DE7807248U1

DE7807248U1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE7807248U1
Application number: DE19787807248
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-02-10
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1980-04-10
Also published as: DE2810352A1; AT379897B; FR2417096A1; NL7901054A; DK55579A; CH638899A5; SE7901124L; DE2810352C2; FR2417096B1; ATA99679A; CA1143012A

Description

G 78 07 218.7 19/78 DE/GM

Wärmeaustauscher

Die vorliegende Erfindung betrifft ^inen Vlärmeaustauscher nach dem Cberbegriff des Anspruchs 1.

Die ^Do';entiale, die verschiedene Metal_e in einem Elektrolyt η gegenüber einem B .:ugspotential, das durch eine Bezugselektrode gegeben wird, annehmen, ermöglichen wichtige korrosioiiöche.-üiäct e Aussagen. Metalle oder Legierungen, die im betreffenden Elektrolyte;. Schutzschichten ausbilden können, zeigen Potentiale, die in einem vorgebenen Potentialbereich variiren können. In diesen Fällen lässt .oich aus dem Potential auf den elektrochemischer Zustand des Metalles schliessen. Insbesondere lässt sich ableiten, ob Lochkorrosion möglich sei oder nicht.

Gerade bei Wärmeaustauschern, speziell für korrosionsgefährdete Kondensatoren oder Grosskühler in Dampfkraftanlagen hoher Leistung, wäre es von grosser wirtschaftlicher Bedeutung, wenn das freie Korrosionspotential währenc des Betriebs überwacht werden könnte. Dies ist jedoch mittels der bekannten Anordnungen aus folgenden Gründen nicht möglich:

Die Wasserkammern sind während des Betiebes für Potentialmessungen nicht zugänglich. Sedann sind moderne Wasserkammerr. mit Schutzanoden für den kathodischen Korrosionsschutz ausgerüstet, wodurch die Rohreinläufe ein Mischpotential annehmen, das vom freien Korrosionspotentail verschieden ist. Schliesslich stellt sich bei langen Wäririeaustauscherrohren (bei heutigen Kondensatoren z.B. ±J m) das freie Korrosionspotential erst im inneren Teil ein.Somit ist dieser innere Teil für das Korrosionsverhalten des Wärmeaustauscherrohres massgebend. Aber wie bereits aus dem Vorstehenden hervorgeht,

ist diese Stelle für eine Messonde praktisch nicht zugänglich.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeaustauscher der eingangs angegebenen Art anzugeben., bei dem die genannten Schwierigkeiten überwunden werden, und bei welchem besonders das freie Korrosionspotential auch während des Betriebs gemessen werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in den kennzeichnenden Teilen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zu den mit dem Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 erzielten Vorteilen gehört zunächst einmal die bereits erwähnte wichtige Tatsache, dass sich damit das freie Korrosionspotential kontinuierlich überwachen lässt, wodurch für Lochfrass kritische Betriebszustände sofort erkannt v/erden. Dies stellt eine Voraussetzung dar, um rechtzeitig Abhilfemassnahmen treffen zu können. Ausserdem braucht die betreffende Anlage für die jeweilige Messung nicht jedesmal abgestellt und geöffnet zu werden. Von grundlegender Bedeutung ist die Tatsache, dass das gemessene Potential gleich ist wie im Innern auch sehr langer Kondenser- und Wärmeaustauscherrohre, die für eine Messung nicht zugänglich sind. Dies, weil die Oberfläche des Proberohres denselben Medien und derselben Betriebsweise ausgesetzt ist wie die zu überwachenden Rohre. Dadurch, dass das Korrosionsmessgerät den Innenquerschnitt der zu überwachenden Rohre an keiner Stelle unterschreitet, ergibt sich ferner der Vorteil, dass auch die Schwammkugeln einer Schwammkugelreinigungsanlage ungehindert hindurchtreten

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können. Dn;nit i:;t dc- Zu:;t:md :<μ· Oberfläche de:: Proberohres auch bei zeitweiligem Betrieb einer Schwammkugelreinigungsar.lage repräsentativ. Es werden soxit alle für die Korrosion wichtigen Betriebszustände miterfasst. Korrosionsgefährdende Fahrweisen und Betriebsbedingungen können erkannt und beseitigt worden. Por Unterhalt wird veroi nfnrhi" , -indem nur dann, korrosionsschützende Massnahmen (z.B. Dosierung hoher Mengen von Eisensulfat) zu treffen sind, wenn es notwendig ist.

Die Erfindung erlaubt mithin, ^"nncaustauocher (z.B. Kondensatoren) sicherer zu betreiben, wodurch die Verfügbarkeit thermischer Kraftwerke erhöht wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Ho iter.ar.sicht zweier crf indur.gL;ge::'.:i:~.:;er Uebt.·.— wachungseinrichtungen mit Poter.tialmessung, an einem schernatisch gezeigten Wärmeaustauscher angeschlossen,

Fig. 2 die Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine detaillierte Darstellung einer speziellen Ausführung nach Fig. 1, 2,

Fig. ^ eine detaillierte Darstellung einer weiteren speziellen Ausführung nach Fig. 1, 2,

Fig. 5 Potentialmesseinrichtunß: mit Quecksilber/Kalomel bezugselektrode, ^und

Fig. 6 eine Kupfer/Kupfersulfatbezugselektrode,

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Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Wärmeaustauscher umfasst p.usser seinem W^rmetauscherteil mit den zu überwachenden Rohren 2 eine Eintrittswasserkammer 2h und eine Austrittswasserkammer 25. Oas korrodierende Medium 3, also das Kühlwasser, tritt sernSss den Pfeilen ein bzw. aus. Die Eintrittswasserkammer 2k wird mittels einer trossen Menge von WSrmeaustauscherrohren 2 (von welchen hier nur eines gestrichelt dargestellt ist), welche durch die erfindunprsgemSsse Einrichtung auf Korrosion zu überwachen sind, mit der Austrittswasserkammer 25 verbunden. Die Wasserkammern 2¹J und 25 sind ausserhalb des Wärmeaustauschers, parallel zu den V/Srmeaustauscherrohren 2, durch einen oder mehrere Nebenzweige verbunden. In diesen Nebenzweisen fliesst das Kühlwasser mit derselben Geschwindigkeit wie in den WSrmeaustauscherrohren 2. In der Fig. 1 und 2 sind zwei solcher Nebenzweige gezeichnet, weil bei dem tieferen Nebenzwei p: die Abzweigstelle bei der Wasserkammer 2*4 mit einem Sieb zum Anhalten von Reinieungskugeln versehen ist. Damit lfe'sst sich der Einfluss der Rohrreinigung auf das Korrosionsverhalten feststellen. Die Nebenzweige bestehen aus einem Proberohr 1, an dessen beiden Enden isolierende Leitungen 8, etwa aus Weich-PVC, angebracht sind, welche über Stutzen an die Wasserkammern 2¹I und 2"ϊ befestigt sind. Der Innendurchmesser der isolierenden Leitungen 8 und des Proberohres 1 ist gleich gross oder leicht grosser wie derjenige der WHrmeaustauscherrohre 2.An beiden Enden des Proberohres 1 ist je ein Absperrhahnen 23 angebracht. Auf das Proberohr 1 ist zum Zwecke der Halterung einer Bezugselektrode ¹^ ein T-förmiger, isolierender Hohlkörper 9 aufgesetzt.

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Die gezeigte Einrichtung gründet sich nun darauf, dass ein relativ kurzes Stück Rohr, nämlich das Proberohr 1, das vom selben Kühlwasser mit derselben Geschwindigkeit durchflossen wird und aus demselben Material besteht wie die zu messenden Wärmeaustauscherrohre 2, das freie Korrosionspotential der Wärmeaustauscherrohre 2 im Innern des Wärmeaustauschers erreicht. Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Aufbau des Nebenzweiges kann keine störende Eintrittsturbulenz und keine potentialverschiebende Wirkung von eventuellen Schutzanoden auftreten. Wie in Fig. 3 und Il dargestellt ist, besitzt das Proberohr 1 zwecks Ueberwachung des sich einstellenden elektrischen Potentials eine kleine Bohrung 7, in die eine Bezugselektrode 4 hineingesetst ist, welche in den Fig. 1,2 und 3 durch einen auf das Proberohr 1 aufgesetzten T-förmigen Hohlkörper 9 gehaltert wird. Das Proberohr 1 ist mit einem elektrischen Kontakt 5 versehen, womit sich das freie Korrosionspotential zwischen Proberohr 1 und Bezugselektrode U mit einen geeigneten elektrischen Millivoltmeter 6 mit einem

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Innenwiderstand von mindestens 10 bis 10 Ohm messen lässt.

Falls dieses Potential einen bestimmten Wert (das "Lochfrasspotential") überschreitet, besteht die Gefahr, dass Lochkorrosion auftritt. Der ganze NebenzweiK mit dem Proberohr ist in Strömungsrichtung ansteigend angeordnet, damit das Proberohr 1 sich im Betrieb selbst entlüftet und bei Stillständen selbst entleert.

Da die Druckdifferenz und die Viskosität des korrodierenden Mediums 3 durch den betreffenden Wärn>epust?njRcher fest vorgegeben sind, wird die Geschwindigkeit des Mediums 3 zweckmässigerweise durch Variation der beiden Grossen Länge und Innenquerschnitt des Proberohres 1 eingestellt. Da der Querschnitt jedoch die Schwamr.kugeln einer Reinigungsanlage passieren lassen sollte, erftibt sich die Notwendigkeit einer gewissen Minimallänf-e des Proberohrs 1. Tn der Praxis wird man das Proberohr 1 aus einem Stück der verwendeten Wärme-

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austauscherrohre 2 herstellen, und die Länge desselben min destens annähernd gleich der Tiälfte seines Durchmessers machen. In der Regel jedoch dürfte diese Länge den 5 fachen Rohrdurchmesser betragen.

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Fig. 3 zeigt ein Proberohr 1, das vom korrodierenden Medium 3, z.B. Kühlwasser, durchflossen wird. Das Proberohr 1 ist mittels der isolierenden Leitungen 8 mit dem Wärmeaustauscher verbunden. Ferner ist auf das Proberohr 1 als isolierender Hohlkörper 9 ein T-förmiges Rohr aufgesetzt, dessen senkrechtes Teilstück 22 sich genau über einer Bohrung 7 durch das Proberohr 1 befindet. Der isolierende Fohlkörper 9 wird am Froberohr 1 mittels zweier O-Ringe 12, 14 gehaltert. In das senkrechte Teilstück 22 des isolierenden Hohlkörpers 9 ist eine Bezugselektrode h eingelassen. Das Diaphragma der Bezugselektrode -"st mit dem korrodierenden Medium 3 dauernd in Kontakt. Zwecks Halterung der Bezugselektrode ¹I wird diese zunächst auf einen Ω-Ring 13 gedrückt, und sodann vermittels eines O-Ringes 11 und einer Mutter 15 festgeklemmt. Schliesslich wird die Bezugselektrode ¹J über das NÜllivoltmeter 6 _mj_t (Jg₁, elektrischen Kontaktvorrichtung 5 elektrisch leitend verbunden. Statt fiber die elektrische Kontaktvorrichtung 5 kann der elektrische Kontakt zum Proberohr auch über die Kontaktschraube 10 hergestellt werden.

Tn Fig. 4 ist wiederum ein Proborohr 1 gezeigt, welches vom korrodierenden Medium 3 durchflossen wird. lieber das Proberohr 1 ist in dieser Ausführung ein Halterohr 17 geschoben. Eine seitliche Aussparung- 21 des Halterohrs 17 steht dabei über einer Bohrung 7 des Proberohres 1. Das Halterohr 17 wird vermittels zweier O-Pinge 12, lU und einem Deckel 18 gehaltert. In die seitliche Aussparung 21 ist eine Bezugselektrode H .eingelassen. Dabei hat die Bezugselektrode ¹J durch die Bohrung 7 des Proberohres 1 Kontakt mit dem korrodierenden Medium 3. Zur Pefestigunp- wird die Bezugselektrode ¹J zunächst .auf., einen. QTRing.,13 gedrückt. Alsdann kann

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auf besonders sichere und einfache Weise die Bezugselektrode ^ vermittels eines O-Ringes 11 und eines Schraubrohres 2O₃ das gleichzeitig auf Grund einer drehbaren Platte 26 mit Haltefedern 19 ein Entbleiten der Bezugselektrode k beim Montieren verunmöglicht, befestigt werden. Die elektrische Zuleitung 27 verläuft durch die drehbare Platte 26 hindurch zur Bezugselektrode ²J. Das hier nicht gezeigte elektrische Messinstrument 6 wird einerseits an die Zuleitung 27. andererseits an eine hier nicht gezeigte Kontaktvorrichtung 5 auf dem Proberohr 1 angeFchlcssen.

Fig. 5 stellt eine Potentialnesseinrichtung mit einer Ouecksilber/Kalomelbezugselektrode dar, welche in das korrodierende Medium 3 eintaucht, in dem sich eine "etallprobe k2 befindet. Die Bezugselektrode besteht aus einem Elektrodenkörper 31, in welchen ein engeres Röhrchen 37 eingeschmolzen ist. Der Elektr~'L-nkörper 31 ist mit einer Einfüllöffnunpr il3 versehen und weist air. Boden ein Diaphragma 32 auf. Der Elektrodenkörper 31 ist ferner mit einer gesättigten KCl-Lösunsr 29 gefüllt. Das engere Röhrchen 37 ist mit Quecksilber 30 und festem, schwer löslichem Ouecksilber-I-Chlorid (Hp₂ Cl_? = Kalomel) ¹Jl gefüllt, dieses Quecksilber 30 hat gegenüber der gesattigten KCl-Lösung ein konstantes Potential, welches an der elektrischen Zufiihrung 36 abgegriffen wird.

Fig. 6 stellt als weiteres Beispiel einer Bezugselektrode ü eine Kupfer/Kupfersulfatbezugselektrode dar. Der Elektrodenkörper weist eine Einfüllöffr.ung ^3 und am Boden ein Diaphragma 32 auf. E^ ist mit der pesStti.pten Kun^ersulfatlösunK 33 pefüllt. Tn diese Lösunp ist ein Kupferstab 3¹J eingetaucht, der gegenüber der Kunfersulfatlösung ein konstantes Potential aufweist, welches an der elektrischen Zuführung 36 abgegriffen wird.

Schiiesslich sei noch auf die besonders einfache Konstruktion und den daraus sich ergebenden sehr niedrigen Preis trotz der grossen und überraschenden Wirksamkeit der Erfindung hingewiesen. Die spezielle Auüführung mit Potentialmessung erlaubt es, auch bei Metallen, die mit einer relativ dichten Deckschicht überzogen sind, einen -lter der Deckschicht auftretenden Lochfrass nachzuweisen. Besonders gewinnbringend ist bei a.llen Ausführungen die Möglichkeit der kontinuierlichen Ueberwachung auch während des Betriebs des Wärmeaustauschers. Die Anzeige erfolgt damit bereits zu einem Zeitpunkt, in dem der Schaden noch leicht vermeidbar ist. Nöost mit der Möglichkeit durch Parallelschaltung lassen sich auch durch Hintereinanderschaltung mehrerer Proberohre in einem einzigen .\'ebenzweig gleichzeitig mehrere Messungen durchführen. Die Proberohrc können mit Leichtigkeit, auch während des Betriebes des Wärmeaustauschers, ein- und ausgebaut werden.

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B e ζ eic hnung.s. lis t e

l.i'	,1" =	Proberohr
8	=	zu überwachende Rohre
3		korrodierendes Medium
4	=	Bezugselektrode
5.5'	,5" =	elektrische Kontaktvorrichtung
*	=	elektrisches Messinstrument
17		Bohrung
1.8«	=	isolierende Leitung
9	₌	isolierender Hohlkörper
Ho		Klemmschraube
Ιι,ι 13,1	V ~	O-Ringe
15	-	Mutter
17	=	Halterohr
18	=	Deckel
19		Haltefedern
80	=	Schraubrohr
81	=	seitliche Aussparung
82	₌	senkrechtes Teilstück des iso-

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25 26 27 29 30 31 32 33

lierenden Hohlkörpers Absperrhahnen

Eintritυswasserkammer Austrittswasserkammer drehbare Platte

elektrische Zuleitung gesättigte KCl-Lösung Quecksilber

Elektrodenkörper aus Glas

Diaphragma

gesättigte Kupfersulfatlösung

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jM* = Kupferstab

J5 = Becherglas

$6 = elektrische Zuführung,

$7 = engeres Röhrchen

J8 = Widerstandsmesser (Ohmmeter)

39 ' = Polarisationswiderstandsmessgerät

110 = Sieb

111 = Quecksilber-I-Chlorid (Kalomel) Ü2 = Metallprobe

Ü3 = Einfüllöffnung

Claims

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1. Wärmeaustauscher mit von einem korrodierenden Medium, insbesondere Wasser, durchströmten metallischen Rohren, und einem Korrosionsmessgerät mit einsm vom Zustand einer mit dem korrodierenden Medium in Kontakt stehenden Oberfläche aus dem Material der Rohre gesteuerten elektrischen Messinstrument, dadurch gekennzeichnet, dass das Geräü ein Proberohr (1) umfasst, welches in einem strömungsmässig parallel zu den Rohren (2) liegenden Nebenzweig derselben angeordnet ist, und dass der Nebenzweig einen Innenquerschnitt aufweist, der mindestens gleich dem der Rohre (2) ist, und dass das Proberohr (1) aus dem gleichen metallischen Material besteht wie die Rohre (2), und dass eine mit dem korrodierenden Medium (3) in dem Nebenzweig in Kontakt stehende Bezugselektrode (4) sov;ie eine elektrische Kontaktvorrichtung (5) auf dem Proberohr (1) vorgesehen sind.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Proberohr (1) mit den Rohren (2) durch elektrisch isolierende Hohlkörper (8), vorzugsweise flexible Kunststoffschläuche, verbunden ist.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge und der Innenquerschnitt des Nebenzweiges derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Geschwindigkeit des im Proberohr (1) strömenden korrodierenden Mediums (3) gleich der in den Rohren (2) ist.

4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenzweig in Strömungsrichtung ansteigt.

5· Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ^..rvennzeichnet, dass die Länge des Proberohres (1) mindestens annähernd gleich seinem halben Durchmesser ist.

6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5₅

dadurch gekennzeichnet, dass das Proberohr (1) an seiner Oberfläche eine Bohrung (7) und als elektrische Kontaktvorrichtung (5) eine Kontaktfahne aufweist, und von einem elektrisch isolierenden Hohlkörper (9, 17), vorzugsweise aus Kunststoff, umschlossen ist, der am Orte der Bohrung (7) eine Halterung zur Aufnahme der Bezugselektrode (4) aufweist.

7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (9) in Form eines T ausgebildet ist, wobei der waagrechte Teil das Proberohr

(1) umschliesst, und der senkrechte Teil die Halterung für die Aufnahme der Bezugselektrode (4) bildet.

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8. V;.^::"in'-.·.τ.usr.auscher nach Anspruch 6, d.·: lurch [""^kennzeichnet, dass de ■ Hohlkörper aus ei'.em las Pr^beroh-· (1) umsc'r.l i ess enden Hulterorr (17) besl oht, welches an hinein Er.,:·;- r.it ei'.··=-. eirrieociiviub-T, \-orn Proberohr (' / du-'ch-

Z tretenen "eckel (18) verschlossen ist, wobei zwischen α-,-."", L^"l:ol (1δ), dor· äusserer. Oberfläche des Proberohrc '1~ und dem Halterohr (17) ein quetschbares Clement (lH) ar.gec:-dnet ist, und dass aa, Halterohr· (17) eine auf dem Prober :hr (1) vertikal stehende Aussparung (21) ils Hal'erur;· für di^r- bezugselektrode (U) aufv/<~- ist .

9· '.'.'ärrr.eauGtau.'oher nach einem .ier Ansprüche 1 bis 8, dadu.·"·■■:·':. Γ'-''ennzei :hnet , lass die Bez\;gselekt .de (U) aus Silbe /Silber-cr 1 ;rid , Quecksilber/Kalomel, Silber/Si leersu". f=t ■?. der upfer/Kucf er sulfat besteht.

Iz 10. '•.'ärrrieiustauscher nach Anspruch 1 ::is 9, '^: idurch gek-_:inzei'-r.r.et, dass ζ ν; ei Mebenzweige mit je einem F"sberthr ' 1/■ vorgesehen sind, v;obei vor dem einen der beiden !^e"cer.zv;eige ein Sieb (-0) vorgeschaltet ist.