DE2827428A1 - Liquid or gas detection esp. liq. level detection in reactor vessel - with capillary tubes from vessel leading to external pressure meters - Google Patents
Liquid or gas detection esp. liq. level detection in reactor vessel - with capillary tubes from vessel leading to external pressure metersInfo
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Abstract
Description
"Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung einer"Method and device for determining a
Flüssigkeits- oder Gasphase in flüssigkeitführenden Systemen. Liquid or gas phase in liquid-carrying systems.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Feststellung einer Flüssigkeits- oder Gasphase in fldssigkeitführenden Systemen oder eine Flüssigkeits- oder Gasphase in gasführenden Systemen, insbesondere zur Feststellung der Wasserstandshöhe eines Druckbehälters.The invention relates to a method and an apparatus for continuous Determination of a liquid or gas phase in liquid-carrying systems or a liquid or gas phase in gas-carrying systems, in particular for Determination of the water level in a pressure vessel.
In Druckbehältern, insbesondere in Reaktordruckgefäßen ist es erforderlich, die Wasserstandshöhe im Druckbehälter festzustellen. Es ist bekannt, sich zur Feststellung der Wasserstandshöhe in Druckgefäßen der Differenzdruckmeßmethode zu bedienen.In pressure vessels, especially in reactor pressure vessels, it is necessary determine the water level in the pressure vessel. It is known to be for the finding the water level in pressure vessels to use the differential pressure measurement method.
Dabei wird oben und unten an das Druckgefäß ein Differenzdruckmesser angeschlossen und unter Berücksichtigung von spezifischem Gewicht und der Temperatur des Mediums die statische Füllhöhe bestimmt.A differential pressure meter is attached to the top and bottom of the pressure vessel connected and taking into account the specific weight and the temperature of the medium determines the static fill level.
Tritt in dem System Dampfbildung auf, so verhindert man Meßwertverfälschung durch Kondensatbildung in den Meßleitungen indem man an den oberen Behälteranschluß ein Kondensationsgefäß anbringt und die von dort nach unten zum Differenzdruckmesser führende Leitung mit Flüssigkeit fällt. Das Maß für den Füllstand des Druckbehälters ergibt sich nun aus dem Differenzdruck zwischen dieser festen Flüssigkeitssäule und dem unteren Anschluß des Druckbehälters.If steam formation occurs in the system, falsification of the measured values is prevented due to the formation of condensation in the measuring lines by touching the upper container connection attaches a condensation vessel and from there down to the differential pressure meter leading line with liquid falls. The measure for the filling level of the pressure vessel now results from the differential pressure between this solid column of liquid and the lower connection of the pressure vessel.
Dieses Verfahren hat folgende Nachteile: 1. Die Anzeige muß temperaturkompensiert werden1 da sich mit der Temperatur die Dichte der Flüssigkeit und damit die Füllstandshöhe ändert.This method has the following disadvantages: 1. The display must be temperature-compensated because the temperature changes with the density of the liquid and thus the level changes.
2. Bei Strömung im System, zum Beispiel Zwangsumwälzung, kommt es zu einer dynamischen Komponentvdes Differenzdruckes, die den Meßwert der statischen Höhe verfälscht.2. If there is a flow in the system, for example forced circulation, it occurs to a dynamic component of the differential pressure, which is the measured value of the static Height falsified.
3. Bei Gasblasenbildung (Verdampfung) wird die Dichte ebenfalls geringer, gleiche Wirkung wie unter 1.3. When gas bubbles form (evaporation), the density is also lower, same effect as under 1.
4. Die feste Vergleichssäule, die konstruktiv außerhalb des Druckbehälters angebracht ist, heizt sich nicht im gleichen Maße mit auf, dadurch Meßwertverfälschung bei Temperaturänderung im System.4. The fixed comparison column, which is structurally outside the pressure vessel is attached, does not heat up to the same extent, thus falsifying the measured values when the temperature changes in the system.
5. Das Verfahren ist nicht störfallfest, zum Beispiel bei Druckentlastung durch einen Stutzen- oder Rohrbruch kommt es zur starken Dampfblasenbildung, was eine starke Meßwertverfälschung, wie unter 3. beschrieben, zur Folge hat.5. The process is not accident-proof, for example when relieving pressure A broken nozzle or pipe can lead to strong vapor bubbles, what results in a strong falsification of the measured values, as described under 3.
6. Wie bei allen Analogmeßverfahren steigt der Aufwand exponentiell mit der geforderten Meßgenauigkeit.6. As with all analog measuring methods, the effort increases exponentially with the required measuring accuracy.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Feststellung einer Flüssigkeits-oder Gasphase in flüssigkeitführenden Systemen oder einer Flüssigkeits- oder Gasphase in gasführenden Systemen, insbesondere zur Feststellung der Wasserstandshöhe eines Druckbehälters zu schaffen, welche einerseits störfallfest arbeitet und andererseits Verfälschungen der Meßwerte vermeidet.The invention is based on the object of a method for continuous Determination of a liquid or gas phase in liquid-carrying systems or a liquid or gas phase in gas-carrying systems, especially for detection to create the water level of a pressure vessel, which on the one hand is accident-proof works and on the other hand avoids falsification of the measured values.
Nach der Erfindung ist das Verfahren gekennzeichnet durch die Verwendung eines oder mehrerer in das Flüssigkeitssystem, insbesondere den Druckbehälter reichender Kapillare, welche außerhalb des flüssigkeitführenden Systems, insbesondere des Druckbehälters in einen Raum mit niedrigeren Druck als der Druck im flüssigkeitführenden System bzw. im Druckbehälter enden, wobei die zum Beispiel mit Hilfe von Differenzdruckmessung gemessenen Durchflußschwankungen in der Kapillare einem Drucktransmitter übermittelt werden, dessen elektrisches Ausgangssignal in an sich bekannter Weise einem Aufzeichnungssystem übertragen wird.According to the invention, the method is characterized by the use one or more reaching into the fluid system, in particular the pressure vessel Capillary, which is outside the liquid-carrying system, in particular the pressure vessel in a room with a lower pressure than the pressure in the liquid-carrying system or end in the pressure vessel, for example with the help of differential pressure measurement measured flow fluctuations in the capillary transmitted to a pressure transmitter be, whose electrical output signal in a known manner to a recording system is transmitted.
Dabei kann unmittelbar nach dem Austritt der Kapillare aus dem flüssigkeitführenden System, insbesondere dem Druckbehälter die Kapillare durch einen Kühler geführt werden, um konstante Verhältnisse in der Kapillare zu erzielen; insbesondere zu erreichen, daß das durchströmende Medium flüssig ist. Unbedingt ist dieser Kühler aber nicht erforderlich; denn beim Austritt der Kapillare aus dem Druckbehälter erfolgt naturgemäß eine Kühlung des in der Kapillare strömenden Mediums.Immediately after the capillary emerges from the liquid-carrying System, in particular the pressure vessel, the capillary passed through a cooler in order to achieve constant conditions in the capillary; especially to achieve that the medium flowing through is liquid. This cooler is an absolute must but not required; because when the capillary emerges from the pressure vessel The medium flowing in the capillary is naturally cooled.
Konstantere Verhältnisse ergeben sich aber dann, wenn dieser Kühler verwendet wird.But more constant conditions result when this cooler is used.
Durch dieses Verfahren kann mithin festgestellt werden, ob in einem flüssigkeit führenden System Gase auftreten oder nicht; denn wenn in dem flüssigkeitführenden System Gase auftreten, wird sich in der Kapillare der Durchfluß und damit der Druck entsprechend ändern; diese Änderungen mißt der Drucktransmitter, die mit Hilfe an sich bekannter Mittel, zum Beispiel elektronischen Anzeigevorrichtungen dargestellt werden können.This method can therefore be used to determine whether a liquid-carrying system gases occur or not; because if in the liquid-carrying System gasses will occur in the capillary of the Flow and thus change the pressure accordingly; the pressure transmitter measures these changes, by means of means known per se, for example electronic display devices can be represented.
Meßwertverfälschungen, wie sie bei den bekannten Differenzdruckmeßverfahren auftreten, können bei der Verwendung einer Kapillare nicht auftreten, weil das Verfahren weitgehend unabhängig von Dichteänderungen der Flüssigkeit und Strömungseinflüssen ist.Falsification of measured values, as is the case with the known differential pressure measurement methods occur when using a capillary can not occur because the procedure largely independent of changes in density of the liquid and flow influences is.
Insbesondere ist aber bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Temperaturkompensation erforderlich, weil das Kapillarende einem festen räumlichen Punkt zugeordnet werden kann.In particular, however, there is no temperature compensation in the method according to the invention required because the capillary end can be assigned to a fixed spatial point can.
Mit Hilfe dieses Verfahrens kann insbesondere die Wasserstandshöhe in einem Druckbehälter festgestellt werden, wenn eine Kapillare in den Druckbehälter hineinreicht. Reicht die Wasserstandshöhe soweit, daß die Kapillare noch in das Wasser eintaucht, dann ergeben sich andere Durchflüsse und damit andere Drücke, als wenn das Ende der Kapillare außerhalb des Wasserspiegels liegt.With the help of this method, in particular, the water level can be detected in a pressure vessel when a capillary is in the pressure vessel reaches in. Does the water level reach so far that the capillary is still in the Water is immersed, then there are other flows and thus other pressures, as if the end of the capillary is outside the water level.
Werden mehrere Kapillare in das Druckgefäß eingeführt und die Kapillarenden bestimmten Wasserstandshöhen zugeordnet, dann können auf diese Weise die verschiedenen Wasserstandshöhen festgestellt werden.Several capillaries are inserted into the pressure vessel and the capillary ends assigned to certain water levels, then in this way the various Water levels are determined.
Mit dem beschriebenen Verfahren können auch Leckagen in flüssigkeitführenden Systemen entdeckt werden, sofern es durch die Druckabsendung - verursacht durch das Leck - zu einer Gasbildung kommt.With the method described, leaks in liquid-carrying Systems are discovered, provided it is caused by the print submission - caused by the leak - gas formation occurs.
Dieses Verfahren kann mithin überall dort angewendet werden, wo es darauf ankommt festzustellen, ob in einem flüssigkeitführenden System eine Gasphase auftritt oder in einem gasführenden System Flüssigkeit.This method can therefore be used wherever it is it is important to determine whether there is a gas phase in a liquid-carrying system occurs or liquid in a gas-carrying system.
Die aus dem flüssigkeitführenden System, insbesondere dem Druckbehälter herausgeführte Kapillare wird nach dem Kühler als Drosselstrecke benutzt um a) den Durchfluß möglichst klein zu halten und b) für die Durchflußmessung einen Differenzdruck zu erzeugen.Those from the fluid-carrying system, especially the pressure vessel Leading out capillary is used after the cooler as a throttle section around a) the To keep the flow as small as possible and b) a differential pressure for the flow measurement to create.
Statt der langen Kapillare als Drosselstrecke kann auch eine Drossel mit kleinerem Innendurchmesser Verwendung finden. Das hat den Vorteil, daß Eapillarenmaterial gespart wird.Instead of the long capillary as a throttle section, a throttle can also be used find use with a smaller inner diameter. This has the advantage that Eapillary material is saved.
Neben der Differenzdruckmessung über eine Drossel sind auch andere bekannte Verfahren zur DurchfluMamessung anwendbar.In addition to the differential pressure measurement via a throttle, there are also others known methods for flow measurement can be used.
Anhand der Zeichnung, Fig. i, soll das Verfahren näher erläutert werden, wobei ledizich beispielsweise als flüssigkeitführendes System ein Druckbehälter dargestellt ist.The method is to be explained in more detail with the aid of the drawing, FIG. where only, for example, a pressure vessel as the fluid-carrying system is shown.
Mit 1 ist der Druckbehälter bezeichnet, in den die Kapillare 2, 3 und 4 von 0,84 mm Innendurchmesser eingeführt sind. Sie sind bei 5 druckfest aus dem Behälter herausgefahrt. Die Enden der Kapillare reichen unterschiedlich weit in den Druckbehälter hinein, so daß jedem Ende der Kapillare eine bestimmte Wasserstandshöhe zugeordnet ist.1 with the pressure vessel is designated, in which the capillary 2, 3 and 4 of 0.84 mm in inner diameter are inserted. They are flameproof at 5 moved out of the container. The ends of the capillary reach different distances into the pressure vessel, so that each end of the capillary has a certain water level assigned.
Die Kapillare 2 und auch die übrigen Kapillare (nicht weiter dargestellt), werden dann einem Kühler 6 zugeführt; nach dem Kühler ist an die Kapillare bei 7 ein Drucktransmitter 8 angeschlossen, welcher die Durchflußschwankungen in der an dieser Stelle immer Flüssigkeit führenden Kapillare - hervorgerufen durch unterschiedliche Wasserstandshöhe im Druckbehälter - mißt. Das elektrische Ausgangssignal dieses Drucktransmitters wird in an sich bekannter Weise einem Aufzeichnungssystem 9 zugeführt.The capillary 2 and also the remaining capillary (not shown further), are then fed to a cooler 6; after the cooler is on the capillary at 7 a pressure transmitter 8 connected, which the flow fluctuations in the on capillary always carrying liquid at this point - caused by different Water level in the pressure vessel - measures. The electrical output signal this The pressure transmitter is fed to a recording system 9 in a manner known per se.
Die Kapillare werden dann einem Raum, zum Beispiel einem Abblasebehälter il, in welchem ein niedrigerer Druck herrscht, zugeführt. Vor der Einführung in den Abblasebehälter 11 ist eine Drosselstrecke 10 angeordnet, die aus gleicher Kapillare besteht.The capillary is then placed in a space, for example a blow-off container il, in which there is a lower pressure, supplied. Before introducing the the blow-off container 11 is a throttle section 10 is arranged, which consists of the same capillary consists.
Sinkt der Wasserstand im Druckbehälter ab, dann wird die Kapillare 2 in den Bereich gelangen, wo sich Gas (Dampf) befindet. Dadurch ändert sich der Druck in der Kapillare, was mit Hilfe des Drucktransmitters festgestellt wird, der die Druckänderung dem elektronischen Aufzeichnungsgerät mitteilt. Man kann mithin feststellen, welcher !iasscrstand sich in dem Druckbehälter befindet.If the water level in the pressure vessel drops, the capillary will 2 get into the area where there is gas (steam). This changes the Pressure in the capillary, which is determined with the help of the pressure transmitter, the notifies the change in pressure to the electronic recorder. So you can determine which liquid is in the pressure vessel.
Um die Kapillarenden im Druckbehälter kann ein Schutzrohr 12 angeordnet sein, welches entsprechend kleine Bohrungen oder Schlitze, zum Beispiel von ca. 0,5 mm aufweist, damit verhindert wird, daß feste Teilchen in die Kapillare gelangen können, was dann zu einer Verstopfung führen könnte.A protective tube 12 can be arranged around the capillary ends in the pressure vessel which has correspondingly small bores or slots, for example of approx. 0.5 mm to prevent solid particles from getting into the capillary which could lead to constipation.
Anhand der Zeichnung, Fig. 2, wird eine praktisch ausgeführte Meßanordnung erläutert.With reference to the drawing, Fig. 2, a practically executed measuring arrangement explained.
Ver suchsbe schreibung In einen Naßdampferzeuger 27 wird durch eine druckfeste Durchfiihrung 28 cin Kapillarrohr 30 bestimmter Länge und Nennweite ( siehe Maßaufstellung) eingebracht. Die Kapillare führt über einen Kühler 17 und eine Drosselstreclfc 18, beides mit gleicher Nennweite, gegen Atmosphäre.Ver suchsbe description In a wet steam generator 27 is through a pressure-resistant leadthrough 28 in a capillary tube 30 of a certain length and nominal width ( see dimensional list). The capillary leads over a cooler 17 and a throttle section 18, both with the same nominal width, against the atmosphere.
Die Kapillare ist an den Stellen 10a, lla, 12a, i.3, 14 und 15 mit Anzapfungen versehen, die mit den Manometern 41, L2, 43, 4, 51 und 61 verbunden sind.The capillary is at the points 10a, 11a, 12a, i.3, 14 and 15 with Taps are provided which are connected to the pressure gauges 41, L2, 43, 4, 51 and 61 are.
Damit soll der Druckabbau in der Kapillare gemessen werden.This is used to measure the pressure reduction in the capillary.
Das Wasserniveau des Dampferzeugers, das mit dem Wassertandsglas 20 überwacht werden kann, wird nun so eingestellt, daß das Kapillarende 9a sich einmal ca. 5cm über dem Wasserspiegel und zum anderen ca. 5cm darunter befindet. In beiden Fällen werden die Meßwerte der Manometer 41 bis 44, 51 und 61 und des Betriebsdruclgnanometers 19 des Dampferzeugers protnkolliert ( siehe Meßprotokoll).The water level of the steam generator that is connected to the water jar 20 can be monitored, is now set so that the capillary end 9a is once about 5cm above the water level and on the other hand about 5cm below it. In both Cases are the readings of manometers 41 to 44, 51 and 61 and the operating pressure manometer 19 of the steam generator is logged (see measurement report).
Maß aufstellung Längen gemessen vom Kapillareneintritt 9 9 - 10 :
20 mm 9 - 11 : 270 mm 9 - 12 : 420 mm 9 - 8 : 600 mm 9 - 13 : 700 mm 9 - 14 : 2700
mm 9 - 15 : 3700 mm 9 - 16 : 8700 mm Kapillare: Außendurchmesser 1,24 mm Innendurchmesser
0,84 mm Gesamtlänge 8700 mm Meßprotokoll Druck Drücke der Anzapfstellen Bemerkungen
Dampferzeuger (bar) (bar)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2827428C2 (en) | 1988-12-29 |
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