DE2827428C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Feststellung der Höhe des Flüssigkeistsstandes in einem Behälter, insbesondere in einem Druckbehälter.The invention relates to a device for continuous Determination of the height of the liquid level in one Containers, especially in a pressure container.
In Druckbehältern, insbesondere in Reaktordruckgefäßen ist es erforderlich, die Wasserstandshöhe im Druckbehälter festzu stellen. Es ist bekannt, sich zur Feststellung der Wasser standshöhe in Druckgefäßen der Differenzdruckmeßmethode zu bedienen.It is in pressure vessels, especially in reactor pressure vessels required to fix the water level in the pressure tank put. It is known to find water level in pressure vessels using the differential pressure measurement method serve.
Dabei wird oben und unten an das Druckgefäß ein Differenz druckmesser angeschlossen und unter Berücksichtigung von spe zifischem Gewicht und der Temperatur des Mediums die statische Füllhöhe bestimmt.There is a difference at the top and bottom of the pressure vessel pressure meter connected and taking into account spe specific weight and the temperature of the medium the static Level determined.
Tritt in dem System Dampfbildung auf, so verhindert man Meß wertverfälschungen durch Kondensatbildung in den Meßleitungen, indem man an den oberen Behälteranschluß ein Kondensations gefäß anbringt und die von dort nach unten zum Differenzdruck messer führende Leitung mit Flüssigkeit füllt. Das Maß für den Füllstand des Druckbehälters ergibt sich nun aus dem Diffe renzdruck zwischen dieser festen Flüssigkeitssäule und dem unteren Anschluß des Druckbehälters.If steam formation occurs in the system, measurement is prevented adulterated values due to the formation of condensate in the measuring lines, by placing a condensation on the upper tank connection attaches the vessel and from there down to the differential pressure knife-carrying line fills with liquid. The measure of the The fill level of the pressure vessel now results from the diffe differential pressure between this solid liquid column and the lower connection of the pressure vessel.
Dieses Verfahren hat folgende Nachteile:This method has the following disadvantages:
- 1. Die Anzeige muß temperaturkompensiert werden, da sich mit der Temperatur die Dichte der Flüssigkeit und damit die Füllstandshöhe ändert. 1. The display must be temperature compensated, because with the temperature the density of the liquid and thus the level changes.
- 2. Bei Strömung im System, zum Beispiel Zwangsumwälzung, kommt es zu einer dynamischen Komponente des Diffe renzdruckes, die den Meßwert der statischen Höhe verfälscht.2. With flow in the system, for example forced circulation, there is a dynamic component of the dif pressure, which is the measured value of the static height adulterated.
- 3. Bei Gasblasenbildung (Verdampfung) wird die Dichte ebenfalls geringer, wodurch sich die gleiche Wirkung wie unter 1 ergibt.3. When gas bubbles form (evaporation) the density also less, resulting in the same effect as shown in 1.
- 4. Die feste Vergleichssäule, die konstruktiv außerhalb des Druckbehälters angebracht ist, heizt sich nicht im gleichen Maße mit auf, dadurch entstehen Meßwertverfälschungen bei Temperaturänderungen im System.4. The fixed comparison column, the constructive outside the pressure vessel is attached, does not heat up in the same dimensions with, arise Falsification of 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 at Pressure relief through a pipe or pipe break there is a strong formation of vapor bubbles, which is a severe falsification of measured values, as described under 3. has the consequence.
- 6. Wie bei allen Analogmeßverfahren steigt der Aufwand exponentiell mit der geforderten Meßgenauigkeit.6. As with all analog measurement methods, the effort increases exponentially with the required measurement accuracy.
Es ist darüber hinaus eine Prüfeinrichtung zur Überprüfung des Schmierölstandes, insbesondere in einer Brennkraftmaschine bekannt (DE-OS 22 19 791). Diese Prüfeinrichtung besteht aus einem im Saugkanal einer Pumpe angebrachten Druckschalter und einer damit verbundenen Lampe. Saugt die Pumpe Öl an, entsteht im Saugkanal ein Druck, der den Druckschalter betätigt, welcher die Lampe aufleuchten läßt. Das Aufleuchten der Lampe signalisiert also eine ausreichende Füllstandhöhe. It is also a test facility for checking the lubricating oil level, especially in one Internal combustion engine known (DE-OS 22 19 791). These Test equipment consists of one in the suction channel of a pump attached pressure switch and a lamp connected to it. If the pump sucks in oil, pressure is created in the suction channel actuated the pressure switch which lights up the lamp leaves. The lighting up of the lamp therefore signals one sufficient fill level.
Eine solche mit einem Rohr arbeitende Prüfungseinrichtung ist nicht zur Feststellung der Wasserstandshöhe in einem Druckbehälter geeignet, da die Ansprechgenauigkeit nicht ausreichend ist. Das ist darauf zurückzuführen, daß mit einem Rohr, dessen Ende kurz über dem Flüssigkeistsspiegel endet, keine Messung mehr durchführbar ist, insbesondere keine Gasphase mehr feststellbar ist.Such a test facility is working with a pipe not to determine the water level in one Pressure vessel suitable because the response accuracy is not is sufficient. This is due to the fact that with a Tube, the end of which ends just above the liquid level, no measurement can be carried out, especially none Gas phase is more noticeable.
Hinzu kommt, daß eine druckfeste und dichte Führung eines oder mehrerer Rohre, die ja einen nennenswerten Durchmesser aufweisen, durch den Eingang des Druckbehälters auf Grund des hohen Druckes im Behälter praktisch nicht möglich ist.In addition, a pressure-tight and tight guidance of a or several pipes, which have a significant diameter have, through the entrance of the pressure vessel due to high pressure in the container is practically impossible.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Feststellung des Flüssigkeitstandes in einem Behälter zu schaffen, welche störfallfrei arbeitet und Verfälschungen der Meßwerte vermeidet, insbesondere aber auch bei Vorliegen einer Gasphase anspricht.The invention is therefore based on the object Device for determining the liquid level in one To create containers that work without accidents and Avoids falsifications of the measured values, but especially also responds when there is a gas phase.
Nach der Erfindung ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch eine Kapillare, die in den Behälter reicht und die außerhalb des Behälters in einen Raum mit niedrigerem Druck als der Druck im Behälter endet, und durch einen Drucktransmitter, der zur Messung von Durchflußschwankungen in der Kapillare zwischen dem Behälter und dem Raum mit niedrigerem Druck an die Kapillare angeschlossen ist und dessen elektrisches Ausgangssignal zu einem Aufzeichnungssystem übertragen wird.According to the invention, the device is characterized by a capillary that extends into the container and that is outside the container into a room with lower pressure than that Pressure in the tank ends, and through a pressure transmitter, for measuring flow fluctuations in the capillary between the container and the lower pressure space the capillary is connected and its electrical Output signal is transmitted to a recording system.
Dabei kann unmittelbar nach dem Austritt der Kapillare aus dem Druckbehälter die Kapillare durch einen Kühler geführt werden, um konstante Verhältnisse in der Kapillare zu erzielen; insbesondere um 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. Konstantere Verhältnisse ergeben sich aber dann, wenn dieser Kühler verwendet wird.This can be done immediately after the capillary emerges the capillary through a cooler to the pressure vessel to constant ratios in the capillary achieve; especially to achieve that flowing medium is liquid. This is essential Cooler not required; because when the Capillary from the pressure vessel naturally takes place Cooling of the medium flowing in the capillary. More constant Conditions arise when this cooler is used.
Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann die Wasserstandshöhe in einem Druckbehälter auch bei Vorliegen einer Gasphase im Flüssigkeitsspiegelbereich festgestellt werden, weil die kurz über dem Wasserspiegel endende Kapillare diese Gasphase feststellt und damit Durchflußschwankungen in der Kapillare dem Drucktransmitter übermittelt werden können.With the help of this device, the water level in a pressure vessel even in the presence of a gas phase in the Liquid level range can be determined because the short capillary ending above the water level this gas phase and thus fluctuations in the flow rate in the capillary can be transmitted to the pressure transmitter.
Reicht demzufolge die Wasserstandshöhe so weit, 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.Accordingly, the water level reaches so far that the Submerged capillary in the water, then surrender different flows and therefore different pressures than when the end 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.If several capillaries are inserted into the pressure vessel and the Then assigned capillary ends to certain water levels can adjust the different water levels be determined.
Durch diese Vorrichtung kann insbesondere auch festgestellt werden, ob in einem flüssigkeitführenden 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 device can also be used in particular whether gases are in a liquid-carrying system occur or not; because if in the liquid-carrying System gases will occur in the capillary Change the flow and therefore the pressure accordingly; these The pressure transmitter measures changes with the help of itself known means, for example electronic Display devices can be displayed.
Meßwertverfälschungen, wie sie bei den bekannten Differenz druckmeßverfahren auftreten, können bei der Verwendung einer Kapillare nicht auftreten, weil diese Arbeitsweise weitgehend unabhängig von Dichteänderungen der Flüssigkeit und von Strömungseinflüssen ist.Falsifications of measured values as they occur with the known difference pressure measurement can occur when using a Capillaries do not occur because this work largely independent of changes in density of the liquid and Influences of flow is.
Insbesondere ist aber bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Temperaturkompensation erforderlich, weil das Kapillarende einem festen räumlichen Punkt zugeordnet werden kann.In particular, however, is in the device according to the invention no temperature compensation required because that Capillary end can be assigned to a fixed spatial point can.
Mit der beschriebenen Vorrichtung können auch Leckagen in flüssigkeitführenden Systemen entdeckt werden, sofern es durch die Druckabsenkung - verursacht durch das Leck - zu einer Gasbildung kommt.With the device described, leakages in fluid handling systems can be discovered, provided it by reducing the pressure - caused by the leak - to one Gas formation is coming.
Diese Vorrichtung kann mithin auch überall dort angewendet werden, wo es darauf ankommt festzustellen, ob in einem flüssigkeitführenden System eine Gasphase auftritt oder in einem gasführenden System Flüssigkeit.This device can therefore be used anywhere there where it is important to determine whether in a liquid-carrying system a gas phase occurs or in a gas-carrying liquid system.
Die aus dem Druckbehälter herausgeführte Kapillare wird nach dem Kühler als Drosselstrecke benutzt, umThe capillary led out of the pressure vessel becomes after the cooler used as a throttle section to
- a) den Durchfluß möglichst klein zu halten unda) keep the flow as small as possible and
- b) für die Durchflußmessung einen Differenzdruck zu erzeugen.b) a differential pressure for the flow measurement produce.
Statt der langen Kapillare als Drosselstrecke kann auch eine Drossel mit kleinerem Innendurchmesser Verwendung finden. Das hat den Vorteil, daß Kapillarenmaterial gespart wird.Instead of the long capillary as a throttle section, one can Use a throttle with a smaller inner diameter. The has the advantage that capillary material is saved.
Neben der Differenzdruckmessung über eine Drossel sind auch andere bekannte Verfahren zur Durchflußmessung aufwendbar.In addition to the differential pressure measurement via a throttle are also other known methods for flow measurement can be used.
In Fig. 1 ist eine beispielsweise Ausführungsform der Vor richtung dargestellt.In Fig. 1 an example embodiment of the device is shown before.
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 herausgeführt. Die Enden der Kapillare reichen unterschiedlich weit in den Druckbehälter hinein, so daß jedem Ende einer Kapillare eine bestimmte Wasserstandshöhe zugeordnet ist.With 1 the pressure vessel is designated, in which the capillaries 2, 3 and 4 of 0.84 mm inner diameter are inserted. At 5 they are led out of the container in a pressure-resistant manner. The ends of the capillary extend to different degrees into the pressure vessel, so that a certain water level is assigned to each end of a capillary.
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 ange schlossen, welcher die Durchflußschwankungen - hervorgerufen durch unterschiedliche Wasserstandshöhen im Druckbehälter - in der an dieser Stelle immer Flüssigkeit führenden Kapillare mißt. Das elektrische Ausgangssignal dieses Drucktransmitters wird in an sich bekannter Weise einem Aufzeichnungssystem 9 zugeführt.The capillary 2 and also the remaining capillaries (not shown further) are then fed to a cooler 6 ; after the cooler, a pressure transmitter 8 is connected to the capillary at 7 , which measures the flow fluctuations - caused by different water levels in the pressure vessel - in the liquid-carrying capillary at this point. The electrical output signal of this 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 11, 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 fed to a room, for example a blow-off container 11 , in which a lower pressure prevails. Before the introduction into the blow-off container 11 , a throttle section 10 is arranged, which consists of the same capillary.
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 elektrischen Aufzeichnungsgerät mitteilt.If the water level in the pressure vessel drops, the capillary 2 will reach the area where gas (steam) is located. This changes the pressure in the capillary, which is determined with the help of the pressure transmitter, which communicates the pressure change to the electrical recording device.
Man kann mithin feststellen, welcher Wasserstand sich in dem Druckbehälter befindet.You can therefore determine which water level is in the Pressure vessel is located.
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 approximately 0.5 mm, in order to prevent solid particles from getting into the capillary, which could then lead to blockage .
An Hand der Zeichnung, Fig. 2, wird eine praktisch ausgeführte Meßanordnung erläutert.A practical measuring arrangement will be explained with reference to the drawing, FIG. 2.
In einen Naßdampferzeuger 27 wird durch eine druckfeste Durchführung 28 ein Kapillarrohr 30 bestimmter Länge und Nennweite (siehe Maßaufstellung) eingebracht. Die Kapillare führt über einen Kühler 17 und eine Drosselstrecke 18, beides mit gleicher Nennweite, gegen Atmosphäre.In a Naßdampferzeuger a capillary tube 27 is a pressure-resistant 28 30 performing certain length and nominal diameter (see Maßaufstellung) introduced. The capillary leads through a cooler 17 and a throttle section 18 , both with the same nominal size, against the atmosphere.
Die Kapillare ist an den Stellen 10 a, 11 a, 12 a, 13, 14 und 15 mit Anzapfungen versehen, die mit den Manometern 41, 42, 43, 44, 51 und 61 verbunden sind. Damit soll der Druckabbau in der Kapillare gemessen werden.The capillary is provided at taps 10 a , 11 a , 12 a , 13 , 14 and 15 with taps which are connected to the pressure gauges 41, 42, 43, 44, 51 and 61 . This is to measure the pressure drop in the capillary.
Das Wasserniveau des Dampferzeugers, das mit dem Wasserstands glas 20 überwacht werden kann, wird nun so eingestellt, daß das Kapillarende 9 a sich einmal ca. 5 cm über dem Wasser spiegel und zum anderen ca. 5 cm darunter befindet. In beiden Fällen werden die Meßwerte der Manometer 41 bis 44, 51 und 61 und des Betriebsdruckmanometers 19 des Dampferzeugers proto kolliert (siehe Meßprotokoll). The water level of the steam generator, which can be monitored with the water level glass 20 , is now set so that the capillary end 9 a is once about 5 cm above the water level and the other about 5 cm below. In both cases, the measured values of the manometers 41 to 44, 51 and 61 and the operating pressure manometer 19 of the steam generator are recorded (see measurement report).
Längen gemessen vom Kapillareneintritt 9 Length measured from capillary entry 9
9-10 20 mm 9-11 270 mm 9-12 420 mm 9- 8 600 mm 9-13 700 mm 9-142700 mm 9-153700 mm 9-168700 mm9-10 20 mm 9-11 270 mm 9-12 420 mm 9-8 600 mm 9-13 700 mm 9-142700 mm 9-153700 mm 9-168700 mm
Kapillare:Capillary:
Außendurchmesser 1,24 mm Innendurchmesser 0,84 mm Gesamtlänge8700 mmOutside diameter 1.24 mm Inner diameter 0.84 mm Overall length 8700 mm
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