DE2402396C3 - Verfahren und Einrichtung zum Ermitteln defekter Rohre eines Wärmetauschers - Google Patents

Description

Die Heizflächen von Dampferzeugern für Druckwasserreaktoren bestehen aus einer Vielzahl von parallelgeschalteten, dünnwandigen Rohren, welche das Primärkühlmittel vom Sekundärdampfkre.s trennen. P_nmärseitig ist der Betriebsdruck dabei größenordnungsmäßig doppelt so hoch wie atf der SeKundarse.te. Trotz sorgfältigster Fertigung sind Lecks in diesen Heizflächen nicht ausgeschlossen. Beim Überschreien eines relativ kleinen Leckquerschnittes sind schwerwiegende Rückwirkungen auf den Kraftwerksbetr.eb unvermeidlich. In diesem Fall ist es notwendig, das Kraftwerk außer Betrieb zu setzen und den Dampferzeuger abzukühlen, zu entleeren und zu dekontaminieren. Dann erst kann das Leck gesucht und durch Verstopfen des defekten Rohres gedichtet werden.

Zur Leckortung in Wärmeübertragern ist es bereits bekannt (DT-OS 15 73 799), in den die Rohrstränge umgebenden Raum ein gasförmiges Spürmedium einzuführen und in den Reiirsträngen selbst parallele Gasströmungen zu erzeugen, wobei im Falle eines Lecks in den aus den Gasströmungen entnommenen Proben sich Souren des Spürmediums nachweisen lassen. Es ist ferne^Pr bekannt (DL-PS 41 801, DT-PS 1 40 390) die beiden Enden eines auf Leckstellen zu untersuchenden Rohrstückes mittels Verschlußstücken bzw yem.lkörpern zu verschließen und den zeitabhängigen Verlauf des Innendruckes als Kriterium für eine Leckstelle heran/uziehen Die letzterwähnten beiden Patentschriften beziehet.'sicr. allerdings nicht auf Wärmetauscher.

Die Erfindung betrifft nunmehr ein Verfahren zum Ermitteln defekter Rohre eines Wärmetauschers mit einem Rohrbündel, das aus mehreren, parallel durchströmten Rohren besteht und in einem Raum angeordnet ist dessen Druck sich von dem Innendruck der Rohre des Rohrbündels unterscheidet, und bei dem beide Seiten mindestens eines Rohres mit Ventiikorpern verschlossen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben das es gestattet, das Ermitteln eventuell defekter Rohre und gegebenenfalls auch das Abdichten derselben im Betrieb vornehmen zu können, sowie auch eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben. .

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht dann, daß nach einer zum Druckausgleich bei vorhandener Leckstelle zwischen dem Innenraum des Rohres und dem Raum in dem das Rohrbündel angeordnet ist, vorgesehenen Zeit durch einen Versuch zum Entfernen der Ventiikörper bestimmt wird, ob die zum Entfernen der Ventilkörper notwendige Kraft über der Kraft liegt, die bei fehlender Leckstelle in dem verschlossenen Rohr zum Entfernen der Ventilkörper notwendig ist. Dieses Verfahren erfordert keine besonders präzis arbeitende Einrichtung. Die Ventilkörper müssen bei der Lecksuche nicht völlig dicht angesetzt werden; ihre Undichtigkeit muß nur merklich kleiner sein als das zu ortende Leck. Sehr kleine Leckagen sind ohnedies tolerabel. Besonders vorteilhaft ist es, bei dem Versuch zum Entfernen der Ventilkörper die auf die Ventilkörper einwirkende Kraft auf einen Wert zu begrenzen, der unterhalb der notwendigen Kraft zum Entfernen der Ventilkörper bei vorhandener Leckstelle liegt, so daß die undichten Rohre verschlossen bleiben.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Einrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens, wobei Verschlußmittel zum Verschließen und öffnen der beiden Enden des zu untersuchenden Rohrstückes vorgesehen sind. Das Neue besteht erfindungsgemäß hierbei darin, daß konisch geformte Ventilkörper vorgesehen sind, welche mit den entsprechend geformten

Rbhn

Sitzflächen des betreffenden Rbhrendes in Eingriff bringbar und bei im Falle einer Leckstelle vorhandenem Differenzdruck von letzterem dichtend gegen die Sitzflächen drückbar sind. Die Ventilkörper werden zweckmäßigerweise so ausgebildet und dimensioniert. daß Druckkräfte in der Größenordnung des Differenzdruckes zwischen Primär- und Sekundärseite die Ventilsitze zum Fließen bringen und so eine hohe Dichtigkeit bewirken, trotz ursprünglich nur mäßig präziser und eventuell leicht beschädigter Sitzflächen. Eine bevorzugte Ausführungsform der geschilderten Einrichtungen sieht vor, daß der Ventilkörper über einen Scherdraht mit einer Antriebsstange verbunden ist, wobei der Scherdraht bei im Falle einer Leckstelle vorhandener Druckdifferenz als Sollbruchstelle die Antriebsstange von dem Ventilkörper bei Öffnungsbetätigung trennt.

Die Fig. 1, la und 2 zeigen ein die Erfindung erläuterndes Ausführungsbeispiel im Schnitt. F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit hydraulischer Betätigung der Ventilkörper und in F i g. 4 ist eine Anordnung beschrieben, die für Wärmetauscher mit geradlinig verlaufenden Rohren geeignet ist.

In F i g. 1 ist in einer Druckhülle 21 für einen Wärmetauscher eine Rohrplatte 1 angeordnet, in der U-förmig gebogene Rohre 2 mit ihren Enden gehalten sind. Eine Auslaßkammer 3 und eine Einlaßkammer 4 sind für das Medium vorgesehen, das in den Rohren strömt. Bei einem Druckwasserreaktor ist dies das unter hohem Druck stehende Wasser, während sich in dem Raum 5. der die Rohre 2 umgibt, das zu verdampfende Wasser befindet. In diesem Raum 5 herrscht ein wesentlich geringerer Druck als in den Rohren 2. Die Rohre 2 sind an ihren Rohrenden 6 leicht aufgeweitet, wie am Beispiel eines Rohres in F i g. 2 zu ersehen ist. Gegenüber jedem Rohrende 6 befindet sich ein Ventilkörper 8. der über eine Antriebsstange mit einem Plauensegment 9 verbunden ist. Das Plattensegment 9 enthält Durchbrüche 10 für das in der Einlaß- und Auslaßkammer vorhandene Wasser. Der Ventilkörperteil 7 ist konisch geformt, so daß ein Einführen des Ventilkörpers 8 in das Innere des Rohres 2 erleichtert und die Sitzpressung erhöht werden. Im übrigen ist der Ventilkörper 8 mit der Antriebsstange 20 über einen Scherdraht 12 und eine Feder 11 verbunden.

Wenn der Verdacht auf das Vorhandensein eines Lecks in einem der Rohre des Wärmetauschers vorhanden ist, werden die Plattensegmente 9 nacheinander angehoben, so daß jeweils ein Teil der Rohre 2 beiseitig verschlossen werden. Nach Ablauf einer gewissen Zeit werden die Plattensegmente 9 wieder nach unten bewegt. Für den Fall, daß in einem Rohr 2 kein Leck vorhanden ist. hat sich der Innendruck dieses Rohres nicht wesentlich geändert und die Entfernung des Ventilkörpers ist ohne großen Kraftaufwand möglich. Befindet sich jedoch in einem der verschlossenen Rohre ein Leck, so strömt wegen des hohen Innendruckes der Rohre gegenüber dem Raum 5 Wasser aus dem Rohr heraus. Es findet damit ein Druckausgleich zwischen dem Raum 5 und dem Innern eines beiseitig verschlossenen Rohres statt. Dieser verminderte Druck im Innern eines undichten Rohres 2 hat zur Folge, daß eine Druckdifferenz beim Herausziehen des Vemilkörpers 8 überwunden werden muß. Der Scherdraht 12 nun so dimensioniert, daß er bei vorhandener Druckdifferenz abreißt. Wenn sich dann die Antriebsstange 20 mit den Plattensegmenten 9 nach unten bewegt, verschließt der Ventilkörper 8 das Rohr 2 weiterhin.

Diese Einrichtung gestaltet es also, einerseits die defekten Rohre zu ermitteln und andererseits diese Rohre während des Betriebes zu verschließen. Dieser Verschluß braucht jedoch nicht endgültig zu sein, es be steht die Möglichkeit, bei der nächsten routinemäßigen Inspektion die defekten Rohre auf andere Weise abzudichten.

Für den Fall, daß wegen des geringen Rohrdurchmessers der Differenzdruck nicht ausreicht, um einen großen Unterschied der zum öffnen der Rohre notwendigen Kraft bei dichtem und undichtem Rohr zu gewährleisten, oder nicht ausreicht, um die notwendige Pressung am Ventilsitz zu bewirken, ist es vorteilhaft, eine Einrichtung zu verwenden, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist. Die Rohre 2 münden hier in Sammler 13 ein. Diese Sammler 13 sind in die Rohrplatte 1 eingesetzt und zu der Einiaßkammer 4 bzw. der Auslaßkammer 3 hin geöffnet. Gegenüber diesen öffnungen befinden sich Ventilkö'-per 14 mit entsprechend größerem Durchmesser als bei den Einzelventilen von F i g. 1, 2. Die Ventilkörper 14 sind mit einem in einem Zylinder geführten Antriebskolben 15 verbunden. Hydraulische Leitungen 22 führen zu einem Kessel 23, dessen Innendruck über dem Druck in der Einlaß- und Auslaßkammer liegt. Sie können außerdem mit einem Kesse! 24 verbunden werden, dessen Innendruck unter dem Druck im Raun 5 liegt. Zum Verschließen der Rohre 2 werden in diesem Ausführungsbeispiel die Leitungen 22 nacheinander mit dem Kessel 23 und dem Kessel 24 verbunden. Diejenigen Ventilkörper 14, die eine Rohrgruppe mit einem defekten Rohr verschließen, werden auch bei dem Absenken des Druckes in der Leitung 22 auf den Druck des Kessels 24 die öffnungen in den zugehörigen Sammlern 13 weiter verschlossen halten, so daß auch hier bei der nächsten routinemäßigen Abschaltung defekte Rohre ermittelt und endgültig verschlossen werden können.

In Fig.4 ist eine Einrichtung dargestellt, die für Wärmetauscher mit geradlinigen Rohren geeignet ist.. Auch hier ist jeweils eine Gruppe von Rohren 16 beidseitig mit je einem Sammler 25 verbunden. Eine Stange 17 ist durch cn zentrales Rohr 18 dieser Rohrgruppe geführt und verbindet die Ventilkörper 16 über eine aus einem Kolben 27 und einem Zylinder 28 bestehende Einrichtung. Der Zylinder 28 ist über eine Rohrfeder 19 mit einer Leitung 29 verbunden, die ihrerseits wahlweise mit dem Kessel 23 oder mit einem Kessel 30 verbunden werden kann, in dem Kessel 30 herrscht dabei ein Druck, der geringfügig unter dem Druck in der Einlaßkammer 4 und der Auslaßkammer 3 liegt.

Eine Verbindung der Leitung 29 mit dem Kessel 30 hat zur Folge, daß sich der Kolben 27 relativ /um Zylinder 28 nach oben bewegt. Dadurch wird die Stange 17 in den Zylinder 28 hineingezogen und die Ventilkörper 26 verschließen die Sammler 25 für das betreffende Rohrbündel. Zum öffner der Sammler 25 wird die Leitung 29 mit dem Kessel 23 verbunden. Hierdurch wird der Kolben 27 wieder in seine gezeichnete Lage bewegt, falls keines der Rohre 16 ein Leck aufweist, das einen Unterdruck in den Sammlern während der Verschlußzeit hervorruft.

Die Anwendung des beschriebenen Verfahrens ist nicht auf Röhrenwärmetauscher beschränkt, bei denen der Druck im Innern der Rohre höher ist als in dem die Rohre umgebenden Raum. Bei der Anwendung für einen Wärmetauscher mit umgekehrtem Druckverhältnis könnten die Ventilkörper im Innern eier Sammler 13 oder 25 angeordnet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ermitteln defekter Rohre eines Wärmeaustauschers mit einem Rohrbündel, das aus mehreren, parallel durchströmten Rohren besteht und in einem Raum angeordnet ist, dessen Druck sich von dem Innendruck der Rohre des Rohrbündels unterscheidet, und bei dem beide Seiten mindestens eines Rohres mit Ventilkörpern verschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, ίο daß nach einer zum Druckausgleich bei vorhandener Leckstelle zwischen dem Innenraum des Rohres

(2,16) und dem Raum (5), in dem das Rohrbündel (2, 16) angeordnet ist, vorgesehenen Zeit durch einen Versuch zum Entfernen der Ventilkörppr (8,14) bestimmt wird, ob die zum Entfernen der Ventilkörper (8,14) notwendige Kraft über der Kraft liegt, die bei fehlender Leckstelle in dem verschlossenen Rohr (2, 16) zum Entfernen der Ventilkörper (8.14) notwendig ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Versuch zum Entfernen der Ventilkörper (8, 14) die auf die Ventilkörper (8, 14) einwirkende Kraft auf einen Wert begrenzt wird, der unterhalb der notwendigen Kraft zum Entfernen der Ventilkörper (8, 14) bei vorhandener Leckstelle liegt, so daß die undichten Rohre verschlossen bleiben.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, wobei Verschlußmittel zum Verschließen und öffnen der beiden Enden des zu untersuchenden Rohrstückes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß konisch geformte Ventilkörper (8, 14) vorgesehen sind, welche mit den entsprechend geformten Sitzflächen des Rohrendes (6) in Eingriff bringbar und bei im Falle einer Leckstelle vorhandenem Differenzdruck von letzterem dichtend gegen die Sitzflächen drückbar sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (8) über einen Scherdraht (12) mit einer Antriebsstange (20) verbunden ist, wobei der Scherdraht (12) bei im Falle einer Leckstelle vorhandener Druckdifferenz als Sollbruchstelle die Antriebsstange (20) von dem Ventilkörper (8) bei Öffnungsbetätigung trennt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ventilkörper (8) auf einem Plattensegment (9) befestigt sind, so daß mehrere Rohre (2) gleichzeitig verschließbar sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rohre (2) mit ihren Enden in

je einen Sammler (13) münden und daß Ventilkörper (14) zum Verschließen der Sammleröffnungen zur Einlaß- (4) und Auslaßkammer (3) für das die Rohre durchströmende Medium vorgesehen sind (F i g. 3).

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 zum Ermitteln defekter Rohre beim Dampferzeuger eines Druckwasserreaktors, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegenüber den vorhandenen Rohrgruppen geringere Anzahl von Ventilkörpern (8, 14) mit Hilfe von synchronisierten Gestängen in den Kammern (3, 4) abschnittsweise zu den zu verschließenden Öffnungen der Rohre heranführbar ist.

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