JPH06207880A - 蒸気発生器の音響式伝熱管水漏洩検出方法及びその装置 - Google Patents

蒸気発生器の音響式伝熱管水漏洩検出方法及びその装置

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JPH06207880A
JPH06207880A JP340593A JP340593A JPH06207880A JP H06207880 A JPH06207880 A JP H06207880A JP 340593 A JP340593 A JP 340593A JP 340593 A JP340593 A JP 340593A JP H06207880 A JPH06207880 A JP H06207880A
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JP
Japan
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acoustic
water leakage
acoustic power
heat transfer
transfer tube
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Application number
JP340593A
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Inventor
Toshiyuki Suzuki
寿之 鈴木
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 配管から水が漏洩する事故を早期に検出し、
事故の伝播を防止する。 【構成】 仮想音原点毎の音響パワー信号は、平均化回
路15及び減算器16に送られ、事前に設定した時間間
隔毎の平均音響パワーと現在の音響パワーとの差の信号
として実効値演算器17に送られる。実効値演算器17
の出力は、仮想音原点の音響パワーの変動の大きさを意
味するものになり、警報設定器18に記憶された通常時
の音響パワーの変動の大きさを超えた場合に、警報を発
するか配管隔離インタロック等を動作させる信号を発す
る。配管の音響パワーの変動幅が大きい場合に警報を発
するか配管隔離インタロック等を動作させるので、早期
に配管漏洩事故の収束が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は配管からの水漏洩を検出
する音響式配管水漏洩検出装置に係り、特に、小規模な
漏洩を早期に検出するのに好適な音響式配管水漏洩検出
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、ナトリウム加熱式直管型蒸気発
生器の斜視図を示しており、図中1は容器外胴、2はナ
トリウム入口配管、3はナトリウム出口配管、4は給水
入口配管、5は蒸気出口配管、6は伝熱管(1本のみ図
示。実際には多数の伝熱管の束が容器1内に収納され
る。)、7,8は管板は、伝熱管6群を支持,固定す
る。
【0003】図2において、加熱流体の液体ナトリウム
が入口配管2より容器内に流入し、出口配管3から流出
する。一方、受熱流体である水は、給水入口配管4から
入り管板8で多数の伝熱管6に分岐流入しする。直管型
の各伝熱管6で受熱した水は蒸気となり、管板7を通っ
て出口配管5で集合され容器1外へ流出する。
【0004】このような構造の蒸気発生器において、も
しもいずれかの伝熱管6に孔が開いた場合には、高圧の
水蒸気が低圧のナトリウム中に噴出することになる。斯
かる事態が発生すると、ナトリウムと水が反応して、高
温の腐食生成分のジェットが隣接する伝熱管6を損傷さ
せることになり、破損の伝搬が2次的,3次的に引き起
こされ、重大な損害に至る可能性がある。
【0005】そこで、最初の水漏洩をいち早く検出する
のが好ましく、いろいろな検出方法が提案されている。
以下に、その一例である音響式水漏洩検出方法について
説明する。
【0006】図3,図4は、音響式水漏洩検出方法の原
理を説明する図である。図3は、蒸気発生器内部で発生
した水漏洩点から8個の音響検出器に伝わる音の伝搬機
構を示したものである。ここで、単純に漏洩音の音響パ
ワーは距離の2乗に反比例して滅衰すると仮定すると、
検出器K1と検出器K2で検出された信号は、図4のよう
になり、漏洩点から各検出器までの距離に応じて到達す
る時間差が生じる。漏洩点の音響パワーAは、次の数式
により、各検出器で受信した音圧から推定することがで
きる。
【0007】
【数1】
【0008】ここで、 A:漏洩点の音響パワー N:サンプル数 j:検出器番号(K1〜K8に対応) Dj:検出音圧(K1〜K8に対応) Li:漏洩点から検出器までの距離(K1〜K8に対応) C:ナトリウム中の音速 である。
【0009】漏洩点が予め分かっていれば、距離に応じ
た時間シフトを固定すればよいが、漏洩はいつどこで発
生するか分からないため、伝熱管が存在する全ての領域
に仮の音源点を設定し、順次走査することになる。一般
に、検出器は、蒸気発生器の外胴周方向に設置され、容
器を輪切りにした平面内の仮想音源点の音響パワーを走
査し、走査し終えれば、次の平面に移る。このように仮
想音源点を少しずつずらしていった時に、音響パワーが
極端に大きくなる点が漏洩点である。この方法によれ
ば、漏洩発生の検出と同時に漏洩位置の標定ができ、ま
た検出器数やサンプリング数を多くすればする程、S/
Nの改善が見込まれる。
【0010】なお、従来技術に関連するものとして、例
えば特開昭62−255842号,特開平2−3893
7号,特開昭63−214636号公報記載のものがあ
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の音響式
水漏洩検出方法は、検出目標水漏洩率が小さく、S/N
が低い場合には、膨大なサンプル数と検出器数が必要に
なり、コスト高や信号処理時間が長くなるという問題が
ある。
【0012】本発明の目的は、水漏洩音とバックグラン
ドノイズのS/Nが低い場合でも、信号処理時間や検出
器数を増やすことなくS/Nを改善し、伝熱管漏洩を早
期に検出することのできる音響式伝熱管漏洩検出方法及
びその装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的は、仮想音源点
の音響パワーの変動幅を常時監視し、変動幅が通常運転
時に考えられる範囲を逸脱したときに、伝熱管漏洩と判
定することで、達成される。
【0014】上記目的はまた、仮想音源点の音響パワー
の大きさ及び変動幅が通常運転時に考えられる範囲を逸
脱したときに、伝熱管漏洩と判定することで、達成され
る。
【0015】
【作用】プラントの定格出力運転時に蒸気発生器内の微
小領域個々で生じる音響パワーは、ある程度の変動幅を
持っているが、ほぼ一定の値となっている。伝熱管から
水が漏洩する事故時の漏洩領域での音響パワーは、ナト
リウム−水反応量の不規則性などに関連して変動幅が大
きいものとなる。
【0016】微小領域音響パワーは、蒸気発生器の外胴
に設置した音響検出器からの信号をもとに演算され、そ
の変動幅は平均回路や実行値演算器等を用いれば求めら
れる。変動幅が通常時の範囲を超えたとき、警報を発す
るか或いは蒸気発生器内の水をドレンするインタロック
等を動作させることで、早期の事故収束が図れる。ま
た、音響パワーの大きさによる漏洩の判定を併用すれ
ば、検出性能を向上させることができる。
【0017】なお、プラント出力の変化に伴う音響パワ
ーの変動幅の変化は、音響パワーの大きさに対する変動
幅の割合を除算器を用いて演算し、その値を漏洩の判定
値とすることで補正することができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は、本発明の一実施例に斯かる音響式伝熱
管漏洩検出装置のブロック図である。本装置は、蒸気発
生器外胴周囲に設置される複数の音響検出器11と、各
音響検出器11の検出信号を夫々増幅する複数の増幅器
12と、各増幅器12で増幅した信号をフィルタリング
する検出器対応に設けられた複数の帯域フィルタ13
と、各帯域フィルタ13の出力信号から蒸気発生器の音
響パワーを演算する演算器14と、演算器14で演算さ
れた音響パワーの各仮想音源点位置における平均値を算
出する平均化回路15と、演算器14の演算値と平均値
との偏差を求める減算器16と、実効値演算器17と、
警報設定器18から構成される。
【0019】音響検出器11は、蒸気発生器外胴に直接
または導波棒を介して設置され、外胴の振動を電圧信号
に変換して増幅器12に出力する。増幅器12で増幅さ
れた信号は帯域フィルタ13に送られ、指定された周波
数帯域のみが選択されて音響パワー演算器14に送られ
る。この周波数帯域は、蒸気発生器内での漏洩音の減衰
が少ないこと,蒸気発生器内部構造物や導波棒等の共振
周波数から外れることなどの条件を満足する帯域に設定
する。
【0020】帯域フィルタ13からの信号は音響パワー
演算器14に送られ、蒸気発生器内の仮想音源点毎の音
響パワーが演算される。この演算内容の原理は前述した
数式1の通りであり、仮想音原点から音響検出器までの
音響パワーの減衰率や音速等の必要定数は、実験や解析
的手法により求められる。仮想音原点毎の音響パワー信
号は、平均化回路15に送られ、事前に設定した時間間
隔毎の平均音響パワーと現在の音響パワーとの差が減算
器16で求められ、実効値演算器17に送られる。
【0021】実効値演算器17の出力は、仮想音原点の
音響パワーの変動の大きさを意味するものになり、警報
設定器18に記憶された通常時の音響パワーの変動の大
きさを超えた場合に、警報を発するか或いは蒸気発生器
からの水ドレンインタロック等を動作させる信号を発す
る。
【0022】プラント通常運転時、蒸気発生器内に発生
する音波のほとんどは、ナトリウムの流動に起因する音
波と水の沸騰に起因する音波であるから、定出力におい
てそれらは安定した大きさを持つ。蒸気発生器内の微小
領域の音響パワーという見方でも、場所による大きさの
違いは有るものの、同じ領域では、経時変化の少ないも
のとなる。
【0023】伝熱管が破損し、伝熱管内の水がナトリウ
ム側に流れる伝熱管水漏洩事故時には、ナトリウム−水
反応音,反応生成物である水素ガスの発生音,反応熱に
よる水の沸騰音などにより、漏洩が発生している領域の
音響パワーは、不規則な水の沸騰により変動幅が大きい
ものとなる。従って、変動幅を常時監視し、通常の変動
幅を超えた場合には、漏洩と判定できる。これにより、
早期に蒸気発生器内の水をドレンするインタロックや蒸
気発生器の隔離インタロックを動作させ、漏洩孔の拡大
や、他の伝熱管への破損伝播や、他系統への影響を抑制
することが出来る。
【0024】図5は、本発明の第2実施例に係る漏洩判
定装置の要部ブロック図である。本実施例の漏洩判定装
置は、従来技術の音響パワーの大きさによる漏洩判定
と、音響パワーの変動幅による漏洩判定とを組み合わせ
ている。つまり、警報設定器19は、実効値演算器17
からの音響パワーの変動幅信号が設定値を超え、かつ平
均化回路15からの音響パワー信号が別の設定値を超え
た場合に、警報やインタロックを動作させる信号を発す
る。これにより信頼性の高い漏洩検出信号を得ることが
出来る。
【0025】一般にバックグランドノイズは、その大き
さが大きい程その変動幅も大きくなる。この点を考慮す
ると蒸気発生器出力が上昇した場合にも同様となり、誤
検出の原因となる。これを防止するために、本実施例で
は、音響パワーの平均値に対する変動幅の割合が大きい
時に、漏洩と判定する。このように、音響パワーの大き
さに対する変動幅の割合を判定値とすることで、プラン
ト出力の変化に伴う音響パワーの変動幅の変化は、補正
することができる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、水漏洩音とバックグラ
ンドノイズのS/Nが低い場合でも、信号処理時間や検
出器数を増やすことなくS/Nを改善し、伝熱管漏洩を
早期に検出することのできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る音響式伝熱管水漏洩
検出装置のブロック図である。
【図2】ナトリウム加熱式直管型蒸気発生器の斜視図で
ある。
【図3】蒸気発生器内部で発生した水漏洩点から8個の
音響検出器に伝わる音の伝搬機構の説明図である。
【図4】漏洩点から各検出器までの距離に応じて生じる
音波の到達時間差や減衰の説明図である。
【図5】本発明の第2実施例に係る漏洩判定装置の要部
ブロック図である。
【符号の説明】
11…音響検出器、12…増幅器、13…帯域フィル
タ、14…音響パワー演算器、15…平均化回路、16
…減算器、17…実効値演算器、18…警報設定器。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸気発生器に設置した複数の音響検出器
    で該蒸気発生器に設定した多数の仮想音源点の音響パワ
    ーを計測し該音響パワーに基づいて水漏洩を検出する音
    響式伝熱管水漏洩検出方法において、前記音響パワーの
    変動幅が設定値を超えたとき伝熱管に水漏洩が発生して
    いると判定することを特徴とする音響式伝熱管水漏洩検
    出方法。
  2. 【請求項2】 蒸気発生器に設置した複数の音響検出器
    で該蒸気発生器に設定した多数の仮想音源点の音響パワ
    ーを計測し該音響パワーに基づいて水漏洩を検出する音
    響式伝熱管水漏洩検出装置において、前記音響パワーの
    変動幅を求める手段と、前記変動幅が設定値を超えたと
    き伝熱管に水漏洩が発生していると判定する手段とを備
    えることを特徴とする音響式伝熱管水漏洩検出装置。
  3. 【請求項3】 蒸気発生器に設置した複数の音響検出器
    で該蒸気発生器に設定した多数の仮想音源点の音響パワ
    ーを計測し該音響パワーに基づいて水漏洩を検出する音
    響式伝熱管水漏洩検出方法において、前記音響パワーの
    大きさが第1設定値を越え且つ前記音響パワーの変動幅
    が第2設定値を超えたとき伝熱管に水漏洩が発生してい
    ると判定することを特徴とする音響式伝熱管水漏洩検出
    方法。
  4. 【請求項4】 蒸気発生器に設置した複数の音響検出器
    で該蒸気発生器に設定した多数の仮想音源点の音響パワ
    ーを計測し該音響パワーに基づいて水漏洩を検出する音
    響式伝熱管水漏洩検出装置において、前記音響パワーの
    大きさを求める手段と、前記音響パワーの変動幅を求め
    る手段と、前記大きさが第1設定値を越え且つ前記変動
    幅が第2設定値を超えたとき伝熱管に水漏洩が発生して
    いると判定する手段とを備えることを特徴とする音響式
    伝熱管水漏洩検出装置。
  5. 【請求項5】 蒸気発生器に設置した複数の音響検出器
    で該蒸気発生器に設定した多数の仮想音源点の音響パワ
    ーを計測し該音響パワーに基づいて水漏洩を検出する音
    響式伝熱管水漏洩検出方法において、前記音響パワーの
    大きさに対する該音響パワーの変動幅の割合が設定値を
    超えたとき伝熱管に水漏洩が発生していると判定するこ
    とを特徴とする音響式伝熱管水漏洩検出方法。
  6. 【請求項6】 蒸気発生器に設置した複数の音響検出器
    で該蒸気発生器に設定した多数の仮想音源点の音響パワ
    ーを計測し該音響パワーに基づいて水漏洩を検出する音
    響式伝熱管水漏洩検出装置において、前記音響パワーの
    大きさに対する該音響パワーの変動幅の割合を求める手
    段と、前記割合が設定値を超えたとき伝熱管に水漏洩が
    発生していると判定する手段とを備えることを特徴とす
    る音響式伝熱管水漏洩検出装置。
JP340593A 1993-01-12 1993-01-12 蒸気発生器の音響式伝熱管水漏洩検出方法及びその装置 Pending JPH06207880A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0940666A3 (en) * 1998-03-05 2000-02-02 Palmer Environmental Limited Acoustically detecting leaks in pipes
KR100475490B1 (ko) * 2002-10-31 2005-03-11 삼성에버랜드 주식회사 누수방지장치 및 그 제어방법
JP2012132847A (ja) * 2010-12-22 2012-07-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 漏洩検出システム
WO2012101646A1 (en) * 2011-01-30 2012-08-02 Aquarius Spectrum Ltd. Method and system for leak detection in a pipe network

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