DD289333A5 - Verfahren und anordnung zur ueberwachung von pegelgefaessen der hydrostatischen hoehenstandsmessung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur UEberwachung von Pegelgefaeszen der hydrostatischen Hoehenstandsmessung nach dem Differenzdruckmeszverfahren. Mit Hilfe von einer bzw. mehreren Leitfaehigkeitsmeszsonden und einer Temperaturmeszstelle wird die Vergleichssaeule der Hoehenstandsmeszeinrichtung staendig ueberwacht, um dadurch eine Korrektur des Hoehenstandsmeszwertes zu realisieren. Der bzw. den Leitfaehigkeitsmeszsonde(n) kommt hierbei die Aufgabe zu, Abweichungen vom definierten Hoehenstand der Vergleichssaeule festzustellen bzw., bei Einsatz mehrerer Sonden, den Fehler aufgrund dieser Abweichungen und den Dampfgehalt in der Vergleichssaeule zu bestimmen. Die Temperaturmeszstelle in der Vergleichssaeule zeigt Abweichungen von der Kalibrierungstemperatur und damit von der Kalibrierungsdichte in der Vergleichssaeule an.{Kernkraftwerk; Druckbehaelter; Hoehenstandsmessung; Pegelgefaesze; Differenzdruckmessung; Rechnerkopplung}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung von Pegelgefäßen, wie sie bei der hydrostatischen Höhenstandsmessung nach dem Differenzdruckverfahren zum Einsatz kommen. Insbesondere für Druckbehälter mit Zweiphasengemischen (Wasser/Dampf), in denen es während des Betriebes zu starken Parameterschwankungen kommen kann und das Einhalten eines vorgegebenen Füllstandes im Behälter mit hoher Genauigkeit sicherheits- und verfügbarkeitsrelevante Bedeutung für den Betrieb der gesamten Anlage hat.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die im folgenden beschriebenen Pegelgefäße kommen bei der Höhenstandsmessung nach dem hydrostatischen Prinzip zur Anwendung. Das Prinzip beruht auf der Differenzdruckmessung zwischen dem hydrostatischen Druck zweier Flüssigkeitssäulen, wobei eine Säule als Vergleichssäule dient und die andere durch den zu messenden Höhenstand im Behälter gebildet wird. Breite Anwendung findet dieses Verfahren bei Dampferzeugern in Kernkraftwerken mit Druckwasserreaktoren. Der vorschriftsmäßige Betrieb der Dampferzeuger in Kernkraftwerken mit Druckwasserreaktoren ist für die ökonomische und arlagenschonende Fahrweise der Kernkraftwerksblöcke sowie zur Verhinderung und Beherrschung von Störfällen von großer Bedeu'ung. Eine sicherheits- und verfügbarkeitsrelevante Meßgröße am Dampferzeuger ist der Höhenstand. Voraussetzung für die hydrostatische Höhenstandsmessung in Behältern mit Wasser-Dampfgemischen ist eine ständige Kondensatbildung im Pegelgefäß, daß heißt, ein Sieden des Wassers im Behälter. Dabei wird im Pegelgefäß durch den kondensieienden Dampf ein annähernd konstantes Höhenstandsniveau der Vergleichssäule gehalten. Die Gestaltung ist in zwei Formen, als Ein- und Zweikammerpegelgefäß, möglich.

Zur Bestimmung des Massenhöhenstandes im Druckbehälter werden in der Praxis die Anzeigegeräte auf Nennbetriebsparameter kalibriert. Treten während des Prozesses Abweichungen bzw. Änderungen von Nennbetriebsparametern auf, sind Fehlanzeigen des Meßsystems die Folge. Es sind folgende Einflußgrößen bei der Fehlerbetrachtung zu beachten:

- Fehler infolge von Dichteänderungen in den Impulsleitungen, speziell in der Vergleichssäule durch Dampfbildung.

- Fehler infolge der Änderung dss Bezugsniveaus im Pegelgefäß.

- Fehler infolge Parameteränderung gegenüber den Nennbetriebsparametern.

- Fehler infolge des Dampfgehaltes im Druckbehälter.

Es ist kein technisches Verfahren bekannt, das es ermöglicht, die beschriebenen Fehlerursachen zu erfassen und on-line den Meßfehler der Höhenstandsmessung zu korrigieren.

In DE 3541613 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem zusätzlich zu der Differenzdruckmessung über eine Temperaturmessung und eine Durchsatzmengenmessung auf den Höhenstand geschlossen werden soll. Aussagen über die Änderung der Dichte in der Vergleichssäule aufgrund auftretender Dampfbildung oder Aussagen über den Meßfehler aufgrund einer Verringerung des Bezugshöhenstandes sind nicht möglich.

Es existieren in der Praxis Bestrebungen, durch aufwendige konstruktive Änderungen den aufgezeigten Mängeln der hydrostatischen Höhenstandsmessung zu begegnen, bisher ohne durchgreifenden Erfolg.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Bedingungen für einen ökonomischen und anlagenschonenden Betrieb der Kernkraftwerksblöcke zu verbessern.

-2- 289 333 Darlegung des Wesen« der Erfindung

Aufgabe der Erfindung Ist es, zu jedem Zeitpunkt die Parameter Dampfgehalt, Dichte und Temperatur sowie den Bezugshöhenstand In der Vergleichssäulezu erfassen, um nach eventuellen Parameterschwankungen im Druckbehälter, die auf das Meßsystem ebenfalls Einfluß haben könnten, den angezeigten Höhenstand entsprechend zu korrigieren bzw. die Funktionsfähigkeit des Meßsystems festzustellen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß zur Erfassung des Vergleichshöhenstandes eine Leitfähigkeitsmeßsonde in der Weise eingebracht wird, daß es möglich ist, Abweichungen des Sollhöhenstandes in der Vergleichssäule in einem bestimmten Toleranzberoich mit dieser Sonde zu ermitteln und über eine Auswerteeinheit die Relevanz des angezeigten Höhenstandswertes zu ermitteln. Der Toleranzbereich ist durch die Fehlergrenze festgelegt. Es ist ebenfalls möglich, mit dieser Sonde eventuelle Siedeerscheinungen in der Vergleichssäule und die Wiederauffüllzeit festzustellen. Die Wiederauffüllzeit entspricht der Zeit, die das Meßsystem auf Grund des Höhenstandsverlustes in der Vergleichssäule nicht ainsatzbereit ist. Durch das Einbringen mehrerer Sonden wird es möglich, den Anzeigefehler aufgrund der Abweichung des Bezugshöhenstandes in der Vergleichssäule vom Sollhöhenstand, eindeutig zu bestimmen. Ebenfalls kann so der Dampfgehalt in der Vergleichssäule und damit die Änderung der Dichte infolge Dampfbildung ermittelt werden.

Zusätzlich zu dieser Meßstelle mit Leitfähigkeitssonde ermöglicht eine Temperaturmessung in der Vergleichssäule genaue Rückschlüsse auf die für diese Höhenstandsmessung wichtige Dichte der Flüssigkeit.

Eine angeschlossene Recheneinheit erfaßt und verarbeitet die so gewonnenen Informationen on-line, so daß es möglich wird, zu jeder Zeit den angezeigten Höhenstand zu korrigieren bzw. die Einsatzbereitschaft des Systems nachzuweisen. Auf diese Weise können die oben beschriebenen und bei der hydrostatischen Höhenstandsmessung häufig auftretenden Fehler weitestgehend eliminiert werden.

AusfQhrungsbelsplel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1: Die Meßanordnung zur Höhenstandsmessung auf der Grundlage einer Differenzdruckmessung unter Einsatz eines Zweikammerpegelgefäßes und die Lage der Meßstellen zur Überwachung der Vergleichssäule.

Durch Vergleich des Hydrostatischen Druckes im Druckbehälter (1) mit dem durch die Lage des Zweikammerpegelgefäßes (2) festgelegten hydrostatischen Druck in der Vergleichssäule (3) wird ein Differenzdruck ermittelt. Der jeweilige Höhenstand läßt sich über die Gleichung

. H (9, - 9") Δρ

9i = (1 - <p) 9' + φ · 9"

9, - Dichte in der Vergleichssäule

h_m - Massenhöhenstand im Behälter

H — Bezugshöhenstand in der Vergleichssäule

9' - Dichte Wasser bei Siedeparametern

9" - Dichte Dampf bei Siedeparametern

Δρ - gemessener Differenzdruck

φ - Dampfgehalt in der Vergleichssäule

g - Erdbeschleunigung

ermitteln. Eine genaue Ermittlung des Höhenstandes ist nur gewährleistet, wenn H den vorgegebenen Wert einhält und 9, bekanrt ist.

Diese Überwachung des Höhenstandes H in der Vergleichssäule wird durch eine Leitfähigkeitsmeßsonde (4) übernommen. Dazu wurde eine solche Sonde in der Weise in das Pegelgefäß eingebracht, daß die Spitze der Sonde bei gefüllter Vergleichssäule genau die Grenzfläche Wasser/Dampferfaßt bzw. geringfügig eintaucht. Die Eintauchtiefe der Sonde ist abhängig von der zulässigen Abweichung des Höhenstandes H zum Normhöhenstand in der Vergleichssäule. Sinkt der Höhenstand in der Vergleichssäule unter den vorgegebenen Wert, so wird das mit Hilfe dieser Sonde eindeutig erkannt. Mit Hilfe des Temperatursensors (5) kann on-line ständig die Dichte bestimmt und in der Berechnung des Höhenstandes berücksichtigt werden. Über einen Verstärker (7) werden alle Informationen einem Rechner (8) zugeführt und mit der entsprechenden Software kann die Höhenstandsanzeige bei jedem Betriebszustand korrigiert werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Überwachung von Pegelgefäßen der hydrostatischen Höhenstandsmessung, gekennzeichnet dadurch, daß durch Erfassung der Abweichung des Höhenstandes in der Vergleichssäule (3) vom Normhöhenstand mit Hilfe einer Sonde und der aktuellen Temperatur der Vergleichsflüssigkeit die Relevanz des angezeigten Höhenstandes eingeschätzt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch Einbringen mehrerer Sonden (4) in die Vergleichssäule (3) der Fehler der Höhenstandsanzeige aufgrund der Abweichung des Bezugshöhenstandes vom Sollhöhenstand und der Dichteänderung infolge Dampfbildung ermittelt und korrigiert werden kann und damit die Genauigkeit des Meßsystems bei instationären Vorgängen noch weiter erhöht wird.

3. Anordnung zur Überwachung von Pegelgefäßen der hydrostatischen Höhenstandsmessung, gekennzeichnet dadurch, daß im Pegelgefäß mindestens eine Sonde in der Grenzschicht Wasser/ Dampf und weitere Sonden zur Ermittlung des Dampfgehaltes, in der Tiefe der Vergleichsflüssigkeit versetzt angeordnet sind, diese und ein in der Vergleichsflüssigkeit angeordneter Temperatursensor (5) mit einem Rechner (8) elektronisch in Verbindung stehen.