DE1228621B - UEberwachungseinrichtung zum Feststellen beschaedigter Rohrsysteme von Zwangdurchlauf-Dampferzeugern - Google Patents

Description

• Überwachungseinrichtung zum Feststellen beschädigter Rohrsysteme von Zwangdurchlauf-Dampferzeugern Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungseinrichtung zum Feststellen beschädigter Rohrsysteme von vorzugsweise in Kernkraftwerken verwendeten Zwangdurchlauf-Dampferzeugern, die in mehrere parallelgeschaltete Rohrsysteme unterteilt sind, wobei eine charakteristische Meßgröße jedes Rohrsystems in eine proportionale Meßspannung umgeformt und unter Parallelschaltung sämtlicher Spannungsquellen eine Schaltung zur Extremwertauswahl verwendet ist.
• Es ist aus der deutschen Patentschrift 1082 274 bekannt, daß man insbesondere bei Kernkraftwerken wegen der extrem hohen Anforderungen an deren Sicherheit die Dampferzeuger, die z. B. mit den Kernreaktoren in einem gemeinsamen Behälter angeordnet sein können, in mehrere parallele Rohrsysteme unterteilt. Diese Unterteilung wird vorgenommen, damit nach einem Schaden an einem Rohrsystem der Anordnung (z. B. bei einem Rohrreißer) der unbeschädigte Teil des Dampferzeugers nach dem Abschalten des beschädigten Teiles die Kühlung weiter übernehmen kann. Ferner hat eine solche Anordnung den Vorteil, daß die Wassermenge, die infolge des Schadens aus dem Dampferzeuger in das den Dampferzeuger beheizende Medium übertritt, geringer ist. Außerdem ist eine leichtere Lokalisierung des Schadens möglich. Ist z. B. der Dampferzeuger eines Hochtemperatur-Kernreaktors in vier parallele Rohrsysteme unterteilt, so werden diese Rohrsysteme mit gleichem Druck und gleichem Durchfluß betrieben. Bei einem Rohrreißer können drei der vier Rohrsysteme die Notkühlung übernehmen, während das beschädigte Rohrsystem abgeschaltet wird. Die Beschädigung des einen Rohrsystems kann dadurch festgestellt werden, daß der Druck im Eintrittssammler des beschädigten Rohrsystems und auch der Durchfluß in diesem Rohrsystem gegenüber den Werten der anderen drei Rohrsysteme absinken. Handelt es sich bei dem Dampferzeuger um eine Anordnung nach dem Zwangdurchlaufprinzip, so besteht die Forderung, daß der Durchfluß einen bestimmten Mindestwert nicht unterschreiten darf.
• Aus der schweizerischen Patentschrift 356 475 ist bereits eine Überwachungseinrichtung für einen Zwangdurchlauf-Dampferzeuger mit mehreren parallel angeordneten Rohrsystemen bekannt, bei der an mehreren der Rohrsysteme elektrische Temperaturmeßorgane angebracht sind und eine aus elektrischen Sperrorganen bestehende Sperrvorrichtung vorhanden ist, die nur die Übertragung des Meßsignals des die augenblicklich höchste Temperatur messenden Organs bewirkt. Die zu den jeweiligen Rohrsystemen gehörigen Temperaturen werden dabei in proportionale Meßspannungen umgeformt, unter denen mittels der. Sperrvorrichtung eine Extremwertauswahl vorgenommen wird. Es sind in der genannten schweizerischen Patentschrift eine Reihe von Ausführungsbeispielen beschrieben, denen gemeinsam ist, daß sie alle eine Vielzahl von elektrischen Bauelementen wie Widerstände, Transformatoren, Gleichrichter u. dgl. aufweisen, die die Schaltungen sehr unübersichtlich machen. Je mehr Bauteile in einer Schaltung verwendet werden, um so größe ist die Gefahr, daß ein Bauteil schadhaft wird, d. h., die Zuverlässigkeit der Überwachungseinrichtung über längere Zeiträume ist in Frage gestellt.
• Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gesetzt, eine Überwachungseinrichtung der oben beschriebenen Art anzugeben, bei der die Umformung einer charakteristischen Meßgröße jedes Rohrsystems in eine proportionale Meßspannung und die Extremwertauswahl mit möglichst wenigen elektrischen Bauelementen vorgenommen wird und die daher zuverlässig arbeitet.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßspannungsquellen jeweils in Reihe mit Dioden geschaltet sind und mit diesen je eine Meßzweig bilden, wobei hochohmige Meßinstrumente parallel zu den einzelnen Dioden liegen, daß die Meßzweige parallel geschaltet sind, wobei die Spannung in dem dem beschädigten Rohrsystem zugeordneten Meßzweig als negative Vorspannung an den Dioden der einwandfreien Meßzweige liegt, und daß die parallelgeschalteten Meßzweige mit einem weiteren Meßinstrument überbrückt sind, an dem die Spannung des fehlerbehafteten Meßzweiges ablesbar ist. Als charakteristische Meßgröße kann z. B. der Druck oder die Durchflußmenge in den einzelnen Rohrsystemen benutzt werden. Ändert sich diese Größe in einem der Rohrsysteme durch Beschädigung dieses Systems, so wird auch die Spannung der betreffenden Spannungsquelle verändert. Die zugehörige Diode, die in Durchlaßrichtung geschaltet ist, bildet einen verschwindend geringen Widerstand. Damit liegt aber die Spannung der Spannungsquelle in dem beschädigten Rohrsystem als negative Vorspannung an den Dioden der unbeschädigten Rohrsysteme, und deren Meßinstrumente zeigen jeweils nur die Differenzspannung zwischen der Spannung im fehlerbehafteten Meßzweig und derjenigen in den einwandfreien Meßzweigen an. Das alle Meßzweige überbrückende weitere Meßinstrument liefert dann den Absolutwert der Spannung in dem fehlerbehafteten Meßzweig. Es ergibt sich somit die Möglichkeit, die Beschädigung eines oder mehrerer Rohrsysteme festzustellen und deren Größe zu ermitteln.
• Der Vorteil der Erfindung liegt vor allem darin, daß die Überwachung von Rohrsystemen mit einer geringen Anzahl von elektrischen Bauelementen vorgenommen werden kann, was einmal der Sicherheit und Zuverlässigkeit der Einrichtung dient und sich zum anderen günstig auf die Kosten der Einrichtung auswirkt. Zur automatischen Abschaltung eines beschädigten Rohrsystems können gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in Verbindung mit den MeßiDstrumenten an sich bekannte Grenzwertschalter gekoppelt sein, die bei Erreichen eines einstellbaren Grenzwertes ein Warnsignal auslösen und gegebenenfalls selbsttätig Abschaltvorgänge einleiten.
• In F i g. 1 ist die Meßanordnung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung als Schaltbild dargestellt. Hierbei ist als Beispiel eine Aufteilung des Dampferzeugers in vier einzelne Rohrsysteme gewählt. Vier Meßwerte, z. B. Druck oder Durchfluß der vier Dampferzeugersysteme, sind als vier unabhängige variable Spannungsquellen Q1, Q2, Q, und Q4 geschaltet.
• Mit diesen liegen vier Dioden Dl, D2, D3 und D4 in Reihe. Die Reihenschaltungen der Spannungsquellen Q1, Q2, Q3, Q4 mit den Dioden Dl, D2, D3, D4 sind untereinander parallel geschaltet, und diese Parallelschaltung wird durch ein Meßinstrument J5 überbrückt, während parallel zu den Dioden Dl, D2, D3, D4 weitere Spannungsmesser J1, J2, J3, J4 angeordnet sind, die hochohmig sind.
• Es soll nun ein Störungsfall im Rohrsystem 4 angenommen werden.
• Die Spannung an den Spannungsquellen Q1, Q2, Q3 soll je 10 V, an Q4 durch die Veränderung der Meßgröße jedoch 40 V betragen. Die Diode D4 ist in Durchlaßrichtung geschaltet und bildet somit einen verschwindend geringen Widerstand, dem eine verschwindende Spannungsanzeige am parallelgeschalteten Meßinstrument J4 entspricht. Damit liegt aber die Spannung der Spannungsquelle Q4, d. h. 40 V, als negative Vorspannung an den Dioden Dl, D2, D3, so daß die parallelgeschalteten Meßinstrumente iv J2, 1, jeweils nur die Differenzspannung, d. h. 30 V, anzeigen können. Der Absolutwert der Spannung in dem fehlerbehafteten Meßzweig (40 V) wird durch das Meßinstrument J5 angezeigt. Während also die Diode D4 in Durchlaßrichtung betrieben wird, liegen die übrigen Dioden Dl, D2, D3 in Sperrichtung; ihr Widerstand geht damit gegen Unendlich, während der Widerstand der in Durchlaßrichtung betriebenen Diode D4 nahezu verschwindet. Es ergibt sich somit die Möglichkeit, die Abweichung der Spannungswerte eines oder mehrerer Rohrsysteme festzustellen und damit die Fehlerstelle nach Größe und Lage zu ermitteln.
• In F i g. 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Einrichtung mit einer Auswahlschaltung für drei parallele Meßkreise dargestellt. Man erkennt Druckmeßgeräte Pp P2, P3, welche entsprechende mechanische Stellgrößen Ml, M2, M3 an die Schleifer der an einer Spannungsquelle parallelgeschalteten Potentiometer übertragen. Diese Potentiometer sind als variable Spannungsquellen Q1, Q2, Qs anzusehen. Die weitere Verarbeitung der elekrischen Meßgrößen entspricht F i g. 1. Hier sind jedoch zusätzlich in Verbindung mit den elektrischen Meßinstrumenten J1, J2, 1, und J4 an sich bekannte Grenzwertschalter S1, S2, S3, S4 angeordnet, welche (bei Erreichung des eingestellten Grenzwertes) ein Warnsignal optisch und/oder akustisch auslösen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Überwachungseinrichtung zum Feststellen beschädigter Rohrsysteme von vorzugsweise in Kernkraftwerken verwendeten Zwangdurchlauf-Dampferzeugern, die in mehrere parallelgeschaltete Rohrsysteme unterteilt sind, wobei eine charakteristische Meßgröße jedes Rohrsystems in eine proportionale Meßspannung umgeformt und unter Parallelschaltung sämtlicher Spannungsquellen eine Schaltung zur Extremwertauswahl verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) jeweils in Reihe mit Dioden (Dl, D2, D3, D4) geschaltet sind und mit diesen je einen Meßzweig bilden, wobei hochohmige Meßinstrumente (il, J2, J3, J4) parallel zu den einzelnen Dioden (Dl, D2, D3, D4) liegen, daß die Meßzweige parallel geschaltet sind, wobei die Spannung in dem dem beschädigten Rohrsystem zugeordneten Meßzweig als negative Vorspannung an den Dioden der einwandfreien Meßzweige liegt, und daß die parallelgeschalteten Meßzweige mit einem weiteren Meßinstrument (J5) überbrückt sind, an dem die Spannung des fehlerbehafteten Meßzweiges ablesbar ist.
2. 2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit den Meßinstrumenten (J1, J2, 4 14) an sich bekannte Grenzwertschalter (S1, S2, S3, S4) angeordnet sind, die bei Erreichen eines einstellbaren Grenzwertes ein Warnsignal auslösen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 871966, 1082 274; schweizerische Patentschrift Nr. 356 475.