DE2815367A1 - Rohrleckagepruefeinrichtung, insbesondere fuer wasserabscheider-zwischenueberhitzer - Google Patents
Rohrleckagepruefeinrichtung, insbesondere fuer wasserabscheider-zwischenueberhitzerInfo
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Description
Rohrleckageprüfeinrichtung, insbesondere für Wasserabscheider-Zwischenüberhitzer
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrleckageprüfeinrichtung,
insbesondere für Wasserabscheider-Zwischenüberhitz
er .
Bei NuklearkraftwerJcen mit Leichtwasserreaktoren enthält
der Dampf nach der Expansion in der Hochdruckturbine ca. 10 bis 15 % Nässe. Zur Vermeidung von Schaufelerosionen
und Wxrkungsgradverlusten 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 Grosse auch sehr
teure Apparate der Turbinenanlage. Es sind daher Prüfmöglichkeiten vorzusehen, mit denen Schäden, d.h. Undichthexten.im
Ueberhitzerrohrbündel, möglichst schon im Anfangsstadium
während des Betriebes erkannt werden, um Folgeschäden zu vermeiden.
Ueblich 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 Rohrboden verschlossen werden.
Um das Vorhandensein von Lecksteilen ohne Ausserbetriebsetzen
der Anlage bzw. des betreffenden Anlagenteils fest-
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zustellen, könnte z.B. eine kontinuierliche Prüfung mittels einer Mengenbilanz oder mittels Vergleichen der Ueberhitzertemperaturen
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-Zwischenüberhitzers
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 Leckquer Schnitts verhältnis, wesentlich grössere Genauigkeiten
als bei der oben erwähnten kontinuierlichen Methode. Die
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Prüfung lässt sich ohne Unterbrechung des Betriebes durchführen und liefert im Sinne der oben aufgestellten Forderungen
eine Frühwarnung. Dabei lässt sich die ohnehin vorhandene Zwischenüberhitzertemperaturmessung als zusätzliehe
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 Ueberhitzung
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 Leitungen 9 in drei zweiflutige 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 I1+ 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.
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Im folgenden werden die Bauteile beschrieben, die die
eigentliche Einrichtung zur Rohrleckageprüfung bilden.
eigentliche Einrichtung zur Rohrleckageprüfung bilden.
Dazu gehören vor dem Wasserabscheider-Zwischenüberhitzer 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
Zapfleitung 24 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. schematisch dargestellt sind.
Zapfleitung 24 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. schematisch dargestellt sind.
Am Eingang dieser Apparatur ist nach dem Absperrventil 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 möglichst gering zu halten. Unterhalb des Kühlers sind eine Leitung 29, ein Ablassventil 30 und ein
Kondensatauffangbehälter 31 angeordnet. Nach jedem Prüf-Vorgang wird das im Kühler befindliche gefrorene Kondensat aufgetaut und in den Behälter 31 abgelassen.
unter den Gefrierpunkt abgekühlt wird, um den Restgehalt an Wasser möglichst gering zu halten. Unterhalb des Kühlers sind eine Leitung 29, ein Ablassventil 30 und ein
Kondensatauffangbehälter 31 angeordnet. Nach jedem Prüf-Vorgang 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 ana-
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lysieren. Danach werden die Gase durch eine Pumpe 33 über eine Leitung 34· und ein Ventil 3 5 in die Ab saug einrichtung
IM· befördert (siehe auch Fig. 1). Ein Prüf Vorgang, der gewöhnlich
nur rund eine Minute beansprucht, läuft folgendermassen ab:
Zunächst wird durch Umschalten des Ventils 16 die Zuführung des vom Heizdampf "verbleibendenSpüldampfes in den Kondensator
12 unterbunden. Der Spüldampf gelangt daher durch die Leitung 17 direkt in die Absaugeeinrichtung 14·. Sodann wird
durch Oeffnen 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 3 2 der Heliumanteil festgestellt, aus dem bei bekanntem Betriebszustand der Anlage (Heizdampf- und
Arbeitsdampfmenge) auf die Grosse 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 2Ö für die Helium-1sufuh"r~~ünd"die
Ventile 23 geöffnet, so strömt zusätzlich zu e"iner-e"ventuelTen""Le"ckage"~eirirdurch 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 Leckageprüfeinrichtung bestimmt werden. Durch Vergleich
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dieser Anzeigen mit den Anzeigen bei wirklich auftretenden Lecks kann damit auf die Grosse dieser Leckquerschnitte
geschlossen werden, falls ihre Querschnittsform nicht allzu stark von einem 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 in der Prüfapparatur ein Leck angezeigt, so wird die
Prüfung mit offenen Eichblenden wiederholt, um die Grosse der Leckage feststellen zu können.
Ist das Vorhandensein eines Lecks beim Versuch mit der
ganzen Turbogruppe festgestellt worden, so muss zwecks Lokalisierung 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
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 dem mit einem Seifenblasentest die Leckstellen
an den einzelnen Rohrbündeln ermittelt werden. Die defekten Rohre werden sodann, wie eingangs beschrieben, gestopft.
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Statt Helium kann auch ein anderes Edelgas verwendet werden. Bei der Anwendung auf Siedewasserreaktoren (BWR) 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 strömenden Fluiden zu überwachen bzw. festzustellen ist, z.B. bei
Wärmetauschern und sonstigen Apparaten der Verfahrenstechnik.
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Claims (5)
- BBC Aktiengesellschaft - *ή3ΜΤ?^ 'Brown, Boveri & Cie.
Baden (Schweiz)Patentansprüche(ly Rohrleckageprüfeinrichtung, insbesondere für Wasserabscheider-Zwischenüberhitzer, wobei eine Wärmeübertragung zwischen zwei durch Trennwände voneinander separierten, strömenden Medien stattfindet, 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 be-9098*0/0466ORIGINAL INSPECTED
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| CH626974A5 (de) | 1981-12-15 |
| DE7810611U1 (de) | 1979-12-20 |
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