-
Technisches Feld
-
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Entlüftungs-Vorrichtung für ein Wasserrohr. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Entlüftungs-Vorrichtung für ein Wasserrohr, welches so gestaltet ist, dass es in der Lage ist, das Auftreten von einem Wasserreservoir in dem Wasserrohr durch geeignetes und leichtes Entlüften von in dem Wasserrohr freigesetzter Luft zu verhindern.
-
Stand der Technik
-
In einem thermischen Kraftwerk, einer Kernkraftanlage sowie einem kombinierten Kraftwerk wird Seewasser oft als Kühlwasser (Zirkulationswasser) zur Verwendung in einem Kondensator verwendet.
-
Wie in 2 gezeigt, wird Zirkulationswasser (Seewasser) von einer Wasser-Einlassgrube (See) 2 durch eine Zirkulationswasser-Pumpe 1 angesogen und das angesogene Zirkulationswasser (Seewasser) wird über ein Zirkulationswasser-Rohr 3a, das an der Wasser-Zufuhrseite platziert ist, zu einem Kondensator 4 zugeführt. In dem Kondensator 4 wird ein von einer Dampfturbine geschicktes Abgas unter Verwendung des Zirkulationswassers (Seewasser) abgekühlt, um den Dampf im Abgas für eine Kondensation abzukühlen. Das Zirkulationswasser (Seewasser), welches bei der Verwendung beim Abkühlen einen Anstieg der Temperatur erfahren hat, wird durch ein Zirkulationswasser-Rohr 3b, welches an der Wasser-Freigabeseite platziert ist, in eine Wasser-Freigabegrube (See) freigegeben.
-
Eine Schalentier-Entfernungsvorrichtung 6 ist an der Wasser-Zufuhrseite in das Zirkulationswasser-Rohr 3a eingesetzt, während eine Kondensator-Reinigungsvorrichtung 7 sowie ein Strömungs-Steuerungsventil 8 an der Wasser-Freigabeseite in das Zirkulationswasser-Rohr 3b eingesetzt sind.
-
Eisen wird als Rohrmaterial für die Zirkulationswasser-Rohre 3a, 3b verwendet und ein Beschichtungsmaterial so wie Gummimaterial wird an der inneren umfänglichen Oberfläche jedes dieser Rohre beispielsweise durch Beschichten aufgebracht. Das Vorsehen eines solchen Beschichtungsmaterials verhindert die Korrosion der Zirkulationswasser-Rohre 3a, 3b durch das Zirkulationswasser (Seewasser).
-
Um die Ablagerung von Schalentieren usw. auf den inneren umfänglichen Oberflächen der Zirkulationswasser-Rohre 3a, 3b zu verhindern, wird darüber hinaus die Strömungsgeschwindigkeit des in den Zirkulationswasser-Rohren 3a, 3b strömenden Zirkulationswassers (Seewasser) bei beispielsweise einer vorab bestimmten Geschwindigkeit in der Größenordnung von 3 bis 4 m/Sekunde eingestellt.
-
Eine Absenkung der Strömungsgeschwindigkeit auf Werte niedriger als diese vorab bestimmte Geschwindigkeit bewirkt das Problem der Ablagerung von Schalentieren auf den inneren umfänglichen Oberflächen der Zirkulationswasser-Rohre 3a, 3b, wodurch die Kanalbereiche dieser Rohre absinken oder diese Rohre verstopfen. Eine Strömungsgeschwindigkeit oberhalb der vorab bestimmten Geschwindigkeit, die beispielsweise 5 m/Sekunde oder höher erreicht, bewirkt das Problem eines Abschälens des auf den inneren umfänglichen Oberflächen der Zirkulationswasser-Rohre 3a, 3b beschichteten Beschichtungsmaterial.
-
Somit ist die Strömungsgeschwindigkeit des in den Zirkulationswasser-Rohren 3a, 3b strömenden Zirkulationswassers (Seewasser) auf eine vorab bestimmte Geschwindigkeit (beispielsweise 3 bis 4 m/Sekunde) eingestellt.
-
Das beim Abkühlen (Wärmetauschen) im Kondensator 4 verwendete Zirkulationswasser (Seewasser) weist eine erhöhte Temperatur auf und ist somit in einem Zustand, bei dem in dem Seewasser gelöste Luft dazu neigt, freigesetzt zu werden. Insbesondere bei einem negativen Druck neigt Luft dazu, vom Seewasser freigesetzt zu werden.
-
Aus dem Seewasser freigesetzte Luft sammelt sich in dem Wassergehäuse des Kondensators
4 an. Wenn die Menge an sich ansammelnder Luft über ein bestimmtes Niveau ansteigt, sinkt die Performance des Kondensators
4 ab. Somit wurde der Kondensator
4 bisher mit einer Entlüftungs-Vorrichtung ausgestattet. Wenn die Menge an in dem Wassergehäuse sich ansammelnder Luft einen bestimmten Wert oder höher erreicht, wird diese sich ansammelnde Luft durch die Entlüftungs-Vorrichtung nach außen ausgegeben (siehe die offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 1998-227581 ).
-
In dem Zirkulationswasser-Rohr 3b an der Wasser-Freigabeseite steigt die Temperatur des Zirkulationswassers (Seewasser), welches strömt, an, wodurch es leicht ist, dass die in dem Seewasser gelöste Luft freigesetzt wird. Wenn in dem Rohrführungsweg des Zirkulationswasser-Rohrs 3b an der Wasser-Freigabeseite Aufs und Abs vorliegen, kann der interne Druck des Zirkulationswasser-Rohrs aufgrund des hydraulischen Gradienten negativ werden. In dem Zirkulationswasser-Rohr 3b auf der Wasser-Freigabeseite kann unter solchen Umständen Luft aus dem Seewasser freigesetzt werden, um ein Luftreservoir in einer negativen Druckzone zu erzeugen, in der der interne Druck negativ wird.
-
Wie beispielsweise in 3 gezeigt, kann die Höhe des angeordneten Zirkulationswasser-Rohrs 3b einmal angehoben werden und dann entlang der Strömungsrichtung des Wassers (d. h. in 3 in α-Richtung) abgesenkt werden. In diesem Fall kann ein Luftreservoir A in einem Abschnitt auftreten, bei dem die Höhe des Zirkulationswasser-Rohrs 3b beginnt abgesenkt zu werden (d. h. dem β-Abschnitt in 3).
-
Wenn ein solches Luftreservoir A auftritt, sinkt der Kanalbereich des Zirkulationswassers um das Maß ab, welches mit dem Luftreservoir A übereinstimmt. Als Ergebnis dessen steigt die Strömungsgeschwindigkeit des Zirkulationswassers an diesem Ort an, wodurch eine Möglichkeit des Abschälens der Beschichtung bewirkt wird oder das Problem eines vergrößerten Druckabfalls vorliegt.
-
Somit bestand eine Notwendigkeit für einen Rohrplan, gemäß dem kein Luftreservoir auf halben Wege durch das Zirkulationswasser-Rohr 3b ausgebildet ist.
-
Wenn in dem Zirkulationswasser-Rohr 3b Aufs und Abs vorliegen, war es bisher notwendig, den hydraulischen Gradienten zu überprüfen, wodurch sichergestellt wurde, dass das Innere des Rohrs nicht einem negativen Druck unterliegt, sowie Pläne zur Vermeidung eines negativen Drucks auszuarbeiten.
-
Ein Beispiel eines Plans zur Vermeidung eines negativen Drucks ist der, dass, wie dies in 2 gezeigt ist, das Strömungs-Steuerungsventil 8 in einem Abschnitt so weit stromabwärts wie möglich des Zirkulationswasser-Rohrs 3b an der Wasser-Freigabeseite vorgesehen ist und dessen Ventilöffnung genau eingestellt ist, wodurch der Druck des gesamten Kanals der Zirkulationswasser-Rohre 3a, 3b in einen positiven Druck gebracht wird, so dass kein negativer Druck über den Wasserlauf der Zirkulationswasser-Rohre 3a, 3b auftritt.
-
Frühere Technologien beinhalten die folgenden Probleme:
- (1) insbesondere dann, wenn eine Vorrichtung unter einem Scrap-and-build-Ansatz gestaltet wurde, wird der Grundbereich oft begrenzt, so dass Beschränkungen des Layouts aufgrund der effektiven Verwendung oder einer Wechselwirkung mit existierenden Vorrichtungen vorliegt. In diesem Fall kann eine Planung einer Röhren-Route frei von der Ausbildung eines Luftreservoirs schwierig sein.
- (2) Es ist notwendig, einen hydraulischen Gradienten in Hinsicht auf einen Röhrenplan zu überprüfen und die Ergebnisse dieser Überprüfungen in den Röhrenplan einfließen zu lassen. Somit erfordert die Planung und die Ausgestaltung Zeit und Arbeit.
- (3) Das Strömungs-Steuerungsventil 8 zur Sicherstellung eines Drucks wird an der Wasser-Freigabeseite in das Zirkulationswasser-Rohr 3b eingebaut und dementsprechend kann die Notwendigkeit zur Anhebung des Pumpenkopfs der Zirkulationswasser-Pumpe 1 auftreten. Im Detail steigt, wenn versucht wird, den Druck des gesamten Wasserlaufs der Zirkulationswasser-Rohre 3a, 3b durch zur Verfügung stellen des Strömungs-Steuerungsventils 8 und geeignetes Einstellen von dessen Ventilöffnung wieder positiv herzustellen, der Fluidwiderstand des Strömungs-Steuerungsventils 8 an. Um eine geeignete Menge an Zirkulationswasser strömen zu lassen, wächst daher die Notwendigkeit, den Pumpenkopf der Zirkulationswasser-Pumpe 1 anzuheben.
- (4) Wenn das Luftreservoir (A) im Zirkulationswasser-Rohr 3b auftritt, wie dies in 3 gezeigt ist, sinkt der Kanalbereich für das Zirkulationswasser um das Maß ab, welches mit dem Luftreservoir A korrespondiert. Als Ergebnis dessen steigt an diesem Ort die Strömungsgeschwindigkeit des Zirkulationswassers an, wodurch eine Möglichkeit des Abblätterns der Beschichtung bewirkt wird oder das Problem eines vergrößerten Druckabfalls vorliegt.
-
Eine gattungsgemäße Entlüftungsvorrichtung ist in der
DD 97 733 offenbart. Die
DE 1450 626 offenbart ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Entlüften hydraulischer Systeme über einen als Schleuse dienenden, beiderseits im Wechsel absperrbaren Sammelraum.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, im Lichte der oben beschriebenen Probleme im Zusammenhang mit den früheren Technologien eine Entlüftungs-Vorrichtung zu entwickeln. Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Entlüftungs-Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die Luft von einem Abschnitt eines Wasserrohrs, so wie eines Zirkulationswasser-Rohrs, an dem in dem Wasserrohr freigesetzte Luft dazu neigt, sich anzusammeln, abführt.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Entlüftungs-Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
In der Entlüftungs-Vorrichtung für ein Wasserrohr kann dann, wenn eine Höhe des angeordneten Wasserrohrs einmal angehoben wird und anschließend entlang der Strömungsrichtung des Wassers abgesenkt wird, die Luft-Trennröhre mit einem Abschnitt des Wasserrohrs verbunden werden, an dem die Höhe des Wasserrohrs beginnt, abgesenkt zu werden.
-
In der Entlüftungs-Vorrichtung für ein Wasserrohr kann das Wasserrohr ein Zirkulationswasser-Rohr an einer Wasser-Freigabeseite zum Freigeben von Seewasser, welches von einem Kondensator ausgegeben wurde, in einen See sein.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Luft-Trennröhre mit dem Abschnitt des Wasserrohrs (Zirkulationswasser-Rohr) verbunden, an dem das Luftreservoir dazu neigt, aufzutreten (nämlich der Abschnitt, der einmal angehoben und anschließend abgesenkt wurde). Somit stagniert die im Wasserohr freigesetzte Luft nicht in dem Wasserrohr, sondern strömt in die Luft-Trennröhre und wird durch das Entlüftungselement (Entlüftungs-Pumpe) nach außen ausgegeben. Somit tritt auch wenn Aufs und Abs in der Höhe des angeordneten Wasserrohrs vorliegen kein Luftreservoir im Wasserrohr auf und das Problem des Abblätterns der Beschichtung oder des Anstiegs im Kanalwiderstand liegt nicht vor.
-
Infolgedessen wird der Vorteil auch dann erzielt, wenn Aufs und Abs in der Höhe des angeordneten Wasserrohrs vorliegen und ein Röhrenplan für das Wasserrohr kann leicht entwickelt werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die vorliegende Erfindung wird deutlicher aus der im Folgenden angegebenen detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen verständlich, die nur zum Zwecke der Illustration und somit nicht beschränkend für die vorliegende Erfindung angegeben sind, und wobei:
-
1 eine Aufbauzeichnung ist, die eine Entlüftungs-Vorrichtung für ein Wasserrohr gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2 eine Aufbauzeichnung ist, die ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kühlwassersystem eines Kondensators zeigt; und
-
3 eine Erläuterungszeichnung ist, die den Zustand des Auftretens eines Luftreservoirs in dem in 2 gezeigten Kühlwassersystem zeigt.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird detailliert unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
-
Ausführungsform:
-
1 zeigt eine Entlüftungs-Vorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Luft-Trennröhre 11 der Entlüftungs-Vorrichtung 10 ist derart am Boden 12 installiert, dass sie eine axiale Richtung entlang einer vertikalen Richtung aufweist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge der Luft-Trennröhre 11 6 Meter. Die Luft-Trennröhre 11 ist mit einem Wasserniveau-Detektor 13 zur Detektion des Wasserniveaus des Seewassers ausgestattet, welches in die Luft-Trennröhre 11 eingeströmt ist.
-
Ein unterer Abschnitt der Luft-Trennröhre 11 ist mit einer Verbindungsröhre 14 an einem Seewasserrohr 3b, welches an der Wasser-Freigabeseite platziert ist, verbunden. Detaillierter Beschrieben ist die Verbindungsröhre 14 mit einem Abschnitt des Zirkulationswasser-Rohrs 3b verbunden, an dem ein Luftreservoir dazu neigt, aufzutreten.
-
Beispielsweise neigt dann, wenn die Höhe des angeordneten Zirkulationswasser-Rohrs 3b einmal angehoben wird und anschließend entlang der Strömungsrichtung des Wassers (d. h. die α-Richtung in 1) abgesenkt wird, ein Luftreservoir in einem Abschnitt aufzutreten, an dem die Höhe des Zirkulationswasser-Rohrs 3b beginnt, sich abzusenken (d. h. der β-Abschnitt in 1). Somit ist die Verbindungsröhre 14 mit diesem Abschnitt, an dem die Höhe des Zirkulationswasser-Rohrs 3b beginnt, sich abzusenken, verbunden.
-
Ein Öffnungs- und Verschließventil 14a ist in der Verbindungsröhre 14 eingesetzt.
-
Wenn die Höhe des angeordneten Zirkulationswasser-Rohrs 3b beispielweise um 1 bis 2 Meter oder mehr angehoben und anschließend abgesenkt wird, neigt ein Luftreservoir dazu an diesem Abschnitt, an dem die Absenkung beginnt, aufzutreten.
-
Eine Entlüftungs-Pumpe 15 ist oben über eine Entlüftungs-Röhre 16 mit der Luft-Trennröhre 11 verbunden. Ein Öffnungs- und Verschließventil 16a sowie ein Rückschlagventil 16b sind in die Entlüftungs-Röhre 16 eingesetzt.
-
Die Entlüftungs-Pumpe 15 wird mit Hauswasser als Abdichtwasser über eine Abdichtwasser-Röhre 17 befüllt. Ein Öffnungs- und Verschließventil 17a ist in der Abdichtwasser-Röhre 17 eingesetzt.
-
Ein Separator 18 ist mit der Ausgabeseite der Entlüftungs-Pumpe 15 verbunden. Der Separator 18 trennt Wasser und Luft, die von der Entlüftungs-Pumpe 15 zugeführt wurde, gibt die abgetrennte Luft durch eine Luft-Ausgaberöhre 18a ab und gibt das abgetrennte Wasser durch eine Abdichtwasser-Ausgaberöhre 18b ab.
-
Ein Wassersignal, welches das Wasserniveau innerhalb der Luft-Trennröhre 11, welches von dem Wasserniveau-Detektor 13 detektiert wurde, anzeigt, wird an eine Steuerungsvorrichtung 19 übermittelt. Die Steuerungsvorrichtung 19 ermittelt basierend auf dem Wasserniveau-Signal die Menge an Luft, die sich in der Luft-Trennröhre 11 angesammelt hat.
-
Wenn die Steuerungsvorrichtung 19 detektiert, dass die bestimmte Menge an Luft (die Menge an in der Luft-Trennröhre 11 angesammelter Luft) eine festgelegte Luftmenge übersteigt, die vorab eingestellt wurde, betätigt die Steuerungsvorrichtung 19 die Entlüftungs-Pumpe 15. Wenn die Steuerungsvorrichtung 19 detektiert, dass die bestimmte Menge an Luft (die Menge an in der Luft-Trennröhre 11 angesammelter Luft) auf die festgelegte Luftmenge abgesenkt wurde, die vorab eingestellt wurde, stoppt die Steuerungsvorrichtung 19 die Entlüftungs-Pumpe 15.
-
Wenn die Entlüftungs-Vorrichtung 10 betrieben wird, sind die Öffnungs- und Verschließventile 14a, 16a, 17a in einem offenen Zustand. Wenn Zirkulationswasser (Seewasser) in diesem Zustand durch das Zirkulationswasser-Rohr 3b strömt, tritt dieses Zirkulationswasser durch die Verbindungsröhre 14 und strömt auch in die Luft-Trennröhre 11 hinein.
-
Wenn das Zirkulationswasser (Seewasser) in dem Zirkulationswasser-Rohr 3b bei erhöhter Temperatur strömt, kann Luft am β-Abschnitt (dem Abschnitt, der für einen negativen Druck anfällig ist) des Zirkulationswasser-Rohrs 3b freigesetzt werden. Die freigesetzte Luft tritt durch die Verbindungsröhre 14 hindurch, tritt in die Luft-Trennröhre 11 ein und sammelt sich in der Luft-Trennröhre 11 an. Zu diesem Zeitpunkt ruht die Entlüftungs-Pumpe 15.
-
Die Steuerungsvorrichtung 19 aktiviert die Entlüftungs-Pumpe 15 dann, wenn sie detektiert, dass die Menge an Luft (die Menge an in der Luft-Trennröhre 11 angesammelter Luft), die basierend auf dem Wasserniveau-Signal, welches von dem Wasserniveau-Detektor 13 bestimmt wurde, die eingestellte Luftmenge, die vorab eingestellt wurde, übersteigt.
-
In Folge der Betätigung der Entlüftungs-Pumpe 15 wird Luft innerhalb der Luft-Trennröhre 11 durch die Entlüftungs-Röhre 16 geführt, von der Entlüftungs-Pumpe 15 angesaugt, durch den Separator 18 abgetrennt und durch die Entlüftungs-Röhre 18a ausgegeben.
-
Zu diesem Zeitpunkt wird eine Abdichtung der Entlüftungs-Pumpe 15 durch Abdichtwasser durchgeführt, welches durch die Abdichtwasser-Röhre 17 angesaugt wurde, und dieses Abdichtwasser wird durch den Separator 18 abgetrennt und durch die Abdichtwasser-Ausgaberöhre 18b ausgegeben.
-
Auf diese Weise wird Luft innerhalb der Luft-Trennröhre 11 entlüftet. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Steuerungsvorrichtung 19 detektiert, dass die Menge an Luft (die Menge an in der Luft-Trennröhre 11 angesammelter Luft), welche basierend auf dem von dem Wasserniveau-Detektor 13 übermittelten Wasserniveau-Signal bestimmt wurde, nicht mehr als die eingestellte Luftmenge, die vorab eingestellt wurde, abgesenkt ist, stoppt sie die Entlüftungs-Pumpe 15.
-
Die Aktionen zur Aktivierung und zum Stoppen der Entlüftungs-Pumpe 15 werden durch die Steuerungsvorrichtung 19, wie sie oben beschrieben wurde, gesteuert. Somit kann die Menge an Luft innerhalb der Luft-Trennröhre 11 zur eingestellten Luftmenge oder weniger zurückgeführt werden. Als Ergebnis dessen kann Luft von dem Abschnitt des Zirkulationswasser-Rohrs 3b, an dem Luft dazu neigt, freigesetzt zu werden und ein Luftreservoir dazu neigt, aufzutreten (konkret der β-Abschnitt in 1) mittels der Entlüftungs-Vorrichtung 10 entlüftet werden, so dass das Auftreten des Luftreservoirs innerhalb des Zirkulationswasser-Rohrs 3b verhindert werden kann.
-
Somit kann ein Abblättern der Beschichtung und ein Anstieg des Druckabfalls aufgrund des Luftreservoirs verhindert werden.
-
Durch Installieren der oben beschriebenen Entlüftungs-Vorrichtung 10 kann das Auftreten eines Luftreservoirs auch dann verhindert werden, wenn Beschränkungen im Layout und Aufs und Abs im Zirkulationswasser-Rohr 3b vorliegen.
-
In anderen Worten kann vorab ohne Beachtung des Druckgradienten entschieden werden, wo das Zirkulationswasser-Rohr 3b im Röhren-Layout angeordnet sein sollte. Wenn die Entlüftungs-Vorrichtung 10 nach der Entscheidung über das Röhren-Layout installiert wird, kann das Auftreten eines Luftreservoirs verhindert werden.
-
In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird die Menge an Luft in der Luft-Trennröhre 11 durch den Wasserniveau-Detektor 13 detektiert und die Aktivierung sowie das Stoppen der Entlüftungs-Pumpe 15 wird durch die Steuerungsvorrichtung 19 in Übereinstimmung mit der detektierten Menge an Luft gesteuert. Wenn die Oberseite der Luft-Trennröhre 11 an einer Position von 10 Meter oder höher als die höchste Position des Zirkulationswasser-Rohrs 3b des Röhren-Layouts platziert ist, kann die Entlüftungs-Pumpe 15 kontinuierlich betrieben werden.
-
Dies ist darin begründet, dass Zirkulationswasser, das in die Luft-Trennröhre 11 eingeströmt ist, nicht über 10 Meter in Bezug auf die höchste Position des Zirkulationswasser-Rohrs 3b im Röhren-Layout ansteigen kann.
-
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf das oben erwähnte Zirkulationswasser-Rohr an der Wasser-Freigabeseite zur Freigabe von Wasser aus dem Kondensator, sondern ebenso auf verschiedene Arten von Wasserrohren, die dazu erforderlich sind, das Auftreten eines Luftreservoirs in den Rohren während des Durchgangs von Wasser hierdurch angewendet werden.
-
Während die vorliegende Erfindung durch die oben angegebene Ausführungsform beschrieben wurde, sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, sondern auf viele andere Arten variiert werden kann. Solche Variationen werden nicht als Abweichung vom Geist und Schutzbereich der Erfindung angesehen und sämtliche dieser Modifikationen, die dem Fachmann ersichtlich werden können, sind als vom Schutzbereich der anliegenden Ansprüche umfasst geeignet.
