DE1228621B

DE1228621B - Monitoring device for the detection of damaged pipe systems of forced flow steam generators

Info

Publication number: DE1228621B
Application number: DEB66996A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Stuermer; Borries Wolfram
Original assignee: Brown Boveri Krupp Reaktorbau GmbH
Current assignee: Brown Boveri Krupp Reaktorbau GmbH
Priority date: 1962-04-26
Filing date: 1962-04-26
Publication date: 1966-11-17
Also published as: CH420203A; GB969176A

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.Monitoring device for detecting damaged pipe systems from Forced once-through steam generators The present invention relates to a monitoring device for the detection of damaged pipe systems, preferably used in nuclear power plants Forced-through steam generators, which are divided into several pipe systems connected in parallel are, with a characteristic measurand of each pipe system in a proportional Measurement voltage transformed and with parallel connection of all voltage sources one Circuit for extreme value selection is used.

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.It is known from German Patent 1082 274 that, particularly in the case of nuclear power plants, because of the extremely high requirements for their safety, the steam generator, which z. B. can be arranged with the nuclear reactors in a common container, divided into several parallel pipe systems. This subdivision is made so that after damage to a pipe system of the arrangement (e.g. in the event of a ruptured pipe), the undamaged part of the steam generator can continue to take over cooling after the damaged part has been switched off. Furthermore, such an arrangement has the advantage that the amount of water that passes from the steam generator into the medium heating the steam generator as a result of the damage is lower. In addition, it is easier to localize the damage. Is z. If, for example, the steam generator of a high-temperature nuclear reactor is divided into four parallel pipe systems, these pipe systems are operated with the same pressure and the same flow rate. In the event of a ruptured pipe, three of the four pipe systems can take over the emergency cooling while the damaged pipe system is switched off. Damage to one pipe system can be determined by the fact that the pressure in the inlet header of the damaged pipe system and also the flow in this pipe system decrease compared to the values of the other three pipe systems. If the steam generator is an arrangement based on the forced flow principle, there is a requirement that the flow rate must not fall below a certain minimum value.

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.From the Swiss patent 356 475 there is already a monitoring device for a once-through steam generator with several pipe systems arranged in parallel known, in which attached to several of the pipe systems electrical temperature measuring devices and a locking device consisting of electrical locking devices is available is that only the transmission of the measurement signal of the instantaneous highest temperature measuring organ causes. The temperatures associated with the respective pipe systems are converted into proportional measurement voltages, among which by means of the. Blocking device an extreme value selection is made. There are in the said Swiss patent specification describes a number of exemplary embodiments, which have in common that they all like a variety of electrical components Resistors, transformers, rectifiers and the like that make up the circuits make it very confusing. The more components are used in a circuit, the greater is the risk that a component will be damaged, d. i.e., the reliability the monitoring device over longer periods of time is in question.

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.The present invention has therefore set itself the task of providing a Specify monitoring device of the type described above, in which the deformation a characteristic measured variable of each pipe system into a proportional measuring voltage and the extreme value selection is made with as few electrical components as possible and which therefore works reliably.

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.According to the invention, this object is achieved in that the measuring voltage sources are each connected in series with diodes and each form a measuring branch with these, with high-resistance measuring instruments parallel to the individual diodes that the Measuring branches are connected in parallel, with the voltage in the damaged pipe system assigned measuring branch as negative bias voltage on the diodes of the correct measuring branches and that the parallel-connected measuring branches with another measuring instrument are bridged, at which the voltage of the faulty measuring branch can be read. as characteristic measured variable can, for. B. the pressure or the flow rate in the individual Pipe systems are used. If this size changes in one of the pipe systems Damage to this system will also affect the voltage of the voltage source changes. The associated diode, which is switched in the forward direction, forms a negligible resistance. But this is the voltage of the voltage source in the damaged pipe system as a negative bias on the diodes of the undamaged Pipe systems and their measuring instruments only show the differential voltage between the voltage in the faulty measuring branch and that in the faultless measuring branches at. The further measuring instrument bridging all measuring branches then delivers the absolute value the voltage in the faulty measuring branch. There is thus the possibility of determine the damage to one or more pipe systems and their size determine.

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.The main advantage of the invention is that the monitoring made of pipe systems with a small number of electrical components can become what once serves the security and reliability of the facility and on the other hand has a favorable effect on the cost of the facility. To the automatic Shutting down a damaged pipe system can according to a development of the Invention in connection with the measuring instruments known limit value switches be coupled, which emits a warning signal when an adjustable limit value is reached trigger and, if necessary, initiate shutdown processes automatically.

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.In Fig. 1 is the measuring arrangement of the monitoring device according to the invention shown as a circuit diagram. Here is an example of a division of the steam generator chosen in four individual pipe systems. Four readings, e.g. B. pressure or flow of the four steam generator systems are available as four independent variable voltage sources Q1, Q2, Q, and Q4 switched.

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.With these four diodes D1, D2, D3 and D4 are in series. The series connections the voltage sources Q1, Q2, Q3, Q4 with the diodes Dl, D2, D3, D4 are with each other connected in parallel, and this parallel connection is made by a measuring instrument J5 bridged, while parallel to the diodes Dl, D2, D3, D4 further voltmeters J1, J2, J3, J4 are arranged, which are high resistance.

Es soll nun ein Störungsfall im Rohrsystem 4 angenommen werden.A malfunction in the pipe system 4 should now be assumed.

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.The voltage at the voltage sources Q1, Q2, Q3 should each be 10 V, at Q4 due to the change in the measured variable, however, amount to 40 V. The diode D4 is forward switched and thus forms a negligibly small resistance, the one vanishing Voltage display on measuring instrument J4 connected in parallel. So lies but the voltage of the voltage source Q4, i.e. H. 40 V, as negative bias the diodes Dl, D2, D3, so that the measuring instruments connected in parallel iv J2, 1, only the differential voltage in each case, i.e. H. 30 V, can display. The absolute value the voltage in the faulty measuring branch (40 V) is determined by the measuring instrument J5 displayed. So while the diode D4 is operated in the forward direction, lie the remaining diodes Dl, D2, D3 in the reverse direction; their resistance goes to infinity, while the resistance of the forward-biased diode D4 almost disappears. There is thus the possibility of the deviation of the voltage values of an or determine several pipe systems and thus the fault location according to size and location to investigate.

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.In Fig. 2 is another device according to the invention having a Selection circuit for three parallel measuring circuits shown. One recognizes pressure gauges Pp P2, P3, which corresponding mechanical manipulated variables Ml, M2, M3 to the grinder the potentiometer connected in parallel to a voltage source. These Potentiometers are to be seen as variable voltage sources Q1, Q2, Qs. The other Processing of the electrical measured quantities corresponds to FIG. 1. Here, however, are additional known per se in connection with the electrical measuring instruments J1, J2, 1, and J4 Limit switches S1, S2, S3, S4 are arranged, which (when the set Limit value) trigger a warning signal optically and / or acoustically.

Claims

Claims: 1. Monitoring device for detecting damaged pipe systems of forced-flow steam generators, preferably used in nuclear power plants, which are subdivided into several pipe systems connected in parallel, a characteristic measured variable of each pipe system being converted into a proportional measurement voltage and a circuit for extreme value selection being used with all voltage sources connected in parallel, thereby characterized in that the voltage sources (Q1, Q2, Q3, Q4) are each connected in series with diodes (Dl, D2, D3, D4) and each form a measuring branch with these, with high-resistance measuring instruments (il, J2, J3, J4) parallel to the individual diodes (Dl, D2, D3, D4), that the measuring branches are connected in parallel, the voltage in the measuring branch assigned to the damaged pipe system being applied as a negative bias voltage to the diodes of the correct measuring branches, and that the measuring branches connected in parallel with another measuring instrument (J5) bridged sin d, from which the voltage of the faulty measuring branch can be read.

2. Monitoring device according to claim 1, characterized in that in connection with the measuring instruments (J1, J2, 4 14) known limit value switches (S1, S2, S3, S4) are arranged which trigger a warning signal when an adjustable limit value is reached. Considered publications: German Patent Specifications No. 871966, 1082 274; Swiss patent specification No. 356 475.