FR2459490A1

FR2459490A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETECTING MAGNETITE DEPOSITS IN HEAT EXCHANGERS AND THE LIKE

Info

Publication number: FR2459490A1
Application number: FR8013400A
Authority: FR
Inventors: William Lord
Original assignee: Electric Power Research Institute Inc
Current assignee: Electric Power Research Institute Inc
Priority date: 1979-06-18
Filing date: 1980-06-17
Publication date: 1981-01-09
Also published as: GB2055473A; DE3022060A1; CA1162987A; JPS566178A; SE8004469L; BE883851A; GB2055473B

Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETECTION DE LA FORMATION DE DEPOTS DE MAGNETITE ENTRE LES TUBES ET LES PLAQUES DE SUPPORT DES ECHANGEURS DE CHALEUR. LA DETECTION S'EFFECTUE PAR MESURE DE LA RELUCTANCE MAGNETIQUE A L'INTERIEUR DES SERPENTINS DE L'ECHANGEUR. UNE SONDE DE MESURE DE LA RELUCTANCE COMPREND UN NOYAU MAGNETIQUE 52 SUR LEQUEL EST ENROULEE UNE BOBINE D'EXCITATION 54 AINSI QU'UN DETECTEUR DE FLUX MAGNETIQUE 56 TEL QU'UN GENERATEUR A EFFET HALL. LES VARIATIONS DE LA DENSITE DU FLUX CREE PAR LA BOBINE D'EXCITATION SONT DETECTEES PAR CE GENERATEUR A EFFET HALL ET MESUREES PAR UN GAUSSMETRE 60 DE MANIERE A DECELER LA PRESENCE DE DEPOTS DE MAGNETITE. APPLICATION EN PARTICULIER AUX GENERATEURS DE VAPEUR D'EAU DES CENTRALES NUCLEAIRES.METHOD AND DEVICE FOR DETECTION OF THE FORMATION OF MAGNETITE DEPOSITS BETWEEN THE TUBES AND THE SUPPORT PLATES OF THE HEAT EXCHANGERS. DETECTION IS TAKEN BY MEASURING THE MAGNETIC RELUCTANCE INSIDE THE EXCHANGER COILS. A PROBE FOR MEASURING RELUCTANCE INCLUDES A MAGNETIC CORE 52 ON WHICH AN EXCITATION COIL 54 IS WOUNDED AS WELL AS A MAGNETIC FLOW DETECTOR 56 SUCH AS A HALL-EFFECT GENERATOR. VARIATIONS IN THE DENSITY OF THE FLOW CREATED BY THE EXCITATION COIL ARE DETECTED BY THIS HALL EFFECT GENERATOR AND MEASURED BY A 60 GAUSSMETER SO AS TO DETECT THE PRESENCE OF MAGNETITE DEPOSITS. APPLICATION IN PARTICULAR TO WATER STEAM GENERATORS OF NUCLEAR POWER PLANTS.

Description

L'invention se rapporte à un appareillage de vérification d'élémentsThe invention relates to apparatus for checking elements

tubulaires tels que les serpentins d'échangeurs de chaleur et plus particulièrement à un procédé et un dispositif perfectionnés de détection des dépôts de magnétite dans les échangeurs de chaleur. Les échangeurs de chaleur tels que ceux utilisés dans les génératrices d'énergie électrique mues à la vapeur d'eau sont exposés à des pressions et des températures très élevées. De plus, les dépôts d'impuretés provenant des fluides tubulars such as heat exchanger coils and more particularly to an improved method and apparatus for detecting magnetite deposits in heat exchangers. Heat exchangers such as those used in steam-powered electric generators are exposed to very high pressures and temperatures. In addition, deposits of impurities from fluids

utilisés dans les échangeurs de chaleur tendent à s'agglo- used in heat exchangers tend to coalesce

mérer sur les tubes et la structure de support à l'intérieur de l'échangeur de chaleur avec pour conséquence le risque d'un amincissement du tube et de criques se formant dans ce dernier. Il faut donc vérifier périodiquement les tubes afin the tubes and the support structure inside the heat exchanger, with the consequent risk of thinning of the tube and cracks forming in the tube. It is therefore necessary to periodically check the tubes in order to

de garantir que l'échangeur fonctionne en toute sécurité. to ensure that the exchanger operates safely.

Les tubes des groupes générateurs de vapeur d'eau utilisés dans les centrales nucléaires peuvent en particulier être bosselés au niveau de la plaque de support par suite The tubes of the steam generating units used in nuclear power plants may in particular be dented at the support plate as a result

d'une agglomération de dépôts contenant de la magnétite. an agglomeration of deposits containing magnetite.

Aucune technique spéciale n'a été mise au point jusqu'à No special techniques have been developed until

présent qui soit capable de déceler la présence d'aggloméra- present which is able to detect the presence of agglomerate

tions de magnétite au niveau de l'interstice des plaques tubulaires de support des générateurs de vapeur d'eau bien que des tentatives de détection de la présence de magnétite par courant de Foucault, par des procédés acoustiques et par des techniques de radiographie aient été faites. D'autres tentatives de détection de la présence de magnétite ont consisté à utiliser des vibrations créées mécaniquement dans magnetite at the interstice of the support tubes of the steam generators although attempts to detect the presence of magnetite by eddy current, acoustic methods and radiographic techniques have been made . Other attempts to detect the presence of magnetite have been to use mechanically generated vibrations in

les tubes de l'échangeur de chaleur. the tubes of the heat exchanger.

L'invention a pour objet un procédé perfectionné de détection de dépôts de magnétite au moyen d'une sonde dans un échangeur de chaleur. La sonde selon l'invention comprend des éléments de production d'un champ magnétique, par exemple un aimant permanent ou un noyau magnétique combiné avec une bobine d'excitation. La sonde est montée de manière à pouvoir être déplacée dans le corps tubulaire. Un détecteur de flux magnétique situé dans la sonde décèle les variations de densité du flux et la réluctance magnétique dues à la The subject of the invention is an improved method for detecting magnetite deposits by means of a probe in a heat exchanger. The probe according to the invention comprises elements for producing a magnetic field, for example a permanent magnet or a magnetic core combined with an excitation coil. The probe is mounted so that it can be moved into the tubular body. A magnetic flux detector located in the probe detects changes in flux density and magnetic reluctance due to the

présence de dépôts de magnétite. presence of magnetite deposits.

L'alimentation de la bobine et le déplacement de la sonde dans un élément tubulaire tel que celui d'un échangeur de chaleur permettent de déceler les dépôts de The supply of the coil and the displacement of the probe in a tubular element such as that of a heat exchanger make it possible to detect the deposits of

magnétite et les interstices des plaques de support par les- magnetite and the interstices of the support plates by

quelles passent les tubes peuvent être mesurés par détection which pass the tubes can be measured by detection

des variations de la densité du flux magnétique. variations in the density of the magnetic flux.

L'invention va être décrite plus en détail en The invention will be described in more detail in

regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limi- annexed drawings by way of example not at all limited

tatif et sur lesquels: - la figure 1 est une coupe verticale schématique d'un échangeur de chaleur tel qu'utilisé dans le circuit de vapeur d'eau d'un réacteur nucléaire; and in which: - Figure 1 is a schematic vertical section of a heat exchanger as used in the steam circuit of a nuclear reactor;

- la figure 2 est une coupe transversale par- FIG. 2 is a cross section through

tielle à échelle très agrandie et montre un tube et une plaque de support de l'échangeur de la figure 1; - la figure 3 est un schéma fonctionnel de l'appareillage mis en oeuvre dans le procédé de détection magnétique de dépôts conforme à l'invention; et - la figure 4 est une coupe transversale partielle à échelle agrandie représentant un tube et une plaque de support ainsi qu'une sonde de détection des dépôts a scale greatly enlarged and shows a tube and a support plate of the exchanger of Figure 1; FIG. 3 is a block diagram of the apparatus used in the magnetic deposition detection method according to the invention; and FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional view showing a tube and a support plate as well as a deposit detection probe.

de magnétite.of magnetite.

La figure 1 représente un échangeur de chaleur de réacteur nucléaire dans lequel le fluide primaire provenant du réacteur arrive à une admission 10, passe dans des tubes 12 et sort par une évacuation 14. L'eau d'alimentation destinée à la production de vapeur d'eau entre par une admission 16, descend au contact des tubes 12 et l'échange de chaleur entre ces derniers et l'eau produit la vapeur qui sort par une évacuation 18 et qui est destinée à faire marcher une turbine. L'échangeur de chaleur comprend aussi FIG. 1 represents a nuclear reactor heat exchanger in which the primary fluid coming from the reactor arrives at an inlet 10, passes into tubes 12 and exits through an evacuation 14. The feedwater intended for the production of steam is water enters through an inlet 16, descends in contact with the tubes 12 and the heat exchange between the latter and the water produces the vapor which exits through an evacuation 18 and which is intended to operate a turbine. The heat exchanger also includes

classiquement un séparateur de gouttelettes 20 et des sépara- classically a droplet separator 20 and separators

teurs de gouttelettes 22 à palettes qui créent des tourbillons. Les tubes 12 dans lesquels circule le fluide 22 droplet droplets that create vortices. The tubes 12 in which the fluid circulates

primaire et qui font communiquer l'admission 10 et l'évacua- primary school and communicate admission 10 and evacuation

tion 14 sont soutenus à l'intérieur de l'échangeur par une structure de support 24 comprenant des plaques d'appui 26 par lesquelles passent les tubes 12. Comme mentionné plus haut, des dépôts de magnétite se forment dans l'échangeur de chaleur et les agglomérations de magnétite au niveau des interstices subsistant aux emplacements de passage des tubes dans les plaques 26 peuvent bosseler les tubes qui risquent 14 are supported inside the exchanger by a support structure 24 comprising support plates 26 through which the tubes 12 pass. As mentioned above, magnetite deposits are formed in the heat exchanger and the agglomerations of magnetite at the interstices remaining at the passage locations of the tubes in the plates 26 can dent the tubes that risk

ainsi de s'amincir et de subir un criquage de leur paroi. to thin and to crack their wall.

La figure 2 représente à échelle agrandie la partie de la figure 1 entourée d'un cercle 30 et montre le tube 32 passant à travers une plaque de support 34, une FIG. 2 represents on an enlarged scale the portion of FIG. 1 surrounded by a circle 30 and shows the tube 32 passing through a support plate 34, a

agglomération de magnétite 36 s'étant formée dans l'inters- agglomeration of magnetite 36 having formed in the interspace

tice subsistant entre le tube 32 et la plaque 34. Dans les cas les plus graves, l'agglomération de magnétite remplit l'interstice et peut bosseler le tube qui dans certains cas tice remaining between the tube 32 and the plate 34. In the most serious cases, the agglomeration of magnetite fills the gap and can dent the tube which in some cases

peut subir un criquage et s'amincir. Aucune technique conve- can be cracked and thin. No suitable technique

nable connue de vérification ne permet de déceler la présence d'agglomérations de magnétite au niveau de l'interstice qui subsiste entre le tube et la plaque de la manière représentée The known verification number makes it possible to detect the presence of magnetite agglomerations at the gap which remains between the tube and the plate as shown.

sur la figure 2.in Figure 2.

La figure 3 est un schéma fonctionnel de l'appa- Figure 3 is a block diagram of the

reillage de détection des dépôts de magnétite selon l'inven- detection of magnetite deposits according to the invention.

tion. L'appareillage comprend une sonde consistant en une bobine 50 qui supporte un noyau magnétique 52 sur lequel est enroulée une bobine d'excitation 54. Un détecteur de flux 56, qui consiste de préférence en un générateur à effet Hall, est tion. The apparatus comprises a probe consisting of a coil 50 which supports a magnetic core 52 on which is wound an excitation coil 54. A flux detector 56, which preferably consists of a Hall effect generator, is

monté sur la bobine 50.mounted on the spool 50.

Une source de courant 58 alimente la bobine 54 et un gaussmètre 60 est connecté au générateur 56 à effet Hall afin de détecter les densités du flux magnétique. Les bandes A current source 58 supplies the coil 54 and a gaussmeter 60 is connected to the Hall effect generator 56 to detect the densities of the magnetic flux. Groups

de sortie du gaussmètre peuvent être reliées à un oscillos- output of the Gaussmeter can be connected to an oscillo-

cope numérique 62 et à un traceur de courbe 64 en coordonnées cartésiennes. La sonde est montée sur un support convenable tel qu'un tube de Nylon et ce support et la sonde sont poussés dans le tube de l'échangeur de chaleur au moyen d'une commande convenable à moteur 66. Ainsi, la bobine 54 qui est alimentée crée des lignes de flux magnétique et la sonde poussée dans le tube modifie la forme des lignes du flux par suite de la présence de magnétite à proximité immédiate du tube en provoquant une augmentation de la densité de flux qui est détectée par le générateur à effet Hall et mesurée par le gaussmètre 60. Il est possible donc de déterminer la présence digital cope 62 and a plotter 64 in Cartesian coordinates. The probe is mounted on a suitable support such as a nylon tube and this support and the probe are pushed into the tube of the heat exchanger by means of a suitable control motor 66. Thus, the coil 54 which is energized creates magnetic flux lines and the probe pushed into the tube changes the shape of the flux lines as a result of the presence of magnetite in the immediate vicinity of the tube causing an increase in flux density that is detected by the effect generator Hall and measured by the Gaussmeter 60. It is therefore possible to determine the presence

et l'emplacement des dépôts de magnétite. and the location of the magnetite deposits.

La figure 4 est une coupe transversale d'une plaque de support 80 et du tube 82 qui la traverse et dans lequel se trouve une sonde portant la référence générale 84 et le support 86 de cette dernière. La plaque de support 80 est par exemple en acier au carbone et le tube 82 est par exemple en 'Inconel". La sonde 84 est formée d'un noyau de fer doux 88 qui est monté entre deux anneaux de guidage non Figure 4 is a cross section of a support plate 80 and the tube 82 which passes through it and in which there is a probe bearing the general reference 84 and the support 86 thereof. The support plate 80 is for example made of carbon steel and the tube 82 is for example made of "Inconel." The probe 84 is formed of a soft iron core 88 which is mounted between two non-guide rings.

magnétiques 90, la bobine 92 étant enroulée sur le noyau 88. magnetic 90, the coil 92 being wound on the core 88.

Les deux anneaux de guidage sont assemblés au moyen d'une tige filetée 94 et d'un écrou 96 monté sur une extrémité de cette dernière, l'autre extrémité de la tige filetée étant vissée dans le tube 86. Le générateur à effet Hall est monté sur l'un des anneaux, à proximité immédiate de la surface du tube. Le support 86 est en principe un tube non magnétique, par exemple en "Nylon", et des fils de connexion de la bobine 92 et du générateur à effet Hall sont placés à l'intérieur du The two guide rings are assembled by means of a threaded rod 94 and a nut 96 mounted on one end of the latter, the other end of the threaded rod being screwed into the tube 86. The Hall effect generator is mounted on one of the rings, close to the surface of the tube. The support 86 is in principle a non-magnetic tube, for example "nylon", and connection wires of the coil 92 and the Hall effect generator are placed inside the

tube 86.tube 86.

Il va de soi que l'invention n'a été décrite qu'à titre d'exemple et que diverses modifications peuvent lui It goes without saying that the invention has only been described by way of example and that various modifications can

être apportées sans sortir de son domaine. to be brought without leaving his domain.

Claims

1. A method for detecting magnetite deposits (36) on a support member (26, 34, 80) of a steam generator tube (12, 32, 82) or the like, characterized in that it consists of essentially introducing a coil (54, 92) generating a magnetic flux and a flux detecting device (56) into said tube, moving said coil and said detecting device in said tube and measuring the density of the detected flux , flux density variations giving the indication of magnetite deposits

on said support in close proximity to said tube.

2. Magnetite deposit detection probe in steam generator tubes and the like, characterized in that it comprises a magnetic core (52, 88), an excitation coil (54, 92) wound on said core and intended to create a magnetic field and a detector

(56) variations in the density of the magnetic flux.

3. Probe according to claim 2, characterized in that said detector (56) consists of a generator to

Hall effect.

4. Probe according to claim 3, characterized in that it furthermore comprises a member (86) intended to

pushing said probe into a tube.

5. Probe according to claim 4, characterized in that said member (86) for pushing said

probe consists of a non-magnetic tube.

6. Probe according to claim 4, characterized in that it further comprises a current source (58) mounted to supply power to said coil (54, 92) and a gaussmeter (60) connected to said generator to Hall effect (56) and intended for the measurement of

magnetic flux variations.

7. Probe according to claim 4, characterized in that it further comprises non-magnetic guide rings (90) for supporting said core.

magnetic (88).

8. Sensor for detecting magnetite deposits in the tubes of a steam generator or the like, characterized in that it comprises a circuit for creating a magnetic field (52, 54; 88, 92), a detector of magnetic flux (56), a device for detecting changes in the density of the magnetic flux (60) and a device (86) for pushing said probe into a tube of the steam generator.

9. Probe according to claim 8, characterized in that the circuit for creating a magnetic field

consists of a permanent magnet.

10. Probe according to claim 8, characterized in that the circuit for creating a magnetic field consists of a magnetic core (52; 88) and a coil

excitation device (54; 92) wound on said core.