EP2032805A2 - Messvorrichtung für reinheitsmessungen eines medienkreislaufs eines kraftwerks und verfahren zum betreiben der messvorrichtung - Google Patents

Messvorrichtung für reinheitsmessungen eines medienkreislaufs eines kraftwerks und verfahren zum betreiben der messvorrichtung

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Publication number
EP2032805A2
EP2032805A2 EP07729781A EP07729781A EP2032805A2 EP 2032805 A2 EP2032805 A2 EP 2032805A2 EP 07729781 A EP07729781 A EP 07729781A EP 07729781 A EP07729781 A EP 07729781A EP 2032805 A2 EP2032805 A2 EP 2032805A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ion exchanger
measuring device
measuring
flow paths
water
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07729781A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Rziha
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP07729781A priority Critical patent/EP2032805A2/de
Publication of EP2032805A2 publication Critical patent/EP2032805A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D11/00—Feed-water supply not provided for in other main groups
    • F22D11/006—Arrangements of feedwater cleaning with a boiler
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/14—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
    • F01K21/06—Treating live steam, other than thermodynamically, e.g. for fighting deposits in engine

Definitions

  • Measuring device for purity measurements of a medium cycle of a power plant and method for operating the measuring device
  • the invention relates to a measuring device for Rösmes ⁇ solutions of a media circuit of a power plant with an ion exchanger device and a measuring means for measuring a parameter of the ion exchanger device by flowing media stream. Moreover, the invention relates to a method for operating such a measuring device.
  • the first object is achieved by a measuring device of the aforementioned type, wherein said the Ionenleyerein- device according to the invention two flow paths for two under ⁇ Kunststofferie operating modes of the power plant.
  • the invention is based on the consideration that
  • Purge time is set. Due to these contradictory conditions, reliable measured values can only be obtained after a relatively long waiting time after starting up the motor vehicle. exchange device can be achieved. To solve these conflicting conditions, a high purge flow through the ion exchanger at the beginning of a start-up phase can be selected. However, this prevents the build up of a reaction equilibrium in the ion exchanger, whereby a correct measurement is accelerated, but not achieved satisfactorily fast. In addition, the establishment of a special flushing flow is associated with a high control effort of the measuring device.
  • the flow paths may adapted to the operation modes and hence each other recalcitrant conditions are distributed to the two flow paths. It is possible to combine a long service life of an ion exchanger with a fast acquisition of reliable measured values.
  • the medium cycle may be a water cycle, which may include the vaporous state of matter of the water.
  • the purity measurements can be a purity monitoring.
  • the flow paths advantageously extend both through to ⁇ least one ion exchanger of the ion exchanger device.
  • the measuring means may be a conductivity sensor for measuring the conductivity of the medium, in particular of the water or
  • the measuring device can evaluation umfas ⁇ sen, such as electronic evaluation, however, must not be on ⁇ handen or may be the measuring device separately.
  • the ion exchange device expediently comprises a cation exchanger.
  • the power plant may be a single or multiple turbines with attached media circulation, a total power plant, such as a combined cycle plant, or only part of it.
  • one of the flow paths is provided for a start of operation of the ion exchange device. Reliable readings can be achieved quickly. This is the flow volume this flow path is advantageously smaller than that of the other flow path.
  • the operation start after a pause operation ⁇ may be a mode of operation, in particular of the power plant, for example a part of a start-up mode of the power plant.
  • both flow paths comprise a separate ion exchanger, in particular a cation exchanger.
  • the ion exchangers can each be individually adapted to the respective operating mode and individually exchanged.
  • both flow paths extend through a single ion exchanger, which has two different, in particular parallel flow paths, of which at least one can be operated separately from the other. It can reduce the number of parts to be serviced.
  • one of the ion exchangers is provided for a start-up operation and has a smaller flow volume than the other ion exchanger. It can be a quick flush and thus a quick operational readiness can be achieved.
  • a further embodiment of the invention is characterized in that the flow paths are arranged in parallel. This can cause both an independent operation of the two flow paths for the purpose of conserving resources and an example of short-term joint operation led to achieve a trouble-free measurement transfer ⁇ to.
  • the two ion exchangers of the two flow paths are arranged in parallel.
  • each ion exchanger is assigned its own measuring means for measuring the parameter which is disposed behind the particular time jewei ⁇ ion exchanger.
  • a simple operation of the measuring device can be achieved by a manual control, for example by manually switching between the flow paths, valves are manually operated or the measuring means is manually read by an operator ⁇ read.
  • a control unit for activating one of the flow paths when starting the power plant an efficient start can be achieved.
  • an efficient start can be achieved.
  • the object relating to the method is achieved by a Ver ⁇ drive of the aforementioned type, in which fiction, ⁇ according to a start of operation of the ion exchanger means comprises a first flow path of the ion exchanger device is activated and a purity measurement is operated above and Ge at a later regular operation, the first flow path ⁇ blocks and a measurement via a second flow path is be ⁇ driven. Due to the different operation of the two flow paths for two different operating modes of
  • the flow paths can be adapted to the operating modes and thus ver ⁇ divergent conditions on the two flow paths ver ⁇ shares. It is possible to combine a long service life of an ion exchanger with a fast acquisition of reliable measured values. A start of operation may take place after a break in operation and may be at least a period of time until an equilibrium operation of the ion exchanger for a regular operation.
  • FIG. 1 shows a measuring device with two cation exchangers in a sampling system a water cycle of a power plant
  • FIG. 2 shows a further measuring device with a two paral ⁇ lel flow paths comprehensive cation exchanger.
  • the measuring device 4 comprises an ion exchange device 6 with two different size ion exchangers 8, 10, which are designed as cation exchanger and via several lines 12th , 14, 16, 18, 20 are interconnected.
  • a Vo ⁇ volume of 60 l / h is taken very pure form, alkalized water vapor from the rest of the water circuit and supplied to the sample-taking system ⁇ 2 via a sampling line 22nd In a sampling cooler 24, the vapor is condensed.
  • 10 l / h of water are fed via an open valve 26 to the large 1.5 l ion exchanger 8.
  • the alkalization of the water is neutralized and Ka ⁇ tions of example salts are exchanged for H + ions.
  • the water thus changed is passed via the line 18 through an open valve 28 to a conductivity measuring device.
  • supplied measuring device 30 supplied, which measures the Leitfä ⁇ ability of the water and displays. From the conductivity, the purity of the water can be determined.
  • the remaining 50 l / h are passed via a line 32 into other sample areas of the sampling system, for example, in a hand sampling, from which the water is removed and analyzed.
  • the measuring device 4 comprises the small ion exchanger 10, which holds a volume of 150 ml.
  • a stream of 10 l / h of water via the line 12 and an open valve 34 to the ion exchanger 10 is supplied, which is sufficiently rinsed in this way after about 3 min.
  • the water is supplied via the line 14 and an open valve 36 to the measuring means 30, so that purity measurements are ⁇ out.
  • the valve 28 is closed in this case.
  • a stream of 10 l / h of water is passed through the ion exchanger 8, which is rinsed in this way in order to be ready for use after 26 min.
  • the water from the ion exchanger 8 is guided into a reject line 38 and drained via an open valve 40.
  • the valves 34, 36, 40 are closed and the valve 28 geöff ⁇ net, so that through a flow path 42, the purity measurement can be maintained solely through the large ion exchanger 8 and a flow path 44 via the small ion exchanger 10 can be closed.
  • the measuring means 30 With the flow path 42, the measuring means 30 now receives the sample water from the ion exchanger. shear 8, which is already in equilibrium state, and since no current through the ion exchanger 8 changes as a result of the switching of the valves 34, 36, 40, the equilibrium is maintained and reliable measurement results can be obtained immediately.
  • the measuring device 4 comprises a second measuring means 46 which is connected to the ion exchanger 10 via an additional line 48.
  • the sample water from the ion exchanger 10 can be supplied to the measuring means 46, the valve 36 being closed.
  • the sample water from the ion exchanger 8 is supplied to the measuring means 30 when the valve 28 is open, so that the two measuring means 30, 46 can be read in parallel. In this way, achieving a meaningful state of equilibrium after purging the ion exchanger 8 can be recognized quickly, namely by matching the measured values of the two measuring means 30, 46.
  • the life of the small ion exchanger 10 is about 3-4 h, so that it is suitable for some startup processes. After that, he must be replaced ⁇ to.
  • the large ion exchanger 8 has a service life of 3-4 weeks at the same flow rate and must then be replaced. If not too many start-up processes are run in this time of 3-4 weeks, the replacement of the ion exchangers 8, 10 can be simplified by a common cation exchanger 50, which is shown in FIG.
  • the cation exchanger 50 has two flow paths 54, 56, the flow path 54 for regular operation and the flow path 54. Route 56 for a start-up operation of the power plant.
  • the Strö ⁇ mungsweg 56 extends only by about 300 ml of the front part of the cation exchanger 50 so that this part is rapidly scavenged by ⁇ , analogous to the ion exchanger 10, operation at a start-up, a valve can be opened 58 such that 10 l / h flow through the flow path 56 and additionally 10 l / h through the flow path 54.
  • the 300 ml large front part of the cation exchanger is flowed through by both flow paths and that with 20 l / h, so that this part is flushed through as fast as the ion exchanger 10.
  • the valve 58 is closed.
  • valve can be actuated 58, as well as, optionally, further valves 36, 28 and 40.
  • control unit switching between the flow for 54, 56, for example by an automatic meter reading system from the measuring means 30, 46, are caused.
  • a start of operation can be kept short and the intended for a start operation ion exchanger 10 and the front part of the ion exchanger 50 are spared.
  • manual operation is conceivable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (4, 52) für Reinheitsmessungen eines Medienkreislaufs eines Kraftwerks mit einer Ionentauschereinrichtung (6) und einem Messmittel (30, 46) zur Messung eines Parameters eines die Ionentauschereinrichtung (6) durchströmenden Medienstroms. Um bei einem Betriebsstart der Ionentauschereinrichtung (6), z.B. bei einem Anfahren des Kraftwerks, schnell zuverlässige Messungen erhalten zu können, wird vorgeschlagen, dass die Ionentauschereinrichtung (6) zwei Strömungswege (42, 44, 54, 56) für zwei unterschiedliche Betriebsmodi des Kraftwerks aufweist.

Description

Beschreibung
Messvorrichtung für Reinheitsmessungen eines Medienkreislaufs eines Kraftwerks und Verfahren zum Betreiben der Messvorrich- tung
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für Reinheitsmes¬ sungen eines Medienkreislaufs eines Kraftwerks mit einer Io- nentauschereinrichtung und einem Messmittel zur Messung eines Parameters eines die Ionentauschereinrichtung durchströmenden Medienstroms. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Messvorrichtung.
In Wasserdampfkreisläufen von Kraftwerken wird Wasser ver- dampft und unter hohem Druck einer Turbine zugeführt, an der der Dampf entspannt und abkühlt. Die hohe Reinheit des Was¬ sers bzw. Dampfs in einem solchen Kreislauf ist von erhebli¬ cher Bedeutung, da Unreinheiten wie NaCl, CaCO3, MgCO3 usw. beim Verdampfen des Wassers größtenteils als Niederschlag zu- rückbleiben und so den Verdampfer beschädigen. Andere Verbindungen, wie z.B. Silikate, aber auch kleinste Mengen der oben genannten Unreinheiten, gehen mit in die Dampfphase über und können sich beim Abkühlen des Dampfs an Turbinenschaufeln absetzen, was zu Korrosion und Ablagerungen an der Turbine füh- ren kann.
Es ist daher bekannt, Reinheitsmessungen des Wasserkreislaufs eines Kraftwerks durchzuführen, bei denen beispielsweise die Kationenleitfähigkeit des Wassers gemessen wird, die ein Maß für die Reinheit des Wassers bzw. Dampfs im Wasserkreislauf ist. Hierbei wird mit Hilfe eines stark sauren Kationentau- schers das dem Wasserkreislauf zugegebene Alkalisierungmittel zum Neutralisieren von störenden Säuren entzogen und es werden Kationen ausgetauscht, z.B. wird das Na+ aus NaCl dem Wasser entzogen und anstelle dessen H+ in das Wasser gegeben, wodurch HCl entsteht, das eine dreimal größere Leitfähigkeit hat als NaCl. Die Leitfähigkeit des Wassers wird daher hinter und gegebenenfalls zusätzlich vor dem Kationentauscher gemes- sen und daraus auf die Reinheit des Wassers geschlossen.
Beim Anfahren eines Kraftwerks bzw. einer Turbine spielt die Reinheitsmessung eine große Rolle, denn ihre Ergebnisse sind ausschlaggebend dafür, ob Dampf der Turbine zugeführt werden kann oder ob das Wasser weiter gereinigt werden muss.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Messvorrichtung für Reinheitsmessungen eines Medienkreislaufs eines Kraft- werks und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Messvorrichtung anzugeben, mit der eine Energieerzeugungseinheit, wie eine Turbine oder ein Kraftwerk, zügig in Betrieb genom¬ men werden kann.
Die erstgenannte Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung der Eingangs genannten Art gelöst, bei der die Ionentauscherein- richtung erfindungsgemäß zwei Strömungswege für zwei unter¬ schiedliche Betriebsmodi des Kraftwerks aufweist.
Die Erfindung geht hierbei von der Überlegung aus, dass
Kraftwerke heute immer variabler betrieben werden, wodurch sie häufiger heruntergefahren und wieder angefahren werden als früher. Es ist daher immer wichtiger, eine nur kurze Anfahrphase zu haben und mithin bereits nach kurzer Zeit zuver- lässige Werte der Reinheitsmessung gewinnen zu können. Nach einem Stillstand des Kreislaufs ist das Wasser in einem Io- nentauscher für Messungen ungeeignet, da ein Ionentauscher bei einem Wasserstillstand die Ionen in das Wasser abgibt, die er im regulären Betrieb einfängt. Der Ionentauscher muss daher zunächst eine Weile gespült werden, bevor zuverlässige Messwerte zu erwarten sind. Versuche haben gezeigt, dass er mit etwa der dreifachen Menge an Wasser wie sein eigenes Vo¬ lumen gespült werden muss. Da die Lebensdauer eines Ionentau- schers mit dessen Volumen zunimmt, braucht er für einen effi- zienten Betrieb ein gewisses Volumen, wodurch eine lange
Spülzeit festgelegt ist. Durch diese einander widerstrebenden Bedingungen können zuverlässige Messwerte erst nach einer verhältnismäßig langen Wartezeit nach einem Anfahren der Io- nentauschereinrichtung erreicht werden. Zur Lösung dieser widerstrebenden Bedingungen kann ein hoher Spülfluss durch den Ionentauscher zu Beginn einer Anfahrphase gewählt werden. Dieser verhindert jedoch das Aufbauen eines Reaktionsgleich- gewichts im Ionentauscher, wodurch eine korrekte Messung zwar beschleunigt, jedoch nicht befriedigend schnell erreicht wird. Außerdem ist die Einrichtung eines speziellen Spülflusses mit einem hohen Steueraufwand der Messvorrichtung verbunden .
Durch zwei Strömungswege für zwei unterschiedliche Betriebs¬ modi des Kraftwerks bzw. der Ionentauschereinrichtung können die Strömungswege an die Betriebsmodi angepasst und somit einander widerstrebende Bedingungen auf die beiden Strömungs- wege verteilt werden. Es kann eine hohe Lebensdauer eines Io- nentauschers mit einer schnellen Gewinnung von zuverlässigen Messwerten verbunden werden.
Der Medienkreislauf kann ein Wasserkreislauf sein, der den dampfförmigen Aggregatzustand des Wassers mit umfassen kann. Die Reinheitsmessungen können eine Reinheitsüberwachung sein. Die Strömungswege verlaufen zweckmäßigerweise beide durch zu¬ mindest einen Ionentauscher der Ionentauschereinrichtung. Das Messmittel kann ein Leitfähigkeitssensor zur Messung der Leitfähigkeit des Mediums, insbesondere des Wassers oder
Dampfs sein. Die Messvorrichtung kann Auswertemittel umfas¬ sen, z.B. elektronische Auswertemittel, die jedoch nicht vor¬ handen sein müssen oder separat zur Messvorrichtung sein können. Die Ionentauschereinrichtung umfasst zweckmäßigerweise einen Kationentauscher . Das Kraftwerk kann eine einzelne oder mehrere Turbinen mit daran angeschlossenem Medienkreislauf sein, ein Gesamtkraftwerk, wie eine GuD-Anlage, oder nur ein Teil davon.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist einer der Strömungswege für einen Betriebsstart der Ionentauschereinrichtung vorgesehen. Es können schnell zuverlässige Messwerte erreicht werden. Hierfür ist das Durchströmungsvolumen dieses Strömungswegs zweckmäßigerweise kleiner als das des anderen Strömungswegs. Der Betriebsstart nach einer Betriebs¬ pause kann ein Betriebsmodus, insbesondere des Kraftwerks, sein, z.B. ein Teil eines Anfahrmodus des Kraftwerks.
Vorteilhafterweise umfassen beide Strömungswege einen eigenen Ionentauscher, insbesondere einen Kationentauscher . Die Io- nentauscher können jeder für sich an den jeweiligen Betriebsmodus angepasst und individuell ausgetauscht werden. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung verlaufen beide Strömungswege durch einen einzigen Ionentauscher, der zwei unterschiedliche, insbesondere parallele Strömungswege aufweist, von denen zumindest einer separat vom anderen betrieben werden kann. Es kann die Zahl von zu wartenden Teilen verringert werden.
Es wird außerdem vorgeschlagen, dass einer der Ionentauscher für einen Anfahrbetrieb bzw. einen Betriebsstart vorgesehen ist und ein kleineres Durchströmungsvolumen aufweist, als der andere Ionentauscher. Es kann eine schnelle Spülung und damit eine schnelle Betriebsbereitschaft erzielt werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswege parallel angeordnet sind. Es kann hierdurch sowohl ein unabhängiger Betrieb der beiden Strömungswege zum Zweck der Ressourcenschonung als auch ein beispielsweise kurzzeitiger gemeinsamer Betrieb zum Erreichen eines störungsfreien Messübergangs veranlasst wer¬ den. Insbesondere sind die beiden Ionentauscher der beiden Strömungswege parallel angeordnet.
Eine effiziente Nutzung des Messmittels und eine preiswerte Messvorrichtung kann erreicht werden, wenn beide Strömungswege einzeln mit dem Messmittel verbindbar sind, wobei der je- weils andere Strömungsweg vom Messmittel trennbar ist. Es kann ein Messmittel für beide Strömungswege unabhängig von¬ einander verwendet werden. Weisen beide Strömungswege jeweils ein Messmittel zur Messung des Parameters auf, so können die von den Messmitteln ausge¬ gebenen Werte verglichen und ein schnelles Umschalten zwischen den Strömungswegen erreicht werden. Zweckmäßigerweise ist jedem Ionentauscher ein eigenes Messmittel zur Messung des Parameters zugeordnet, das insbesondere hinter dem jewei¬ ligen Ionentauscher angeordnet ist.
Ein einfacher Betrieb der Messvorrichtung kann durch eine ma- nuelle Steuerung erreicht werden, z.B. indem manuell zwischen den Strömungswegen gewechselt wird, Ventile manuell betätigt werden oder das Messmittel manuell von einem Bediener ausge¬ lesen wird. Durch eine Steuereinheit zum Aktivieren eines der Strömungswege bei einem Anfahren des Kraftwerks kann ein ef- fizientes Anfahren erreicht werden. Außerdem kann durch ein von der Steuereinheit veranlasstes Umschalten zwischen den Strömungswegen, beispielsweise durch ein automatisches Ausle¬ sen von Messwerten, ein für ein Anfahrbetrieb vorgesehener Ionentauscher durch einen kurzen Anfahrbetrieb geschont wer- den.
Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird durch ein Ver¬ fahren der Eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungs¬ gemäß zu einem Betriebsstart der Ionentauschereinrichtung ein erster Strömungsweg der Ionentauschereinrichtung aktiviert und eine Reinheitsmessung darüber betrieben wird und bei einem späteren regulären Betrieb der erste Strömungsweg ge¬ sperrt und eine Messung über einen zweiten Strömungsweg be¬ trieben wird. Durch den unterschiedlichen Betrieb der beiden Strömungswege für zwei unterschiedliche Betriebsmodi des
Kraftwerks bzw. der Ionentauschereinrichtung können die Strömungswege an die Betriebsmodi angepasst und somit einander widerstrebende Bedingungen auf die beiden Strömungswege ver¬ teilt werden. Es kann eine hohe Lebensdauer eines Ionentau- schers mit einer schnellen Gewinnung von zuverlässigen Messwerten verbunden werden. Ein Betriebsstart kann nach eine Betriebspause stattfinden und kann zumindest eine Zeitdauer bis zu einem Gleichgewichtsbetrieb des Ionentauschers für einen regulären Betrieb umfassen.
Eine störungsarme und zügige Umschaltung zwischen den Strö¬ mungswegen kann erreicht werden, wenn zum Betriebsstart der Ionentauschereinrichtung Reinheitsmessungen über beide Strömungswege betrieben werden.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
Es zeigen:
FIG 1 eine Messvorrichtung mit zwei Kationentauschern in einem Probenahmesystem eine Wasserkreislaufs eines Kraftwerks und
FIG 2 eine weitere Messvorrichtung mit einem zwei paral¬ lele Strömungswege umfassenden Kationentauscher .
FIG 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Probenahmesystem 2 eines Wasserkreislaufs einer nicht dargestellten Dampfturbine eines Kraftwerks mit einer Messvorrichtung 4. Die Messvorrichtung 4 umfasst eine Ionentauschereinrichtung 6 mit zwei verschieden großen Ionentauschern 8, 10, die als Ka- tionentauscher ausgeführt und über mehrere Leitungen 12, 14, 16, 18, 20 miteinander verbunden sind.
Während eines normalen Betriebs der Dampfturbine wird ein Vo¬ lumen von 60 l/h sehr reines, alkalisiertes Wasser in Dampf- form aus dem übrigen Wasserkreislauf entnommen und dem Probe¬ nahmesystem 2 über eine Probenahmeleitung 22 zugeführt. In einem Probenahmekühler 24 wird der Dampf kondensiert. Von den 60 l/h Wasser werden 10 l/h Wasser über ein geöffnetes Ventil 26 dem großen, 1,5 1 fassenden Ionentauscher 8 zugeführt. Dort wird die Alkalisierung des Wassers neutralisiert und Ka¬ tionen von beispielsweise Salzen werden gegen H+-Ionen ausgetauscht. Das so veränderte Wasser wird über die Leitung 18 durch ein geöffnetes Ventil 28 einem als Leitfähigkeitsmess- gerät ausgeführten Messmittel 30 zugeführt, das die Leitfä¬ higkeit des Wassers misst und anzeigt. Aus der Leitfähigkeit lässt sich die Reinheit des Wassers bestimmen. Die übrigen 50 l/h werden über eine Leitung 32 in andere Probenbereiche des Probenahmesystems geleitet, z.B. in eine Handprobenahme, aus der das Wasser entnommen und analysiert wird.
Bei einem Stillstand der Turbine ruht das im Ionentauscher 8 verbliebene Wasser, so lange, bis die Turbine wieder angefah- ren wird und der Fluss von 60 l/h erneut beginnt. Um zu sta¬ bilen Messwerten zu kommen, muss das Volumen von 1,5 1 im Ionentauscher 8 etwa drei mal ausgetauscht werden, was bei ei¬ nem Fluss von 10 l/h etwa 26 min dauern würde. Erst dann können stabile Messwerte vom Messmittel 30 erhalten werden und es kann entschieden werden, ob das Wasser rein genug ist, um als Dampf der Turbine zugeführt zu werden. Um diese lange Wartezeit zu umgehen, umfasst die Messvorrichtung 4 den kleinen Ionentauscher 10, der ein Volumen von 150 ml fasst.
Bei einem Anfahren des Kraftwerks bzw. der Turbine wird ein Strom von 10 l/h Wasser über die Leitung 12 und ein geöffnetes Ventil 34 dem Ionentauscher 10 zugeführt, der auf diese Weise nach etwa 3 min ausreichend gespült ist. Das Wasser wird über die Leitung 14 und ein geöffnetes Ventil 36 dem Messmittel 30 zugeführt, so dass Reinheitsmessungen ausge¬ führt werden. Das Ventil 28 ist hierbei geschlossen. Parallel zu diesem zunächst kurzen Spül- und dann Messvorgang wird ein Strom von 10 l/h Wasser durch den Ionentauscher 8 geleitet, der auf diese Weise gespült wird, um nach 26 min einsatzbe- reit zu sein. Das Wasser aus dem Ionentauscher 8 wird in eine Verwerfleitung 38 geführt und über ein geöffnetes Ventil 40 abgelassen. Ist der Ionentauscher 8 betriebsbereit, werden die Ventile 34, 36, 40 geschlossen und das Ventil 28 geöff¬ net, so dass über einen Strömungsweg 42 über den großen Io- nentauscher 8 die Reinheitsmessung allein aufrechterhalten werden kann und ein Strömungsweg 44 über den kleinen Ionentauscher 10 geschlossen werden kann. Beim Strömungsweg 42 bekommt das Messmittel 30 das Probenwasser nun vom Ionentau- scher 8, der bereits im Gleichgewichtszustand ist, und da sich durch das Schalten der Ventile 34, 36, 40 kein Strom durch den Ionentauscher 8 ändert, bleibt das Gleichgewicht erhalten und es können sofort zuverlässige Messergebnisse er- zielt werden.
In einer erweiterten Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung 4 ein zweites Messmittel 46, das über eine zusätzliche Leitung 48 mit dem Ionentauscher 10 verbunden ist. Auf diese Weise kann bei einem Anfahren der Turbine das Probenwasser aus dem Ionentauscher 10 dem Messmittel 46 zugeführt werden, wobei das Ventil 36 geschlossen ist. Parallel dazu wird das Probenwasser aus dem Ionentauscher 8 bei geöffnetem Ventil 28 dem Messmittel 30 zugeführt, so dass die beiden Messmittel 30, 46 parallel ausgelesen werden können. Auf diese Weise kann ein Erreichen eines aussagekräftigen Gleichgewichtszustands nach einem Spülen des Ionentauschers 8 schnell erkannt werden, nämlich durch ein Angleichen der Messwerte der beiden Messmittel 30, 46.
Bei einem Durchfluss von 10 l/h beträgt die Lebensdauer des kleinen Ionentauschers 10 etwa 3-4 h, so dass er für einige Anfahrprozesse geeignet ist. Danach muss er ausgetauscht wer¬ den. Der große Ionentauscher 8 hat bei gleichem Durchfluss eine Lebensdauer von 3-4 Wochen und muss dann ausgetauscht werden. Werden in dieser Zeit von 3-4 Wochen nicht zu viele Anfahrprozesse gefahren, so kann der Austausch der Ionentauscher 8, 10 durch einen gemeinsamen Kationentauscher 50 vereinfacht werden, der in FIG 2 dargestellt ist.
FIG 2 zeigt eine Messvorrichtung 52 mit dem Kationentauscher 50. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im wesent¬ lichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel aus FIG 1, auf das bezüglich gleichbleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Der Kationentauscher 50 weist zwei Strömungswege 54, 56 auf, den Strömungsweg 54 für einen regulären Betrieb und den Strö- mungsweg 56 für einen Anfahrbetrieb des Kraftwerks. Der Strö¬ mungsweg 56 verläuft nur durch etwa 300 ml des vorderen Teils des Kationentauschers 50, so dass dieser Teil schnell durch¬ spült ist, analog wie der Ionentauscher 10. Bei einem Anfahr- betrieb kann ein Ventil 58 geöffnet werden, so dass 10 l/h durch den Strömungsweg 56 und zusätzlich 10 l/h durch den Strömungsweg 54 fließen. Der 300 ml große vordere Teil des Kationentauschers wird von beiden Strömungswegen durchflössen und zwar mit 20 l/h, so dass dieser Teil ähnlich schnell durchspült ist, wie der Ionentauscher 10. Bei einem regulären Betrieb ist das Ventil 58 geschlossen. Mit Hilfe einer Steu¬ ereinheit 60 kann das Ventil 58 angesteuert werden, ebenso wie ggf. die weiteren Ventile 36, 28 und 40. Hierdurch kann von der Steuereinheit ein Umschalten zwischen den Strömungs- wegen 54, 56, beispielsweise durch ein automatisches Auslesen von Messwerten aus den Messmitteln 30, 46, veranlasst werden. Hierdurch kann ein Betriebsstart kurz gehalten und der für einen Betriebsstart vorgesehener Ionentauscher 10 bzw. der vordere Teil des Ionentauschers 50 geschont werden. Alterna- tiv ist ein Handbetrieb denkbar.

Claims

Patentansprüche
1. Messvorrichtung (4, 52) für Reinheitsmessungen eines Medienkreislaufs eines Kraftwerks mit einer Ionentauscherein- richtung (6) und einem Messmittel (30, 46) zur Messung eines Parameters eines die Ionentauschereinrichtung (6) durchströ¬ menden Medienstroms, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionentauschereinrichtung (6) zwei Strömungswege (42, 44, 54, 56) für zwei unterschiedliche Betriebsmodi des Kraftwerks aufweist.
2. Messvorrichtung (4, 52) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Strömungswege (44, 56) für einen Betriebsstart der Ionentauschereinrichtung (6) vor- gesehen ist.
3. Messvorrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Strömungswege (42, 44) ei¬ nen eigenen Ionentauscher (8, 10) aufweisen.
4. Messvorrichtung (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Ionentauscher (10) für einen Anfahrbetrieb vorgesehen ist und ein kleineres Durch¬ strömungsvolumen aufweist, als der andere Ionentauscher (8).
5. Messvorrichtung (4, 52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswege (42, 44, 54, 56) parallel angeordnet sind.
6. Messvorrichtung (4, 52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Strömungswege (42, 44, 54, 56) einzeln mit dem Messmittel (30, 46) verbindbar sind, wo- bei der jeweils andere Strömungsweg (42, 44, 54, 56) vom Messmittel (30, 46) trennbar ist.
7. Messvorrichtung (4, 52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Strömungswege (42, 44, 54, 56) jeweils ein Messmittel (30, 46) zur Messung des Parame- ters aufweisen.
8. Messvorrichtung (4, 52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (60) zum Aktivieren eines der Strömungswege (42, 44, 54, 56) bei einem Anfahren des Kraftwerks.
9. Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung (4, 52) für Reinheitsmessungen eines Medienkreislaufs eines Kraftwerks mit einer Ionentauschereinrichtung (6) und einem Messmittel (30, 46) zur Messung eines Parameters eines die Ionentau¬ schereinrichtung (6) durchströmenden Medienstroms, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem Betriebsstart der Io¬ nentauschereinrichtung (6) ein erster Strömungsweg (44, 56) der Ionentauschereinrichtung aktiviert und eine Reinheitsmes¬ sung darüber betrieben wird und bei einem späteren regulären Betrieb der erste Strömungsweg (44, 56) gesperrt und eine Messung über einen zweiten Strömungsweg (42, 54) betrieben wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betriebsstart der Ionentau¬ schereinrichtung (6) Reinheitsmessungen über beide Strömungswege (42, 44, 54, 56) betrieben werden.
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