FR3130013A1 - Method of maintaining a steam generator involving a model - Google Patents
Method of maintaining a steam generator involving a model Download PDFInfo
- Publication number
- FR3130013A1 FR3130013A1 FR2113154A FR2113154A FR3130013A1 FR 3130013 A1 FR3130013 A1 FR 3130013A1 FR 2113154 A FR2113154 A FR 2113154A FR 2113154 A FR2113154 A FR 2113154A FR 3130013 A1 FR3130013 A1 FR 3130013A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- steam generator
- simulation
- instant
- parameter
- clogging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 4
- 230000001936 parietal effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical class [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 3
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/002—Component parts or details of steam boilers specially adapted for nuclear steam generators, e.g. maintenance, repairing or inspecting equipment not otherwise provided for
- F22B37/003—Maintenance, repairing or inspecting equipment positioned in or via the headers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Un procédé d'entretien d'un générateur de vapeur opérant un échange thermique entre un circuit primaire (10) et un circuit secondaire (20), le procédé comprenant, au cours d'une durée de simulation comprenant une pluralité d'instants de simulation, une simulation du fonctionnement du générateur de vapeur (22) utilisant un modèle établissant des champs de caractéristiques fluides, dans lequel, suite à une constatation d'une valeur constatée d'un paramètre du générateur de vapeur (22), une variable interne est ajustée de sorte à faire correspondre une valeur de simulation dudit paramètre avec la valeur constatée, qui peut être un taux de colmatage de passages de tube, une perte de charge de l'écoulement du fluide secondaire au niveau dudit passage étant ajustée, et/ou peut être une pression de vapeur, une résistance d'encrassement étant alors ajustée, et un nettoyage du générateur de vapeur est planifié sur la base du taux de colmatage et/ou de la résistance d'encrassement. Figure pour l'abrégé : Figure 1A method for maintaining a steam generator operating a heat exchange between a primary circuit (10) and a secondary circuit (20), the method comprising, during a simulation duration comprising a plurality of simulation instants , a simulation of the operation of the steam generator (22) using a model establishing fluid characteristic fields, in which, following a finding of an observed value of a parameter of the steam generator (22), an internal variable is adjusted so as to match a simulation value of said parameter with the observed value, which may be a rate of clogging of tube passages, a pressure drop in the flow of the secondary fluid at the level of said passage being adjusted, and/or may be a steam pressure, a fouling resistance being then adjusted, and a cleaning of the steam generator is planned on the basis of the clogging rate and/or the fouling resistance. Figure for abstract: Figure 1
Description
L'invention appartient au domaine de la maintenance d'un générateur de vapeur, et plus précisément traite d'un d'entretien d'un générateur de vapeur opérant un échange thermique entre un circuit primaire et un circuit secondaire, par exemple dans une centrale nucléaire.The invention belongs to the field of the maintenance of a steam generator, and more specifically deals with a maintenance of a steam generator operating a heat exchange between a primary circuit and a secondary circuit, for example in a power plant nuclear.
Arrière-plan technologiqueTechnology background
Un générateur de vapeur est généralement composé d’un faisceau de tubes dans lesquels circule le fluide chaud, et autour desquels circule le fluide à chauffer. Par exemple, dans le cas d’un générateur de vapeur d’une centrale nucléaire de type Réacteur à Eau Pressurisée, REP, les générateurs de vapeur sont des échangeurs de chaleur qui utilisent l’énergie du circuit primaire issue de la réaction nucléaire pour transformer l’eau du circuit secondaire en vapeur qui alimentera la turbine et ainsi à produire de l’électricité.A steam generator is generally made up of a bundle of tubes in which the hot fluid circulates, and around which the fluid to be heated circulates. For example, in the case of a steam generator of a Pressurized Water Reactor (PWR) nuclear power plant, the steam generators are heat exchangers that use the energy from the primary circuit resulting from the nuclear reaction to transform the water in the secondary circuit into steam which will power the turbine and thus produce electricity.
En référence à la
Le générateur de vapeur 22 amène le fluide secondaire d’un état d’eau liquide à l’état de vapeur juste en limite de saturation, en utilisant la chaleur du fluide primaire. Celle-ci circule dans des tubes autour desquels circule l’eau secondaire. La sortie du générateur de vapeur 22 est le point le plus haut en température et pression du circuit secondaire 20. Le circuit secondaire 20 récupère la vapeur produite par le générateur de vapeur 22 pour actionner un ensemble de turbines 24, afin de produire de l’électricité via un alternateur 26. Le fluide secondaire retourne à l'état liquide au travers d’un condenseur 28 qui échange ses calories avec une source froide SF, avant de retourner, via une pompe 29, vers le générateur de vapeur 22.The steam generator 22 brings the secondary fluid from a liquid water state to the vapor state just at the saturation limit, using the heat of the primary fluid. This circulates in tubes around which the secondary water circulates. The outlet of the steam generator 22 is the highest point in temperature and pressure of the secondary circuit 20. The secondary circuit 20 recovers the steam produced by the steam generator 22 to actuate a set of turbines 24, in order to produce electricity via an alternator 26. The secondary fluid returns to the liquid state through a condenser 28 which exchanges its calories with a cold source SF, before returning, via a pump 29, to the steam generator 22.
Une centrale nucléaire peut comporter plusieurs générateurs de vapeur en fonction des calories à évacuer, chaque générateur de vapeur étant connecté à la cuve du réacteur et au turbines selon la représentation simplifiée de la
La surface d’échange, séparant physiquement le circuit primaire et le circuit secondaire, est ainsi constituée d’un faisceau tubulaire, composé de 3000 à 15000 tubes, selon le modèle, dans lesquels circule l’eau primaire portée à haute température (330 °C) et haute pression (155 bars). Ces tubes du générateur de vapeur sont maintenus par des plaques entretoises disposées généralement perpendiculairement aux tubes qui les traversent.The exchange surface, physically separating the primary circuit and the secondary circuit, is thus made up of a tube bundle, made up of 3,000 to 15,000 tubes, depending on the model, in which circulates the primary water heated to high temperature (330° C) and high pressure (155 bars). These tubes of the steam generator are held by spacer plates arranged generally perpendicular to the tubes which pass through them.
Afin de laisser passer le fluide qui se vaporise, les passages de ces plaques entretoises sont foliés, c’est-à-dire que leur forme présente des lobes autour des tubes. Comme le fluide secondaire passe de l’état liquide à l’état vapeur, il dépose sur les plaques entretoises, à chaque passage, une certaine quantité de matières qu’il transporte, formant des dépôts s’accumulant et se fixant au fil du temps, finissant par colmater les passages foliés. Les dépôts se font souvent sous la forme d’un oxyde de fer appelé magnétite issu de la corrosion des éléments de tuyauterie, ou bien d’autres oxydes de fer ou encore d'un oxyde d'un autre métal.In order to allow the fluid which vaporizes to pass, the passages of these spacer plates are foliated, i.e. their shape has lobes around the tubes. As the secondary fluid passes from the liquid state to the vapor state, it deposits on the spacer plates, with each passage, a certain quantity of materials which it transports, forming deposits accumulating and fixing over time , eventually clogging the foliated passages. The deposits are often in the form of an iron oxide called magnetite resulting from the corrosion of the pipe elements, or other iron oxides or an oxide of another metal.
La
Si les dépôts de matière se font dans les lobes des passages 32, ils diminuent le passage libre : c’est le colmatage, qui est donc l’obturation progressive, par des dépôts, des trous destinés au passage du mélange liquide/vapeur. Si les dépôts de matière se font le long des tubes, il s'agit d’encrassement qui limite le transfert thermique entre le circuit primaire et le circuit secondaire, entrainant une diminution de la pression de fonctionnement du générateur de vapeur 22 pour une même puissance thermique et donc une baisse du rendement global de la centrale et de la production électrique.If the deposits of material are made in the lobes of the passages 32, they reduce the free passage: this is clogging, which is therefore the progressive closing, by deposits, of the holes intended for the passage of the liquid/vapor mixture. If the deposits of material are made along the tubes, this is fouling which limits the heat transfer between the primary circuit and the secondary circuit, causing a reduction in the operating pressure of the steam generator 22 for the same power. and therefore a drop in the overall efficiency of the plant and of electricity production.
Dans le but de réduire, voire de supprimer, ces dépôts, il est possible de nettoyer les tubes et les plaques entretoises par des procédés chimiques. Ces procédés sont mis en œuvre pendant les arrêts périodiques de la centrale nucléaire et consistent à injecter des réactifs chimiques dans le circuit secondaire des générateurs de vapeur afin de déstructurer et dissoudre ces dépôts de magnétite.In order to reduce, or even eliminate, these deposits, it is possible to clean the tubes and the spacer plates by chemical processes. These processes are implemented during periodic shutdowns of the nuclear power plant and consist of injecting chemical reagents into the secondary circuit of the steam generators in order to destructure and dissolve these magnetite deposits.
Ces procédés sont lourds, la capacité industrielle du marché est limitée, et la préparation se fait avec des années d’avance. De plus, un générateur de vapeur 22 ne peut subir qu’un nombre limité de nettoyage afin d’éviter tout dommage induit par les produits chimiques employés. Les deux situations suivantes doivent donc être évitées :
1) réaliser un nettoyage d’un générateur de vapeur 22 qui n’en a pas encore besoin ;
2) découvrir pendant un arrêt périodique qu’un générateur de vapeur 22 présente trop de dépôt, et ne pas avoir l’autorisation à redémarrer avant de réaliser un nettoyage en urgence.These processes are cumbersome, the industrial capacity of the market is limited, and the preparation is done years in advance. In addition, a steam generator 22 can only undergo a limited number of cleanings in order to avoid any damage induced by the chemicals used. The following two situations must therefore be avoided:
1) carry out a cleaning of a steam generator 22 which does not yet need it;
2) discovering during a periodic shutdown that a steam generator 22 has too much deposit, and not having the authorization to restart before carrying out an emergency cleaning.
Le deuxième cas implique notamment un arrêt qui se prolonge de plusieurs mois, afin de préparer l’opération de nettoyage.The second case involves in particular a shutdown that lasts several months, in order to prepare for the clean-up operation.
Afin de lutter contre le colmatage et l’encrassement et ainsi ramener le générateur de vapeur 22 dans un état compatible avec un fonctionnement en toute sûreté et rentable, il est alors nécessaire de disposer d’un outil qui soit capable de réaliser des estimations et des prévisions de l’évolution dans le temps du colmatage et de l’encrassement pour un générateur de vapeur 22 en particulier afin de limiter les aléas et d’optimiser le calendrier des nettoyages : on veut éviter de nettoyer trop tôt des générateurs de vapeur mais pas trop tard afin de rester en dessous des limites techniques prescrites.In order to fight against clogging and fouling and thus bring the steam generator 22 back to a state compatible with safe and profitable operation, it is then necessary to have a tool which is capable of carrying out estimates and predictions of the evolution over time of clogging and fouling for a steam generator 22 in particular in order to limit the hazards and to optimize the cleaning schedule: we want to avoid cleaning the steam generators too early but not too late to stay below the prescribed technical limits.
Classiquement, le taux de colmatage ou l'encrassement est estimé en extrapolant des mesures faites lors d'inspection. Actuellement, le seul système d’examen non destructif qui soit capable d’accéder à la totalité des intersections tubes/plaques entretoises des générateurs de vapeur 22 est la sonde axiale à courant de Foucault. Les courants de Foucault apparaissent dans un matériau conducteur lorsque l'on fait varier le flux magnétique à proximité. On fait ainsi circuler dans un tube dudit échangeur une sonde à courant de Foucault multifréquence et on mesure avec celle-ci un signal de mesure fonction de l’environnement dans lequel la sonde se trouve, duquel on peut extraire des informations quant à des anomalies dans l’échangeur thermique. Une variation de l’induction magnétique, typiquement par une bobine dans laquelle circule un courant alternatif, engendre des courants de Foucault, dont la variation induite du champ magnétique est détectée. Typiquement, on mesure la différence de tension engendrée par la variation d'impédance de la bobine.Conventionally, the level of clogging or fouling is estimated by extrapolating measurements taken during inspection. Currently, the only non-destructive examination system capable of accessing all of the tube/spacer plate intersections of the steam generators 22 is the axial eddy current probe. Eddy currents appear in a conductive material when the magnetic flux nearby is varied. A multi-frequency eddy current probe is thus circulated in a tube of said exchanger and a measurement signal is measured with it, depending on the environment in which the probe is located, from which information can be extracted as to anomalies in the heat exchanger. A variation of the magnetic induction, typically by a coil in which an alternating current circulates, generates eddy currents, the induced variation of the magnetic field of which is detected. Typically, the voltage difference generated by the impedance variation of the coil is measured.
Toutefois, de telles inspections sont ponctuelles, et l'évolution du taux de colmatage repose alors sur des hypothèses telles qu'une progression linéaire de celui-ci au cours du temps, qui ne peuvent constituer qu'une approximation grossière de la réalité. Il en résulte que le taux de colmatage ou l'encrassement n'est pas connu avec précision, et ne peut être prédit, alors même que les enjeux en termes de sûreté ou de production électrique sont importants.However, such inspections are occasional, and the evolution of the clogging rate is then based on assumptions such as a linear progression of the latter over time, which can only constitute a rough approximation of reality. As a result, the rate of clogging or fouling is not known with precision, and cannot be predicted, even though the stakes in terms of safety or electrical production are high.
Il est par ailleurs bien connu la pratique des Examens Télévisuels qui permettent l’observation directe de la présence de dépôt 33 à l’intérieur des passages 32 des plaques entretoises 30. Toutefois, ces examens sont d’une part trop espacés dans le temp, et d’autre part ils ne permettent d’examiner qu’une petite portion de la plaque entretoise 30 et seules quelques plaques entretoises d’un même générateur de vapeur 22 sont accessibles.It is also well known the practice of Television Examinations which allow the direct observation of the presence of deposit 33 inside the passages 32 of the spacer plates 30. However, these examinations are on the one hand too spaced out in time, and on the other hand they only allow a small portion of the spacer plate 30 to be examined and only a few spacer plates of the same steam generator 22 are accessible.
Présentation de l'inventionPresentation of the invention
L'invention vise donc à permettre la maintenance d'un générateur de vapeur opérant un échange thermique entre un circuit primaire et un circuit secondaire, en mettant en place un jumeau numérique dudit générateur de vapeur, qui en exploitant de manière appropriée certaines données, permet de reproduire au mieux l'évolution du colmatage et de l'encrassement dans le générateur de vapeur, et donc de planifier au mieux la mise en œuvre d'une opération de nettoyage du générateur de vapeur.The invention therefore aims to allow the maintenance of a steam generator operating a heat exchange between a primary circuit and a secondary circuit, by setting up a digital twin of said steam generator, which by appropriately exploiting certain data, allows to reproduce the evolution of clogging and fouling in the steam generator as well as possible, and therefore to plan the implementation of a steam generator cleaning operation as well as possible.
Il est proposé un procédé d'entretien d'un générateur de vapeur opérant un échange thermique entre un circuit primaire et un circuit secondaire, le générateur de vapeur comprenant une pluralité de tubes traversant un milieu interne, un fluide primaire du circuit primaire circulant dans lesdits tubes tandis qu'un fluide secondaire du circuit secondaire circule dans le milieu interne, le générateur de vapeur comprenant en outre une pluralité de plaques traversées par lesdits tubes et dans lesquelles sont ménagés des passages le long des tubes permettant la circulation du fluide secondaire, le procédé comprenant, au cours d'une durée de simulation comprenant une pluralité d'instants de simulation, une simulation du fonctionnement du générateur de vapeur utilisant un modèle dudit générateur de vapeur comprenant des paramètres géométriques du générateur de vapeur et prenant en compte des données d'exploitation imposées, le modèle établissant des champs de caractéristiques liées à l'écoulement du fluide primaire et du fluide secondaire et à l'échange thermique entre fluide primaire et fluide secondaire à chaque instant de simulation, à partir des paramètres géométriques, des données d'exploitation imposées, et de variables internes, et dans le procédé, suite à une constatation d'une valeur constatée d'un paramètre du générateur de vapeur sur ledit générateur de vapeur à un instant de simulation faisant suite à des instants de simulation précédents, une variable interne est ajustée de sorte à faire correspondre une valeur de simulation dudit paramètre audit instant de simulation avec la valeur constatée du paramètre, la simulation étant poursuivie au cours des instants de simulation suivants à partir de cette variable interne ajustée, et la valeur constatée du paramètre du générateur de vapeur est un taux de colmatage de passages constaté lors d'une inspection dudit générateur de vapeur, la variable interne ajustée étant alors une perte de charge de l'écoulement du fluide secondaire au niveau dudit passage, et/ou la valeur constatée du paramètre du générateur de vapeur est une pression de vapeur mesurée dans le milieu interne, la variable interne ajustée étant alors une résistance d'encrassement affectant le transfert thermique, et à l'issue de la durée de simulation, la mise en œuvre d'une opération de nettoyage du générateur de vapeur est planifiée sur la base du taux de colmatage et/ou de la résistance d'encrassement.A method for maintaining a steam generator operating a heat exchange between a primary circuit and a secondary circuit is proposed, the steam generator comprising a plurality of tubes passing through an internal medium, a primary fluid of the primary circuit circulating in said tubes while a secondary fluid from the secondary circuit circulates in the internal environment, the steam generator further comprising a plurality of plates through which said tubes pass and in which passages are provided along the tubes allowing the circulation of the secondary fluid, the method comprising, during a simulation period comprising a plurality of simulation instants, a simulation of the operation of the steam generator using a model of said steam generator comprising geometric parameters of the steam generator and taking into account data from imposed exploitation, the model establishing fields of characteristics related to the flow of the primary fluid and the secondary fluid and to the heat exchange between primary fluid and secondary fluid at each moment of simulation, from the geometric parameters, the data of operating conditions imposed, and of internal variables, and in the process, following a finding of an observed value of a parameter of the steam generator on said steam generator at a simulation instant following previous simulation instants, an internal variable is adjusted so as to make a simulation value of said parameter correspond to said simulation instant with the observed value of the parameter, the simulation being continued during the following simulation instants from this adjusted internal variable, and the observed value of the parameter of the steam generator is a rate of clogging of passages noted during an inspection of said steam generator, the adjusted internal variable then being a pressure drop in the flow of the secondary fluid at the level of said passage, and/or the observed value of the parameter of the steam generator is a steam pressure measured in the internal medium, the adjusted internal variable then being a fouling resistance affecting the heat transfer, and at the end of the simulation period, the implementation of a steam generator cleaning operation is planned based on clogging rate and/or fouling resistance.
Ce procédé est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
- la valeur constatée du paramètre du générateur de vapeur est une température liée à la pression dans le milieu interne, ladite température étant mesurée à la place de la pression, la variable interne ajustée étant encore une résistance d'encrassement affectant le transfert thermique ;
- le générateur de vapeur fonctionne pendant un intervalle de temps entre un premier instant de simulation et un deuxième instant de simulation, et des données d'exploitations imposées au modèle lors de ce deuxième instant de simulation sont issues du fonctionnement du générateur de vapeur lors de cet intervalle de temps ;
- les données d'exploitation imposées comprennent au moins l'un parmi une puissance thermique correspondant à la puissance échangée entre le circuit primaire et le circuit secondaire, une différence de température dans le circuit primaire entre l'entrée du générateur de vapeur et la sortie du générateur de vapeur, et un débit de vapeur dans le circuit secondaire en sortie du générateur de vapeur ;
- à au moins un instant de simulation, la valeur constatée du paramètre du générateur de vapeur est un taux de colmatage de passages ou une résistance d'encrassement suite à un nettoyage du générateur de vapeur, la variable interne ajustée étant alors ledit taux de colmatage ou ladite résistance d'encrassement, respectivement ;
- à au moins un instant de simulation, la valeur constatée du paramètre du générateur de vapeur décrit un bouchage d'un tube, et un modificateur reflétant ledit bouchage est appliqué aux paramètres géométriques du modèle du générateur de vapeur ;
- la simulation, à chaque instant de simulation, met en œuvre :
a) une détermination de champs de caractéristiques liées à l'écoulement du fluide primaire et du fluide secondaire et à l'échange thermique entre fluide primaire et fluide secondaire,
b) une détermination de grandeurs chimiques du fluide secondaire à partir du champs thermo-hydrauliques,
c) une détermination d'une relation de transport et de dépôt de matière,
le taux de colmatage et/ou l'encrassement étant déterminé à partir de ladite relation de transport et de dépôt de matière ;
- à au moins un instant de simulation, le taux de colmatage est déterminé à partir de variables internes en utilisant une estimation d'un taux d'accumulation de dépôt faisant intervenir un terme de dépôt de particules et d’un terme de précipitation d’espèces solubles, auxquels est retranché un terme représentant un flux d’arrachement, et dans lequel à au moins un instant de simulation, l'encrassement est déterminé à partir de la somme de deux flux de matières : un flux induit par la précipitation pariétale des espèces solubles, et un flux induit par l’ébullition pariétale ;
- le procédé comprend la mise en œuvre d'une opération de nettoyage du générateur de vapeur suite à la détermination du taux de colmatage et/ou de la résistance d'encrassement ;
- le nettoyage est un nettoyage chimique du générateur de vapeur nécessitant l'arrêt du fonctionnement du générateur de vapeur.This method is advantageously supplemented by the following characteristics, taken alone or in any of their technically possible combination:
the observed value of the parameter of the steam generator is a temperature related to the pressure in the internal medium, said temperature being measured instead of the pressure, the adjusted internal variable still being a fouling resistance affecting the heat transfer;
- the steam generator operates for a time interval between a first simulation instant and a second simulation instant, and operating data imposed on the model during this second simulation instant come from the operation of the steam generator during this time interval;
- the operating data imposed include at least one of a thermal power corresponding to the power exchanged between the primary circuit and the secondary circuit, a temperature difference in the primary circuit between the inlet of the steam generator and the outlet of the steam generator, and a steam flow in the secondary circuit at the outlet of the steam generator;
- at at least one instant of simulation, the observed value of the parameter of the steam generator is a rate of clogging of passages or a fouling resistance following cleaning of the steam generator, the adjusted internal variable then being said rate of clogging or said fouling resistor, respectively;
- at at least one instant of simulation, the observed value of the parameter of the steam generator describes a blockage of a tube, and a modifier reflecting said blockage is applied to the geometric parameters of the model of the steam generator;
- the simulation, at each instant of simulation, implements:
a) a determination of the fields of characteristics linked to the flow of the primary fluid and the secondary fluid and to the heat exchange between the primary fluid and the secondary fluid,
b) a determination of chemical quantities of the secondary fluid from the thermo-hydraulic fields,
c) a determination of a material transport and deposition relationship,
the rate of clogging and/or fouling being determined from said relation of transport and deposition of material;
- at least one simulation instant, the clogging rate is determined from internal variables using an estimate of a deposit accumulation rate involving a particle deposit term and a precipitation term of soluble species, from which is subtracted a term representing a tearing flux, and in which at least one instant of simulation, the fouling is determined from the sum of two fluxes of materials: a flux induced by the parietal precipitation of the soluble species, and a flux induced by parietal boiling;
- the method comprises the implementation of a steam generator cleaning operation following the determination of the clogging rate and/or the fouling resistance;
- the cleaning is a chemical cleaning of the steam generator requiring the shutdown of the steam generator.
Présentation des figuresPresentation of figures
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which must be read in conjunction with the appended drawings in which:
Claims (10)
le procédé comprenant, au cours d'une durée de simulation comprenant une pluralité d'instants de simulation, une simulation du fonctionnement du générateur de vapeur (22) utilisant un modèle dudit générateur de vapeur comprenant des paramètres géométriques du générateur de vapeur et prenant en compte des données d'exploitation imposées, le modèle établissant des champs de caractéristiques liées à l'écoulement du fluide primaire et du fluide secondaire et à l'échange thermique entre fluide primaire et fluide secondaire à chaque instant de simulation, à partir des paramètres géométriques, des données d'exploitation imposées, et de variables internes,
caractérisé en ce que, suite à une constatation d'une valeur constatée d'un paramètre du générateur de vapeur (22) sur ledit générateur de vapeur (22) à un instant de simulation faisant suite à des instants de simulation précédents, une variable interne est ajustée de sorte à faire correspondre une valeur de simulation dudit paramètre audit instant de simulation avec la valeur constatée du paramètre, la simulation étant poursuivie au cours des instants de simulation suivants à partir de cette variable interne ajustée, et
en ce que la valeur constatée du paramètre du générateur de vapeur est un taux de colmatage de passages constaté lors d'une inspection dudit générateur de vapeur, la variable interne ajustée étant alors une perte de charge de l'écoulement du fluide secondaire au niveau dudit passage, et/ou la valeur constatée du paramètre du générateur de vapeur est une pression de vapeur mesurée dans le milieu interne, la variable interne ajustée étant alors une résistance d'encrassement affectant le transfert thermique,
et en ce qu'à l'issue de la durée de simulation, la mise en œuvre d'une opération de nettoyage du générateur de vapeur est planifiée sur la base du taux de colmatage et/ou de la résistance d'encrassement.Method for maintaining a steam generator operating a heat exchange between a primary circuit (10) and a secondary circuit (20), the steam generator (22) comprising a plurality of tubes (31) passing through an internal medium, a primary fluid of the primary circuit (10) circulating in said tubes (31) while a secondary fluid of the secondary circuit (20) circulates in the internal environment, the steam generator (22) further comprising a plurality of plates (30) through which said tubes (31) pass and in which passages (32) are provided along the tubes allowing the circulation of the secondary fluid,
the method comprising, during a simulation duration comprising a plurality of simulation instants, a simulation of the operation of the steam generator (22) using a model of said steam generator comprising geometric parameters of the steam generator and taking account of the imposed operating data, the model establishing fields of characteristics linked to the flow of the primary fluid and of the secondary fluid and to the heat exchange between primary fluid and secondary fluid at each instant of simulation, from the geometric parameters , imposed operating data, and internal variables,
characterized in that, following a finding of a value found for a parameter of the steam generator (22) on said steam generator (22) at a simulation instant following previous simulation instants, an internal variable is adjusted so as to make a simulation value of said parameter correspond to said simulation instant with the observed value of the parameter, the simulation being continued during the following simulation instants from this adjusted internal variable, and
in that the observed value of the parameter of the steam generator is a clogging rate of passages observed during an inspection of said steam generator, the adjusted internal variable then being a pressure drop in the flow of the secondary fluid at the level of said passage, and/or the observed value of the steam generator parameter is a steam pressure measured in the internal environment, the adjusted internal variable then being a fouling resistance affecting the heat transfer,
and in that at the end of the simulation period, the implementation of a cleaning operation of the steam generator is planned on the basis of the clogging rate and/or the fouling resistance.
a) une détermination de champs de caractéristiques liées à l'écoulement du fluide primaire et du fluide secondaire et à l'échange thermique entre fluide primaire et fluide secondaire,
b) une détermination de grandeurs chimiques du fluide secondaire à partir du champs thermo-hydrauliques,
c) une détermination d'une relation de transport et de dépôt de matière,
le taux de colmatage et/ou l'encrassement étant déterminé à partir de ladite relation de transport et de dépôt de matière.Method according to any one of the preceding claims, in which the simulation, at each simulation instant, implements:
a) a determination of the fields of characteristics linked to the flow of the primary fluid and the secondary fluid and to the heat exchange between the primary fluid and the secondary fluid,
b) a determination of chemical quantities of the secondary fluid from the thermo-hydraulic fields,
c) a determination of a material transport and deposition relationship,
the rate of clogging and/or fouling being determined from said relation of transport and deposition of material.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2113154A FR3130013B1 (en) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | Method of maintaining a steam generator involving a model |
| PCT/FR2022/052276 WO2023105165A1 (en) | 2021-12-08 | 2022-12-07 | Method for maintaining a steam generator involving a model |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2113154 | 2021-12-08 | ||
| FR2113154A FR3130013B1 (en) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | Method of maintaining a steam generator involving a model |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3130013A1 true FR3130013A1 (en) | 2023-06-09 |
| FR3130013B1 FR3130013B1 (en) | 2023-12-15 |
Family
ID=81327460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2113154A Active FR3130013B1 (en) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | Method of maintaining a steam generator involving a model |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3130013B1 (en) |
| WO (1) | WO2023105165A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2999776A1 (en) | 2012-12-19 | 2014-06-20 | Electricite De France | METHOD FOR EVALUATING THE CLAMING OF A THERMAL EXCHANGER |
| WO2015097221A2 (en) | 2013-12-23 | 2015-07-02 | Electricite De France | Method for quantitative estimation of fouling of the spacers plates in a steam generator |
| FR3028042A1 (en) | 2014-11-05 | 2016-05-06 | Electricite De France | DEVICE AND METHOD FOR DETECTING DEPOSITS OF AT LEAST ONE FERROMAGNETIC MATERIAL ON THE OUTER WALL OF A TUBE |
| US20190331336A1 (en) * | 2018-04-30 | 2019-10-31 | Suncor Energy Inc. | Systems and Methods for Predicting Tube Fouling in a Fired Apparatus, and for Utilizing Tube Fouling Predictions |
| US20210003278A1 (en) * | 2017-12-13 | 2021-01-07 | Electricite De France | Method For Evaluating Fouling Of A Heat Exchanger |
-
2021
- 2021-12-08 FR FR2113154A patent/FR3130013B1/en active Active
-
2022
- 2022-12-07 WO PCT/FR2022/052276 patent/WO2023105165A1/en unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2999776A1 (en) | 2012-12-19 | 2014-06-20 | Electricite De France | METHOD FOR EVALUATING THE CLAMING OF A THERMAL EXCHANGER |
| WO2015097221A2 (en) | 2013-12-23 | 2015-07-02 | Electricite De France | Method for quantitative estimation of fouling of the spacers plates in a steam generator |
| US20170003215A1 (en) * | 2013-12-23 | 2017-01-05 | Electricite de France de France | Method for quantitative estimation of fouling of the spacers plates in a steam generator |
| FR3028042A1 (en) | 2014-11-05 | 2016-05-06 | Electricite De France | DEVICE AND METHOD FOR DETECTING DEPOSITS OF AT LEAST ONE FERROMAGNETIC MATERIAL ON THE OUTER WALL OF A TUBE |
| US20210003278A1 (en) * | 2017-12-13 | 2021-01-07 | Electricite De France | Method For Evaluating Fouling Of A Heat Exchanger |
| US20190331336A1 (en) * | 2018-04-30 | 2019-10-31 | Suncor Energy Inc. | Systems and Methods for Predicting Tube Fouling in a Fired Apparatus, and for Utilizing Tube Fouling Predictions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023105165A1 (en) | 2023-06-15 |
| FR3130013B1 (en) | 2023-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0004218B1 (en) | Fast nuclear reactor with at least one auxiliary heat exchanger | |
| CN113155719B (en) | Method for obtaining steam oxidation kinetic data of power station material in actual working condition | |
| CN107843591A (en) | Thermal power plants based on Brinell hardness tissue and precipitated phase characteristic synthetic T/P91 heat resisting steel aging ranking methods | |
| FR3130013A1 (en) | Method of maintaining a steam generator involving a model | |
| EP3724591B1 (en) | Method for evaluating fouling of a heat exchanger | |
| Hawkes | The simulation and study of conditions leading to axial offset anomaly in pressurized water reactors | |
| Millett et al. | A detailed model of localized concentration processes in porous deposits of SGs | |
| Jonas | Control erosion/corrosion of steels in wet steam | |
| Yang et al. | Experimental and numerical investigation of PWR Tube Support Plate (TSP) clogging formation mechanisms | |
| Huang et al. | The corrosion of aluminum alloy and release of hydrogen in nuclear reactor emergency core coolant: Implications for deflagration and explosion risk | |
| Midou et al. | Estimation of SG TSP blockage: innovative monitoring through dynamic behavior analysis | |
| Burrill et al. | Control of reactor inlet header temperature (RIHT) rise in CANDU | |
| Park et al. | Debris Filtering Test Procedure for PWR Fuels and a Series of Tests Results | |
| Schofield et al. | Steam turbine-generator performance improvement resulting from redesigning to minimize solid-particle erosion damage | |
| Jonas et al. | EPRI and international project on turbine steam chemistry and corrosion | |
| Trunov et al. | Optimization of the tube-bundle arrangement in horizontal steam generators | |
| FR3001326A1 (en) | SYSTEM FOR ONLINE CHARACTERIZATION OF CORROSION PRODUCTS | |
| Jiang et al. | Identification of potential fouling regions in steam generators using ATHOSBWI | |
| Lim et al. | Development of the Sludge Visualization Program | |
| Rush et al. | Corrosion and impurities deposition effects under DNB conditions | |
| Budko et al. | New technology for purging the steam generators of nuclear power plants | |
| Sun et al. | Deposition rate sensor development project. Final report | |
| Glesener et al. | Projected Life of the SLAC Linac Braze Joints: Braze integrity and corrosion of cooling water hardware on accelerator sections | |
| Saxon Jr et al. | Diagnostic Technique for the Assessment of Tube Fouling Characteristics and Innovation of Cleaning Technology | |
| Kawara et al. | Design and operating experiences with 50MW steam generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20230609 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |