DE3621309C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Wasserdampf freisetzenden Leckagen an einem in einem ge­ schlossenen Raum angeordneten Leitungssystem, wobei in den Raum Luft eingeführt und aus dem Raum Luft abgezogen wird.

Bei der betrieblichen Überwachung von Industrieanlagen insbesondere von nuklearen Anlagen besteht ein erhebli­ ches Interesse an der Früherkennung von Wasserdampf freisetzenden Leckagen an in geschlossenen Räumen ange­ ordneten Leitungssystemen.

Insbesondere für die während des Betriebes nicht oder bedingt begehbaren Raumbereiche wünscht der Anlagenbe­ treiber ein auf der Warte anzeigendes Meßsystem, das ihn in die Lage versetzt kleine Leckagen zu erkennen, bevor Weiterungen ihn zwingen, die Anlage ungeplant abzuschalten.

Bisher war es üblich, ein zur Aufrechterhaltung einer zulässigen Raumtemperatur in dem geschlossenen Raum angeordnetes Umluftkühlgerät zur Leckageerkennung heranzuziehen. Dabei wird das auskondensierende Wasser zur Leckageerkennung und -quantifizierung verwendet. Da je nach Zu- und Abluftsituation immer etwas Kondensat im Umluftkühler anfällt, müssen kleine Änderungen der relativ geringen abfließenden Kondensatmenge gemessen werden. Das Kondensat fällt drucklos als Tropfwasser in einem Gerät an, das Dichtheitsanforderungen unterliegt und meist luftführungsbedingt Unterdruck gegenüber der Umgebung aufweist. Hieraus resultieren Ablaufbedingungen, die relativ große geodätische Höhen erfordern, um neben der Dichtheit eine zuverlässige Wasserfassung und -messung sicherzustellen. Weiterhin ist bei hohen Luft-/Kondensat-Verhältnissen die Verschmutzungsanfälligkeit unvermeidbar. Je nach Raumluftzustand, Kühlwassertemperatur und Zu- und Abluftverhältnissen zur Raumunterdruckhaltung in nuklearen Anlagen fallen nur Teilmengen des in Leckagen freigesetzten Dampfes als Kondensat im Kühler an. Die Zuluft warmer, feuchter Luft täuscht ebenso ein Leck vor wie ein Rohrschaden mit Kühlwasserfreisetzung im Umluftkühlgerät. Außerdem ist wegen schlechter Zugänglichkeit der Kondensatsammelstellen unterhalb der Kühler vor Ort, die in nuklearen Anlagen auch in nicht begehbaren Räumen mit erhöhter radioaktiver Belastung untergebracht sind, eine Funktionsprüfung bei laufender Anlage schwierig.

Ferner ist es aus R. C. MacMaster, Nondestructive Testing Handbook, Vol. 1, 1982, ASM, Seite 738 bis 741 bekannt, zur Ermittlung der Leckrate in regelmäßigen Abständen Taupunktmessungen durchzuführen. Damit soll jedoch lediglich der Einfluß des Faktors "Wasserdampfdruck" auf das Testergebnis korrigiert werden.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das zu präzisen Meßwerten führt und ohne Kondensatansammlung auskommt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Taupunkttemperatur der in den Raum ein- und austre­ tenden Luftströme ermittelt wird und daß aus der Diffe­ renz dieser Werte eine Änderung des Wassergehaltes in der Raumluft bestimmt wird.

Die Erfindung beschreitet somit einen ganz anderen Weg, indem sie an verschiedenen Orten Taupunkttemperaturmes­ sungen einsetzt und damit eine Leckage auf die Verände­ rung der Luftfeuchte zurückführt sowie die veränderte Luftfeuchte auf überraschend einfache und präzise Art und Weise detektiert. Mit der Änderung des Wassergehal­ tes läßt sich das Ausmaß der Leckage ermitteln.

Soll das Verfahren für einen Raum eingesetzt werden, in dem ein Umluftkühlgerät angeordnet ist, so wird zusätz­ lich die Taupunkttemperatur des in das Umluftkühlgerät eintretenden und aus demselben austretenden Luftstromes gemessen sowie die daraus bestimmte Änderung des Wasser­ gehaltes der aus der Raumluft Zu- und Abfuhr ermittelten Wassergehaltsänderung zugeschlagen.

Das Verfahren läßt sich somit vorteilhaft sowohl in Räu­ men mit als auch ohne Umluftkühlgerät einsetzen. Es ist daher sowohl für Einzelräume als auch für eine Vielzahl von Einzelräumen einer gesamten Anlage anwendbar. Die Bilanzierung des Luftzustandes innerhalb des Raumes und damit die Wasserdampf freisetzende Leckageermittlung ist somit für alle ein heißes Medium führenden Leitungen auf einfache Weise möglich. Abhängig von der Raumausbildung und der Anordnung des Umluftkühlgerätes innerhalb eines zu überwachenden Raumes ist es zur Auffindung einer Leckage ausreichend, wenn nur die Taupunkttemperatur des in das Umluftkühlgerät eintretenden und des aus demselben austretenden Luftstromes ermittelt wird.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Temperatur der in das Umluftkühlgerät einströmenden bzw. dasselbe verlassende Luft gemessen und zur Kontrol­ le des Ergebnisses der Taupunkttemperaturmessung des Umluftkühlgerätes verwendet wird.

Dabei macht man sich zunutze, daß eine bestimmte Lec­ kagemenge das Temperaturniveau der Raumluft um ein be­ stimmtes Maß ändert.

Anhand der Fig. 1 und 2 werden zwei Ausführungsbei­ spiele des Verfahrens erläutert.

Dabei ist

Fig. 1 auf ein Ausführungsbeispiel gerichtet, das ohne Umluftkühlgerät auskommt wärend nach der

Fig. 2 ein Umluftkühlgerät mit einbezogen wird.

Die Fig. 1 zeigt im schematischen Aufbau ein zu überwa­ chendes Leitungssystem 1, das Ventile 2 aufweisen kann. Das Leitungssystem 1 führt unter Druck stehendes heißes Wasser, das bei Leckagen in Form von Dampf austritt. In der Regel stellen diese Leitungssysteme Meßleitungen dar, die mit ihren abgebrochen gezeichneten Enden z. B. mit dem Primärsystem einer Kernreaktoranlage verbunden, oder zu anderen Räumen führen. Über ein Gebläse 3 und einen Stutzen 4 wird dem ansonsten geschlossenen Raum 5 Luft zugeführt, die über den Stutzen 6 und eine Saugein­ richtung 7 den Raum wieder verläßt. Tritt an dem inner­ halb des Raumes 5 angeordneten Bereich des Leitungssy­ stems 1 eine Leckage auf, so wird der mit 8 symbolisier­ te Dampf in den Raum 5 strömen. Der Dampf führt zu einer Veränderung der Luftfeuchte, der in den Raum 5 einströ­ menden Luft. In den Stutzen 4, 6 ist jeweils ein Tau­ punkttemperatur-Meßgerät 9, 10 angeordnet. Der von die­ sen Meßgeräten für den entsprechenden Luftstrom ermit­ telte Taupunktwert wird zu einem nicht dargestellten Rechner gegeben, der unter Verwendung thermodynamischer Zusammenhänge den dem Taupunktwert entsprechenden Was­ sergehalt ermittelt. Ein Vergleich der Wassergehaltwerte gibt Aufschluß darüber, ob eine Leckage am Leitungssy­ stem aufgetreten ist und welchen Umfang sie hat.

In der Fig. 2 sind die mit der Fig. 1 baugleichen Tei­ le mit der gleichen Bezugsziffer versehen. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist im Raum 5 zusätz­ lich ein Umluftkühlgerät 11 angeordnet, das die Raumluft auf einer zulässigen Temperatur halten soll. Eine an einem Auslaßstutzen 12 angeschlossene Saugeinrichtung fördert über einen Ansaugstutzen 14 die Raumluft durch das Umluftkühlgerät 11. Dem Ansaugstutzen 14 und dem Auslaßstutzen 12 ist je ein Taupunkttemperatur-Meßgerät 15, 16 zugeordnet. Eine Differenz in den Taupunktmeßwer­ ten dieser Meßgeräte 15, 16 deutet auf einen unter­ schiedlichen Wassergehalt der Luft vor und nach dem Um­ luftkühlgerät 11 und somit auf eine Leckage hin. Der Differenzwert zwischen den dem Umluftkühlgerät 11 zuge­ ordneten Taupunkttemperatur-Meßgeräten 15, 16 und der Differenzwert aus dem der Zu- und Abluft des Raumes 5 zugeordneten Taupunkttemperatur-Meßgeräten 9, 10 werden unter Berücksichtigung der durch den Raum (über die Stutzen 4, 6) und durch das Umluftkühlgerät 11 strömen­ den Luftmenge addiert und bringen als Ergebnis im Falle einer Leckage einen Unterschied im Wassergehalt der in der zu Fig. 1 beschriebenen Weise zu einer Aussage über die Leckagemenge führt. Da die Bildung von Kondensat in den Umluftkühlgeräten starke Auswirkungen auf die ther­ mische Bilanz hat, läßt sich über die in den Taupunkt­ temperatur-Meßgeräten 15, 16 enthaltenen Thermometer für die Trockentemperatur des Luftstromes eine Kontrolle des Ergebnisses der Taupunkttemperaturmessung des Umluft­ kühlgerätes 11 erzielen. Die Kontrollfunktion entsteht dadurch, daß der Anstieg der Trockentemperaturen der zu kühlenden Luft auf der Kondensationswärme des konden­ sierten Wasserdampfes beruht, die bei konstantem Betrieb des Umluftkühlgerätes einen Anstieg der charakteristi­ schen Temperaturdifferenz der Kühlermedien bewirkt. Zu­ sätzlich erhöht sich die Aufheizspanne des Kühlwassers, so daß die Abkühlung der Luft auf einem höheren Tempera­ turniveau stattfindet. Die Differenz zwischen dem höhe­ ren Temperaturniveau der Luft im Leckagefall und dem Temperaturniveau im leckagefreien Kühlbetrieb stellt bei entsprechender Eichung ein Maß für die Leckagemenge dar.

Nach einem weiteren, jedoch nicht dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel ist es ausreichend, abhängig von dem ge­ wählten Standort des Umluftkühlgerätes 11 innerhalb des Raumes 5, Taupunkttemperatur-Meßgeräte entweder nur in dem Ein- und Auslaßstutzen 12, 14 oder in dem Stutzen 4, 6 anzuordnen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Ermittlung von Wasserdampf frei­ setzenden Leckagen an einem in einem geschlossenen Raum angeordneten Leitungssystem, wobei in den Raum Luft ein­ geführt und aus dem Raum Luft abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Taupunkttemperatur des ein- und austretenden Luftstromes ermittelt wird und daß aus der Differenz der Werte eine Änderung des Wassergehaltes in der Raumluft bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß bei Einsatz eines Umluftkühlgerätes (11) in dem geschlossenen Raum (9) zusätzlich die Taupunkttemperatur des in das Umluftkühlgerät eintretenden und des aus dem­ selben austretenden Luftstromes gemessen wird sowie die daraus bestimmte Änderung des Wassergehaltes der aus der Raumluft Zu- und abfuhr ermittelten Wassergehaltsände­ rung zugeschlagen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß bei Einsatz eines Umluftkühlgerätes (11) in dem geschlossenen Raum (5) die Taupunkttemperatur des in das Umluftkühlgerät eintretenden und des aus demselben aus­ tretenden Luftstromes gemessen wird und daß aus der Dif­ ferenz dieser Werte eine Änderung des Wassergehaltes in der Raumluft bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Temperatur der in das Umluftkühl­ gerät einströmenden bzw. dasselbe verlassende Luft ge­ messen und zur Kontrolle des Ergebnisses der Taupunkt­ temperaturmessung des Umluftkühlgerätes verwendet wird.