 tvaru tohoto objaau.

Stanoveni valikoatl zjišťovaného objaau V průtočného aparátu ja pak založeno no skutečnosti, že výstupní změna - odezva se opozdi, respektive rozloží oproti okamžiku zavedeni vzruchu nebo impulsu do proudícího médie. Velikost zjišťovaného objaau V aa urči ze závislosti V Q . T . kde Q značí měřený průtok,^ značí střední dobu zdrženi tekutiny ve sledovaném objemu.

Změnu vstupní vlastnosti průtočného médie Je možno realizovat několika způsoby.

s

204 720 odllěnými podle toho, je-li proudícím média· kepelins nebe plyn. 3e-li proudícím médiem kapalina, ja možné použit jako značkovacího média bu3 malého podílu proudícího média.(tj. do 2 % max. do 5 % objemu průtočného aparátu), u něhož aa Začni některá ze stavových veličin, například teplota, mírné hmotnost či elektrický odpor, anebo malého podílu proudícího aédia, k němuž ae přidá cizí značkovací látka, například radioaktivní složka nabo neaktivní sůl.

První způsob ja vhodný v připadá, že proudícím médiom je kapalina, do niž z technologického hlediska není nožné přidat ani nepatrné množství látky odliěné, než která protéká aparátem, zatímco v druhém připadá k indikaci zrniny postačí i stopové množství cizí značkovací látky za předpokladu, žo ani toto stopové množství nenaruší průběh prouděni kapalného média v průtočném aparátu.

Pro plynné proudící médium ao a výhodou používá jako značkovací látky inertního plynu s odlišnou fyzikální vlastností než né proudící médium, například hélia nebo vodiku.

Zařízení ka zjišiováni vnitřních objemů průtočných aparátů aaatává za zařízeni pro vstřikování značkovací látky tvořeného tlakovým zásobníkem a elektromagnetickým ventilem, jehož výstup je zaústěn do vstupní části průtočného aparátu, z čidla měřícího přístroje pro méřaní změn vlastností vystupujícího značkovaného média, které je umístěno ve výstupní části průtočného aparátu, z průtokoměru rovněž umístěného ve výstupní části průtočného aparátu a z obvodu pro vyhodnocování měřených veličin a doby trváni měření.

Výhodou zařízeni jo možnost vstřikováni i stopového množství značkovací látky, což umožňuje zejména kombinace tlakového zásobníku a elektromagnetickým ventilem.

Čidlo měřicího přístroje je vytvořeno jako snímač změn, která proběhnou v proudícím mádlu po vstříknutl značkovací látky, tj. jednak jako snímač teploty proudícího, značkovaného média v případě, že sa přidáním značkovací látky změní teplota média, jednak jako kontinuální onimač pH v případě, kdy aa do proudícího média vstřikuje jako značkovači látka kyselý nebo zásaditý prvek,, dála jako snímač elektrického odporu v případech, kdy os jako značkovacího média používá radioaktivní složky nebo neaktivní soli, čímž sa změní elektrická vodivost proudícího mádla, anebo Jako snímač tepelné vodivosti pří analýza plynů, kdy sa jako značkovacího média používá zpravidla hélia.

Obvod pro vyhodnocování měřených veličin a doby trvání měření sestává z převodníku tlaková diference, jehož vstup je připojen na průtokoaěr, zatímco jeho výstup je připojen na vatup odmoeňovaciho přístroje a jeho napájecí svorky jsou připojeny na napájecí zdroj, dála sestává za zesilovače, na jehož vstup Je připojeno čidlo měřícího přístroje. Na výstup čidla měřicího přístroje jo připojen vstup integrátoru přímého signálu měřené veličiny a prvni vstup vstupní analogová násobičky, na jejíž druhý vstup je připojen časovači obvod, spojený přes spínač se zdrojem referenčního napětí. Na výstup vstupní analogové násobičky je připojen vstup integrátoru násobeného signálu měřená veličiny a jeho výstup je připojen no první vstup analogová dělíčky. Ne druhý vstup analogová dělíčky je připojen výstup integrátoru přímého signálu měřená veličiny, zatímco výstup

204 729 analogová děličky je napojen na vstup koncová analogová násobičky, jejíž výstup je zaveden ne indikační přistroj.

Výhodou tohoto vyhodnocovacího obvodu je jednoduchá zpracováni nafonetických operaci podle jednoduchých analogových vztahů, bez nutnosti použiti složitého číslicového počítače. Odezva na vstupní impuls představuje tzv. rozloženi dob zdržení značkovači kapaliny nebo plynu v průtočném aparátu. Sako každá jiná natemetlcká rozloženi má i toto rozložení dob zdrženi proudícího média tzv. momenty rozložení. Prvním momentem tohoto rozložení kolem počátku je prává střední doba rozloženi. Hodnotu Tje možno pro impulsní změnu na vstupu vypočítat ze vztahu z’^{1 γ}<*>^dt h

T ·.--- Z* ^Y<¹> ^dt *1

T- značí střední dobu zdrženi t - dobu trvání měřeni od okamžiku impulsního vzruchu

Y(t) - odpovídáJící hodnotu měřená výstupní změny v čase £

Ij - symbol pro označeni jmenovatele zlomku lg - symbol pro označeni čitatele zlomku

Experimentální zkuěeneeti ukazuji, že doba dostatečná pro provedeni měření vzruch - odezva, činí v praxi t^ 3. Tato doba zajlěluje, že ohybe měřeni střední doby zdrženi je meněí než 0,5 %.

Výše uvedený postup je možno realizovat pomoci zařízeni, jehož příkladná provedeni je schematicky znázorněno na připojeném výkrese.

Zařízeni pro zjiěiovánl vnitřních objemů průtočných aparátů podle vyobrazeni sestává ze vstřikovacího zařízeni tvořeného tlakovým zásobníkem 1_ značkovači látky a elektromagnetického ventilu 2 spojeného ee vstupní čáeti průtočného aparátu 19, dále z čidla měřicího přístroje 3 pro měřeni výstupních zněn vlastnosti proudícího značkovaného média, z průtokoměru 4 a z ovládacího o vyhodnocovacího obvodu 5-18,

Ovládool a vyhodnocovací obvod tvoři přitom spínač 12, který uvádí obvod do činnosti a kterým ee referenční napětí ze zdroje 11 připojí na časovači obvod, jonž vyaílá impulsy k otevřeni elektromagnetického ventilu 2, dálo převodník tlaková diference 5, který je propojen o napájecím zdrojem 6 o odmocňovacím přístrojem 7. Delěím funkčním celkem obvodu je zesilovač 8, který je propojen e čidlem měřicího přístroje 3, e integrátorem 9 přímého signálu něřoná veličiny a vstupní analogovou násobičkou 14. Elektromagnetický ventil 2 jo opojen o klopným obvodem 10. jehož výstup vodo no časovači obvod 13, který jo připojen přesapinač 12 na zdroj referenčního napětí 11. Současně jo no časovači obvod 13 napojena vstupní analogová násobička 14, jejíž výstup je propojen e vstupem Integrátoru 15 násobeného signálu měřená veličiny, jehož výstup jo zaveden no první vstup děličky 16, na jejíž druhý vstup jo zaveden výstup integrátoru 9 přímého signálu měřená veličiny. Výstup z analogová děličky 16 a výotup z odmocňovaciho přístroje 7 jsou přivedeny no vetup výatupnl analogová násobičky 17, jejíž výotup jo připojen na liniový zapisovač 18.

204 729

Způsob a zařízení pro zjišťováni vnitřních objemů průtočných aparátů podle vynálezu je možno e výhodou vzhledem k možnosti dálkového Ovládáni použit zejména 1 v provozech β vysokou radioaktivitou.

Příkladem takového použiti je zjišťováni obsahu zkondenzovaných tekavých fluoridů uranu a plutonia v chladících kondenzátorech linky pro regeneraci vyhořelého paliva.. Dosavadní sledováni nárůstu obsahu kondenzátorů, respektive poklesu jejich vnitřního objemu bylo stiženo okolnosti, že kondenzátory jsou, tak jako celá regenerační linka, provedeny jako oolokovová, z materiálu odolného vůči radioaktivnímu zařízeni, takže vizuální kontrole je zeela znemožněna. Měření je přitom nutno provádět s dostatečnou přesnosti a v radioaktivně zamořeném prostoru.

Při konkrétním případu použití způeobua zařízeni podle vynálezu ke shora uvedenému účelu se v kondenzátoru regenerační linky během hodinového provozu zachytilo asi 3 kg zkondenzovaných fluoridů uranu a plutonia va formě sněhu. Calkový podlí těchto produktů na změně hmotnosti kondenzátorů činil asi 1,5 %, zatímco změna (pokles) volného objemu těchto eperétů činil minimálně 10 % původního objemu.

Při použiti hélia jako značkovací látky byla výstupní změna vlastností protékající plynné směsi sledována pomoci měřiče změny tepelné vodivosti ae žhaveným niklovým vláknem, zapojeným do jedné větve odporového můstku» při střední době zdrženi proudícího plynu v kondenzátoru asi 18,5 s činila doba potřebná pro zjištěni objemu a vyhodnoceni testu vzruch - odezva” méně než 1 minutu. V průběhu provozu kondenzátorů byl pokus opakován přibližně v minutových intervalech, přičemž pro vyhodnoceni změn bylo užito zapojeni podle sehematu znázorněného na připojeném výkrese. Zjištěný průběh změny objemu byl průběžně registrován na liniovém zapisovači,

K hlavním přednostem způsobu a zařízeni pro zjišťováni vnitřních objemů průtočných aparátů podle vynálezu patři zejména tyto okolnosti: oelý systém je plně automatizovaný 8 možností dálkového ovládání» systém nevyžaduje pohyblivých součásti» všechny díly zařízení je možno zhotovit z materiálů, která odolávají i silná radioaktivitě, například nikl» veškeré přístroje potřebné k sestaveni zařízeni jsou běžně dostupné v obchodní eiti a vykazuji vysokou přesnost i časovou stálost údajů» zařízeni je možno použit i pro případy, kde žádného jiného principu použit nelze». způsob zjišťováni nárůstu mechanických usazenin v průtočných aparátech podle vynálezu umožňuje přitom provádět měřeni e podstatně vyěěl přesnosti, neboť měřená změně vnitřního objemu zařízeni je téměř řádově vyěěl než změna hmotnosti celého zařízeni.

Popis dříve uvedených aplikačních možnosti způsobu a zařízeni podle vynálezu je možno dále doplnit o některá další, zcela specifické oblasti, například zjišťováni okamžitého zadrženého objemu vzduchu v míchaných feraentorech, zjišťování nárůstu mechanických sedimentů ve výměnicích na tekutý sodík atp.

Claims (11)

1. Způsob zjišlování vnitřních objemů průtočných aparátů, vyznačený tia, že do Mádla proudícího průtočným aparátem aa na jeho vstupu do aparátu přidává značkovací látka a odlišnými vlastnostmi než má proudící mádlům, přičemž nm výstupu z průtočného aparátu sa provádí analýza proudícího mádla z hlediska jeho změněných vlastností, popřípadě z hlediska přítomnosti přidávané značkovací látky za současného Měření velikosti průtoku značkovaného nédia.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že jako značkovací látky aa použije malého podílu proudícího média, u něhož aa změní některé z jeho otavových veličin, například teplota, něrné hmotnost nebo elektrický odpor,

3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že jako značkovací látky aa použij· malého podílu proudícího média, k němuž se přidá cizí značkovací látka, například radioaktivní složka nebo neaktivní sůl.

4. Způsob podlá bodu l, vyznačený tím, že jako značkovací látky aa pro plynná proudící médium použije inertního plynu a odliěnou fyzikální vlastností než mé proudící médium, například odliěnou tepelnou vodivostí,

5. Zařízení k prováděni způsobu podle hodů 1 až 4, vyznačené tia, že sestává za zařízení (1, 2) pro vstřikování značkovací látky, jehož výstup ja zaústěn do vetupní části průtočného aparátu (19), z průtokoměru (4) umístěného ve výstupní části průtočného aparátu (19), z čidla měřicího přístroje (3) pro měřeni změn vlastností vystupujícího značkovaného média, které je rovněž umístěno ve výstupní části průtočného aparátu (19) a z obvodu (5-18) pro vyhodnocováni měřených veličin a doby trvání měření.

6. Zařízeni podle bodu 5, vyznačená tím, že zařízení pro vstřikování značkovací látky je tvořeno tlakovým zásobníkem (1) napojeným na vstupní prostor průtočného aparátu (19) přes elektromagnetický ventil (2), který ja prostřednictvím klopného obvodu (10) napojen na obvod (5-18) pro vyhodnocováni měřených veličin a doby trváni Měření.

7. Zařízení podle bodů 5 a 6, vyznačené tím, že čidlo měřicího přístroje (3) ja vytvořeno snímačem pro měření teploty proudícího značkovaného média.

8. Zařízení podle bodů 5 a 6, vyznačené tím, že čidlo Měřicího přístroje (3) ja vytvořeno kontinuálním snímačem pH proudícího značkovaného médi·,

9. Zařízeni podle bodů 5 a 6, vyznačené tím, Že čidlo měřícího přístroje (3) je vytvořeno snímačem elektrického odporu proudícího značkovaného média.

10. Zařízeni podlá bodů 5 a 6, vyznačené tím, že čidlo měřicího přístroje (3) je vytvořeno snímačem pro měřeni tepelná vodivosti proudícího značkovaného médie.

294 728

11. Zařízeni podle bodů 5 až 10, vyznačená Zla, ža obvod (5-18) pro vyhodnocováni měřených veličin a doby trváni měřeni sestává z převodníku tlaková diference (5), jehož vstup je připojen na prfitokorněr (4), zatímco jeho výstup jo připojen na vstup odmocňovoolho přístroje (7) a jeho napájecí svorky jsou připojeny ns napájecí zdroj (&), dála za zaallevaSa (8), na jehož vstup Js připojeno Sídlo měřicího přístroje (3), zatímco na výstup ja připojen votup integrátoru (9) přímého signálu měřené veličiny a první vstup vstupní analogová násobičky (14), přičemž ns druhý vstup analogová násobičky (14) jo připojen časovači obvod (13) spojený pře· spínač (12) sa zdrojem referenčního napětí (11)» dále z integrátoru (15) násobeného signálu měřená veličiny» jehož vstup Je připojen ne výstup vstupní analogové násobičky (14) a výatup na první vstup analogová děličky. (16), přičemž na druhý vstup analogová děličky (16) jo připojen výstup Integrátoru (9) přímého signálu měřená veličiny, zatímco výstup analogové děličky (16) Jo napojen no votup koncové analogová násobičky (17), Jejíž výstup jo zavoděn na Indikační přistroj (18).