DE3022060A1

DE3022060A1 - Verfahren und vorrichtung zur feststellung von magnetitablagerungen

Info

Publication number: DE3022060A1
Application number: DE19803022060
Authority: DE
Inventors: William Lord
Original assignee: Electric Power Research Institute Inc
Current assignee: Electric Power Research Institute Inc
Priority date: 1979-06-18
Filing date: 1980-06-12
Publication date: 1981-01-22
Also published as: FR2459490A1; GB2055473A; CA1162987A; JPS566178A; SE8004469L; BE883851A; GB2055473B

Description

DIPL.-ING. J. RICHTER DIPL.- ING. F. WERDERMANN

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ZUSEL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO ■ MANDATAIRES AGREES PRES L'OEB

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5. Juni '

datum/date

PATENTANMELDUNG

PRIORITÄT: entsprechend U.S. Serial No. 049 723 vom 18.6.1979

BEZEICHNUNG: Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung von Magnetitablagerungen .

ANMELDER: Electric Power Research Institute, Inc., 3412 Hillview Avenue,

Palo Alto, Kalif. 94 303 (V.St.A.)

ERFINDER: William Lord,

924 Driftwood Drive,

Fort Collins, Colorado 80 525 (V.St.A.)

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung in Form einer Sonde zur Durchführung dieses Verfahrens.

%Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Untersuchung fvon rohrförmigen Gegenständen wie Rohrschlangen in Wärmeaustauschern od. dgl. auf das Vorhandensein von Magnetitiablagerungen in längs der Rohre gelegenen Bereichen auf einfache Weise zu ermöglichen.

Wärmeaustauscher wie sie in Verbindung mit durch Dampf angetriebenen elektrischen Generatoren gebraucht werden, (sind sehr hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt. Fremdstoffe aus den Flüssigkeiten wie sie in den Wärmeaustauschern benutzt werden, neigen dazu, Ablagerungen an den ^Rohrleitungen und ihren Halterungen oder Tragstützen innerhalb des Wärmeaustauschers entstehen zu lassen, die zu einer Schwächung und Rißbildung in den Rohrleitungswandungen führen können. Rohrleitungen müssen daher in regelmäßigen Zeitabständen überprüft werden, damit ein sicherer Betrieb gewährleistet werden kann.

Insbesondere können Dampfgeneratoreinheiten bei Kernenergieanlagen eine Beschädigung der Rohre im Bereich der plattenförmigen Tragstützen infolge des Aufbaues von Ablagerungen, welche Magnetit (Magneteisenstein) enthalten, erfahren. Es wurde versucht die Anwesenheit von Magnetit mit Hilfe von Wirbelströmen, von Schall und Radiographie festzustellen.

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Auch wurde versucht, ein etwaiges Vorhandensein von Magnetit mit Hilfe von auf die Rohrleitungen des Wärmeaustauschers übertragenen mechanischen Schwingungen zu ermitteln. Jedoch gab es bisher noch kein einziges Verfahren, das es ermöglicht hätte, die Anwesenheit von Magnetit-Ablagerungen im Bereich von Trägerstützspalten zu erkennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das es auf einfache Weise ermöglicht, Magnetitablagerungen in einem Wärmeaustauscher festzustellen und eine Vorrichtung in ¹ Form einer Sonde zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben .

!Erfindungsgemäß weist das neue Verfahren die in dem Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale auf.

Eine neue Vorrichtung in Form einer Sonde zur Durchführung des Verfahrens ist in dem Patentanspruch 2 angegeben. Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung dieser Sonde sind in den Ansprüchen 3 bis 9 genannt.

Durch die Erfindung wird es möglich, die Flußdichte und den magnetischen Widerstand entlang der vollen Ausdehnung eines geraden oder gekrümmten rohrförmigen Körpers zu messen und deren Änderungen infolge stellenweisen Vorhandenseins von Magnetitablagerungen zu erkennen und damit die Lage solcher Ablagerungen zu bestimmen. Die Sonde

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kann in den rohrförmigen Körper eingeführt und durch ihn hindurchgeschoben werden. Auf diese Weise lassen sich Magnetitablagerungen sowie das noch freie Spiel in Tragstützenspalten durch Feststellen der Änderungen der Magnetflußdichte ermitteln.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 !eine Schnittansicht eines Wärmeaustauschers iwie er in dem Dampferzeugerteil eines Kernkraftreaktors benutzt wird;

Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig. 1 mit 30

bezeichneten Durchgangs eines Rohrleitungsstücks durch eine plattenförmige Tragstütze;

Fig. 3 ein Funktionsblockschema der Gesamteinrichtung mit der Sonde zur Durchführung des Verfahrens; und

Fig. 4 eine Seitenschnxttansicht eines Rohrleitungsstücks im Bereich einer plattenförmigen Tragstütze mit der in dem Rohrstück befindlichen Sonde.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Wärmeaustauscher eines Kernkraftreaktors strömt die Primärflüssigkeit aus dem Reaktor in den Einlaß 10, durch das Rohrleitungssystem 12 und schließlich durch den Auslaß 14. Das Speisewasser für die Dampferzeugung tritt durch den Einlaß 16 ein, strömt dann nach unten, wo es mit dem Rohrleitungssystem 12 in Kontakt gelangt und durch den Wärmeaustausch Dampf erzeugt wird,

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der durcil den Auslaß 18 austritt, um eine Turbine anzutreiben. Der Wärmeaustauscher enthält gewöhnlich auch einen Abscheider 20 und Drallblechanordnungen 22 zur Feuchtigkeitsabtrennung .

Die Rohrleitungen 12, welche die Primärflüssigkeit vom Einlaß 10 zum Auslaß 14 führen, sind innerhalb des Wärmeaustauschers durch eine Halterung 2 4 mit plattenförmigen Tragstützen 26 geführt und gestützt. Wie schon erwähnt, bilden sich Ablagerungen, welche Magnetit enthalten, in dem Wärmeaustauscher. Der Aufbau dieser Ablagerungen in den spaltförmigen Bereichen zwischen den Rohrleitungen und den Stützplatten 26 an eine Beschädigung der Rohrleitungen durch Kerbenbildung oder Einbeulung verursachen, die zu einer Schwächung und Rißbildung in deren Wandungen führen.

Fig. 2 ist eine Ansicht in einem größeren Maßstab des spaltförmigen Durchgangsbereichs eines Rohrleitungsstücks an der in Fig. 1 mit 30 bezeichneten Stelle. Das Rohrstück 32 reicht durch die plattenförmige Tragstütze 34 hindurch, wobei sLch eine magnetithaltige Ablagerung 36 in dem spaltförmigen Zwischenraum zwischen dem Rohrstück 32 und der Platte 34 aufgebaut hat. In einem kritischen Fall füllt der Aufbau aus Magnetit den spaltförmigen Zwischenraum vollständig aus und verursacht eine Einbeulung des Rohrs, die schließlich zur Rißbildung und/oder Schwächung der Rohrwand führen kann.

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Fig. 3 zeigt ein Funktionsblockschema der Gesamteinrichtung zur Feststellung von Magnetitablagerungen gemäß der Erfindung. Zu der Einrichtung gehört eine Sonde mit einem Spulenkörper 50, der einen Magnetkern 52 mit einer darauf gewickelten Erregerspule 54 trägt. An dem Spulenkörper 50 ist ein Flußdetektor 56 angebracht, vorzugsweise ein Hall-Generator.

-Zur Erregung der Spule 54 ist eine Stromquelle 58 vorgesehen und ein Gaussmeter zur Messung der magnetischen Flußdichte ist mit dem Hall-Generator 56 verbunden. An das Gaussmeter wiederum sind ein Digital-Kathodenstrahloszillograph 62 und ein X-Y-Aufzeichnungsgerät 64 angeschlossen.

[Die Sonde ist an einem Träger, d.h. einer Antriebsübertragungsvorrichtung in Form eines Schlauchs oder Rohrs aus Polyamidkunststoff angebracht, so daß sie vermittels dieser Antriebsvorrichtung durch die Rohrleitungen des Wärmeaustauschers mit Hilfe eines Motorantriebs 66 hindurchgeschoben werden kann. Die erregte Spule erzeugt ein Magnet-

flußmuster, welches, wenn die Sonde durch die Rohrleitung | hindurchgeschoben wird, Änderungen erfährt, sofern in nach- | ster Nähe der Rohrleitung vorhandenes Magnetit eine Zu- ι

nähme der Flußdichte hervorruft, die durch den Hall-Generator 56 festgestellt und durch das Gaussmeter 60 gemessen wird. Auf diese Weise lassen sich das Vorhandensein und die Lage von Magnetitablagerungen ermitteln.

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In Fig. 4 sind ein Querschnitt einer plattenförmigen Tragstütze 80 und ein durch sie hindurchreichendes Rohrstück 82 gezeigt, wobei sich in letzterem eine Sonde 84 mit einer schlauch- oder rohrförmigen Antriebsübertragungsvorrichtung 86 befindet. Typischerweise besteht die Stützplatte 80 aus Kohlenstoffstahl und die Rohrleitung 82 aus einer Nickellegierung, wie sie z.B. unter der als Warenzeichen geschützten Handelsbezeichnung Inconel bekannt ist .(vgl. Römpp, Chemie-Lexikon, 6. Auflage). Die Sonde 84 enthält einen Weicheisenkern 88, der zwischen zwei nichtmagnetischen Führungsringen 90 angeordnet und mit der Spule 92 umwickelt ist. Die beiden Führungsringe werden durch einen Bolzen 94 mit Mutter 96 zusammengehalten. Das freie Ende des Bolzens ist in das Rohr bzw. den Schlauch 86 eingeschraubt. Der Hall-Generator ist am Umfang eines der beiden Ringe in dichter Nachbarschaft zur Rohrwandung angebracht. Der Träger 86 besteht typischerweise aus einem hichtmagnetischen Rohr, beispielsweise aus einem Polyamid (Nylon), und die elektrischen Leitungsverbindungen zwischen der Spule und dem Hall-Generator und den außerhalb der eigentlichen Sonde befindlichen Stromquelle bzw. dem Gaussmeter können durch das Rohr 86 hindurch verlaufen.

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Claims

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DIPL.-ING. F. WERDERMANN

ZUSEU. VERTRETER BEIM EPA ■ PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BBFORE EPO · MANDATAIRE

D-2OOO HAMBURG 36

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& CO 4 O) 34 OO .45/34 00 58 TELESRAMME: INVENTIUS HAMBURG

IHR ZEICHEN/YOUR Flt.E

UNSER ZEIOHEN/OUR FILE E . 1 849~I^-8026

DATU M /DATE

P a t e' η t ä η' s ρ r ü c h' e

1. ) .Verfahren zur Feststellung von Magnetitablagerungen an

den Halterungen oder Tragstützen für Rohrleitungen in Dampfgeneratoren od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetflußspule und eine Flußdetektoreinrichitung in die Rohrleitung eingeführt und durch sie hindurch bewegt werden, und daß die E'lußdichte gemessen und deren Änderung als Indikator für das Vorhandenisein von Magnetit an den in nächster Nähe der Rohrleitung befindlichen Halterungsteilen verwendet wird.

2. Vorrichtung in Form einer Sonde zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes und einen Detektor für die Magnetflußdichte zur Feststellung von deren Änderungen längster Bewegungsbahn der Sonde aufweist.

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3. Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Dauermagneten als Magnetflußerzeuger aufweist.

4. Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Magnetkern mit darauf gewickelter Erregerspule als Magnetfelderzeuger aufweist.

5. Sonde nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hall-Generator als Detektor vorgesehen ist.

6. Sonde nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Antriebsübertragungsvorrichtung versehen ist.

7. Sonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr oder Schlauch aus nicht magnetischem Material als Antriebsübertragungsvorrichtung dient.

₄8. Sonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zur Erregung der Spule dienende Stromquelle und ein mit dem Hall-Generator verbundenes Meßgerät für die Magnetflußdichte und deren Änderungen (Gaussmeter) aufweist.

'9;..ί· Sonde nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sie nicht magnetische Führungsringe zum Tragen des Magnetfelderzeugers aufweist.

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