CS272903B1

CS272903B1 - System of heat exchanger's especially of steam generator's tubes

Info

Publication number: CS272903B1
Application number: CS581488A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Ing Csc Matal; Josef Straka; Zdenek Ing Tomas; Pavel Ing Klimes; Miroslav Rndr Kawalec; Jindrich Ing Gratza
Original assignee: Matal Oldrich; Josef Straka; Tomas Zdenek; Pavel Ing Klimes; Miroslav Rndr Kawalec; Jindrich Ing Gratza
Priority date: 1988-08-29
Filing date: 1988-08-29
Publication date: 1991-02-12
Also published as: CS581488A1

Abstract

The solution concerns the set of surveillance pipes (4) of the heat exchanger, especially of the steam generator, for status monitoring and evaluation of its pipe bundle. The set consists of two flat carriers (1), which are clamped by at least two clamps (3) and equipped, at least at one end, with the front element (2), to which at least two surveillance pipes (4) are attached in the plane parallel with the plane of the flat carriers (1), while the pitch of the surveillance pipes (4) is identical with the pitch of the pipes being in the pipe bundle (10) in the same direction. The working substances, with the density proportional to the ratios of operational pressures and temperatures of heat carriers, are located in the inner space (5) of the surveillance pipes (4), which is side-limited in relation to the surveillance pipes (4) with the tightly and compressively fixedly clamped bottoms (6). The surveillance pipes (4) are made of the same material as the heat transfer pipes of the exchanger with the identical diameters and radii of the bend and, in the identical pitches, lead into locations of the heat exchanger with increased concentration of operational impurities, which are exposed to the action-effects, which are in time and intensity very close to the combined action-effect of the pipe bundle of the exchanger.<IMAGE>

Description

' Vynález se týká sestavy sVědačných trubek; zejména parního generátoru.The invention relates to a test tube assembly; especially a steam generator.

U některých výměníků tepla, ke kterým patři i horizontální parní generátory; užívané na jaderných elektrárnách s vodovodním reaktorem typu WER/ Je trubkový svazek řešen jako kompaktní bez možnosti případného vyjmutí zvolené teplosměnné trubky pro kontrolu a hodnoceni stavu při odstávce zařízeni; protože u jaderných zařízeni se klada na přední místo spolehlivost a bezpečnost provozu po dobu projektované životnosti/ jsou spolehlivé informace o stavu jednotlivých komponent, z nichž je zařízeni sestaveno; velmi důležité a potřebné. To platí zejména pro teplosměnné trubky trubkového svazku parních generátorů, kdy jejich stěny o tlouštce jedan až dva milimetry odděluji primární, aktivní okruh jaderné elektrárny od sekundárního,’ neaktivního okruhu. Vlastnosti teplosměnných trubek za provozu výměníku závisí jednak na použitém materiálu pro jejich výrobu, a to jak z hlediska struktury, způsobu technologického zpracování a podobně. Kromě toho závisí na druhu a způsobu jejich tlakového; teplotního a vibračního namáháni za provozu v kombinaci s korozním vlivem pracovních látek za provozu výměníku. Ke zjišťování stavu trubek trubkového svazku výměníků tepla se až dosud využívají následující postupy a metody. K relativně nejprostším patří.vyjmutí zvolené trubky z výměníku tepla při jeho odstávce a podrobeni trubky všestranné analýze. Podle míry degradace vlastnosti materiálu/ podle stupně zeslabeni stěny trubky a podle míry korozního napadeni se usuzuje na atav reaktoru a životnost · trubkového svazku,' a tím zpravidla i na životnost výměníku tepla. Pokud nenastávají jiné situace, odebírají sa k analýze vybrané trubky po určitých obdobích provozu celého výměníku. Obtíže však nastanou v případě výměníků s kompaktním trubkovým svazkem, u kterých lze při odstávce vyjmout jen některé trubky ze svazku, a to zpravidla z oblasti, které jsou za provozu méně exponovány a z jiných, mnohem exponovanějších míst trubku nelze vůbec demontovat a vyjmout z výměníku. Takovým případem výměníků jsou i ležaté parní generá- ' ' tory typu WER. U nich lze při odstávce jaderného bloku vyjmout k analýze prakticky jen trubky horní řady trubkového svazku. To v podstatě omezuje na minimum možnosti široké a spolehlivé analýzy stěn trubkového svazku parních generátorů po určitých obdobích provozu jaderné elektrárny. Navíc je třeba otvory v trubkovnicích nebo trubkových kolektorech po odebrané a vyjmuté trubce velmi kvalitně a pečlivě zaslepit. To samo o sobě je v provozních podmínkách část problematická.For some heat exchangers, including horizontal steam generators; used in nuclear power plants with water reactor type WER / Is the tube bundle designed as compact without the possibility of eventual removal of the selected heat exchange tube for checking and evaluating the state during the outage of the equipment; as for nuclear installations, reliability and operational safety over the design lifetime are paramount / reliable information on the status of the individual components that make up the installation is reliable; very important and necessary. This is particularly true for steam generator tube bundle heat transfer tubes, where their walls, one to two millimeters thick, separate the primary, active circuit of the nuclear power plant from the secondary, inactive circuit. The properties of heat exchanger tubes during operation of the exchanger depend on the used material for their production, both in terms of structure, method of technological processing and the like. In addition, it depends on the type and manner of their pressure; temperature and vibration stress during operation in combination with corrosive influence of working substances during heat exchanger operation. The following procedures and methods have been used to determine the condition of the tubes of the heat exchanger tube bundle. Relatively simplest is the removal of the selected pipe from the heat exchanger during its shutdown and subjecting the pipe to all-round analysis. Depending on the degree of degradation of the material property / the degree of thinning of the tube wall and the degree of corrosion attack, the reactor attenuation and the service life of the tube bundle, and hence the service life of the heat exchanger, are considered. Unless other situations arise, selected tubes are taken for analysis of the entire exchanger after certain periods of operation. However, difficulties arise in the case of compact tube bundle exchangers, in which only some of the tubes can be removed from the bundle during shutdown, usually from an area that is less exposed during operation and cannot be removed and removed from the exchanger at all. WER type horizontal steam generators are also such a case. In this case, only the tubes of the upper row of the tube bundle can be removed for analysis during nuclear unit shutdown. This essentially limits the possibility of a broad and reliable analysis of the steam generator tube bundle walls after certain periods of operation of the nuclear power plant. In addition, the holes in the tubesheets or pipe collectors must be carefully and thoroughly blind after the tube has been removed and removed. This in itself is problematic in operating conditions.

□iná možnost' analýzy nebo také diagnostiky stavu trubkového svazku výměníku tepla při odstávce je využiti a zpracování informaci ultrazvukových sond a sond s vířivými proudy postupně zaváděných do každé teplosměnné trubky trubkového svazku výměníku tepla. K zavádění sond a ke zpracování signálů sond jsou dnes užívána nákladná a komplikovaná zařízeni. Tak se získá zpravidla informace o zeslabeni síly stěny trubky, o stupni korozního napadeni nebo o míře usazenin na vnějším povrchu trubek. Sond lze použit u trubek vyrobených jen z určitých materiálů. Signály sond neposkytují informace o degradaci vlastností materiálů trubek a jsou schopny zachytit výše zmíněné geometrické anomálie a nehomoganity jen od určité jejich velikosti. Lze tedy tímto způsoben získat velmi cenné Informace o stavu celého trubkového svazku; avšak nikoliv z hlediska příčin vzniku anomálií a pravděpodobných příčin chemického korozního napadeni exponovaného povrchu trubek.Another possibility of analyzing or diagnosing the condition of the heat exchanger tube bundle during shutdown is to utilize and process information of ultrasonic and eddy current probes sequentially introduced into each heat exchanger tube of the heat exchanger tube bundle. Costly and complicated devices are now used to insert the probes and process the probe signals. As a rule, information is obtained about the thickness of the pipe wall, the degree of corrosion attack or the degree of deposits on the outer surface of the pipes. The probe can be used on pipes made of certain materials only. Probe signals do not provide information about the degradation of pipe material properties and are capable of detecting the aforementioned geometric anomalies and inhomoganities from a certain size only. Thus, very valuable information on the state of the entire tube bundle can be obtained in this way; however, not in terms of the causes of anomalies and likely causes of chemical corrosion attack on the exposed tube surface.

Uvedené nedostatky dosud známých metod a postupů nebo zařízeni pro sledováni/ hodno-, cení a kontrolu stavu trubkového svazku výměníku tepla řeší sestava evědečných trubek výměníku tepla, zejména parního generátoru podlá vynálezu,' jehož podstata spočívá v tom, že je tvořena dvěma .plochými nosníky, sevřenými alespoň dvěma upinkami a opatřenými alespoň na jednom konci čelním prvkem, ke kterému jsou v rovině rovnoběžně s rovinou plochého nosníku upevněny alespoň dvě svědečné trubky s rozteči shodnou s rozteči trubek v témže směru v trubkovém svazku výměníku tepla. Současně ve vnitřním prostoru svědečné trubky bočně vymezeném k svědečné trubce s těsně a tlakově pevně zachycenými dny se nachází pracovní látka. Alternativně je svědečná trubka vložena do obálky a vytváří s čelními kroužky, k nim těsně a tlakově pevně připevněnými vnitřní prostor, ve kterém je pracovní látka.The aforementioned drawbacks of the prior art methods and procedures or devices for monitoring / evaluating and checking the condition of the heat exchanger tube bundle are solved by a heat exchanger tube assembly, in particular a steam generator according to the invention, which consists of two flat beams. , clamped by at least two clamps and provided with at least one end having a face element to which at least two test tubes with spacing equal to the pipe spacing in the same direction in the heat exchanger tube bundle are fixed in a plane parallel to the plane of the flat beam. At the same time, a working substance is present in the interior space of the test tube which is laterally delimited to the test tube with tightly and tightly clamped bottoms. Alternatively, the test tube is inserted into the envelope and forms, with the front rings tightly and pressure-tightly attached thereto, an inner space in which the working medium is.

CS 272 903 BlCS 272 903 Bl

Přitom je svědečná trubka provedena z téhož materiálu a s tímtéž vnějším a vnitřním průměřem jako teplosměnné trubky trubkového svazku výměníku, U horizontálního parního generátoru je alespoň jedna svědečná trubka uspořádána v alespoň jedné vertikální mezeře vytvořené trubkovým svazkem horizontálního parního generátoru, přičemž konce plochých nosníků obepínají svislé žebro stojiny systému distancováni trubkového svazku. Alternativně je svědečná trubka provedena s alespoň jedním ohybem, jehož poloměr je shodný s alespoň jedním poloměrem ohybu teplosměnných trubek trubkového svazku. Dále jsou alternativně svědečné trubky na jednom konci uloženy v distančních prvcích zachycených na plochám nosriiku a ve stykových plochách se svědečnou trubkou shodně řešených jako distanční prvky trubkového svazku. Dále je alespoň jedna svědečná trubka uspořádána v mezitrubkovém prostoru výměníku tepla, u kterého je teplota stěny teplosměnných trubek vyšší, než teplota tesplosměnné látky v mezitrubkovém prostoru a ve vstupní komoře teplonosné látky výměníku tepla, u kterého je teplota stěny teplosměnných trubek nižší, než teplota teplosměnné látky v mezitrubkovém prostoru. Alternativně jsou v čelním prvku provedeny průchozí díry, jejichž osa je shodná s osou svědečných trubek.In the horizontal steam generator, the at least one test tube is arranged in at least one vertical gap formed by the horizontal steam generator tube bundle, the ends of the flat beams surrounding the vertical rib. uprights of the tube bundle distance system. Alternatively, the test tube is provided with at least one bend having a radius equal to at least one bend radius of the tube bundle heat transfer tubes. In addition, alternatively, the test tubes are mounted at one end in spacers retained on the nosic surfaces and in the contact surfaces with the test tube as the spacers of the tube bundle. Further, the at least one test tube is arranged in the inter-tube space of the heat exchanger in which the wall temperature of the heat exchange tubes is higher than the temperature of the heat transfer medium in the inter-tube space and in the inlet chamber of the heat exchanger medium. substances in the inter-tube space. Alternatively, through-holes are provided in the front element, the axis of which is coincident with the axis of the test tubes.

Předností uspořádání sestavy svědečných trubek výměníku tepla; zejména parního generátoru, podle vynálezu je, že lze zakládat originální teplosměnné trubky upevněné na koncích do sestavy svědečných trubek do zvolených míst výměníku,' především do míst zvýšené koncentrace nečistot v pracovní látce za provozu. Podstatné je však přitom, že svědečná trubka není jen vystavena vlivu korozního prostředí teplonosné látky, ale i vlivu teplotní a tlakové zátěže vyvolané pracovní látkou, to je svědečná trubka je vystavena kombinovanému účinku zatíženi, který je v čase i intenzitě blízký skutečnému kombinovanému zatěžováni trubkového svazku výměníku, Dalěi výhodou js možnost vyjmuti svědečných trubek z výměníku ve zvoleném čase při odstávce k analýze stavu bez narušení celistvosti trubkového svazku. Vzhledem k výše uvedenému představuje výsledek analýzy svědečných trubek poznatky platné pro pravděpodobný stav celého trubkového svazku. Přitom lze odebrat ze sestavy k analýze stavu jen některé trubky a ostatní v sestavě ponechat a opět založit na původní místo do výměníku. Tak lze postupně získat skutečný histogram stavu trubkového svazku i z hlediska mechanických vlastnosti trubkového materiálu, z hlediska jeho struktury, změn chemického složeni, typu korozního napadení atd., což až dosud v takovém rozsahu možné není. Provedeni sestavy umožňuje také sledovat postupně 3tav trubek v místě uloženi v distančních prvcích a změnu vlastnosti materiálu trubek v ohybech. Provedení sestavy je ekonomicky nenáročné. Sejí aplikací u parních generátorů, jaderných elektráren lze získat věrohodný obrázek o stavu trubkového svazku; který odděluje zpravidla aktivní a neaktivní okruh elektrárny bez zásahu do něj, o degradaci vlastností materiálu trubek v čase, což lze u ležatých parních generátorů typu VVER provádět jen omezeně v prostoru, ale vždy se zásahem do integrity trubkového svazku. To podstatně zvyšuje bezpečnost provozu jaderné elektrárny a umožňuje definovat pracovní a technologické vlivy, které způsobuji degradaci materiálu trubek po určité době provozu.The advantage of arranging the heat exchanger tube test tube assembly; In particular, a steam generator according to the invention is that original heat exchange tubes fixed at the ends of the test tube assembly can be loaded into selected locations of the exchanger, especially to locations of increased contamination in the working medium during operation. It is important, however, that the test tube is not only exposed to the corrosive environment of the heat transfer medium, but also to the temperature and pressure load induced by the working substance, i.e. the test tube is subjected to a combined load effect close to the actual combined load of the tube bundle. Another advantage is the possibility of removing the test tubes from the exchanger at a selected time during standstill to analyze the condition without disturbing the integrity of the tube bundle. In view of the above, the result of the analysis of the test tubes represents the knowledge valid for the probable state of the entire tube bundle. In doing so, only some of the tubes can be removed from the condition analysis assembly and the others can be left in the assembly and reloaded into the exchanger. In this way, a real histogram of the state of the tube bundle can also be obtained in terms of the mechanical properties of the tube material, its structure, changes in chemical composition, type of corrosion attack, etc., which has not been possible to date. The design of the assembly also allows to follow the three melts of the tubes gradually in the place of placement in the spacers and to change the bending properties of the tube material. The assembly is economically undemanding. Network applications in steam generators, nuclear power plants can get a credible picture of the state of the tube bundle; which separates the normally active and inactive power plant circuit without interfering with it, by degrading the properties of the tube material over time, which can only be done in space in horizontal VVER steam generators, but always by affecting the integrity of the tube bundle. This considerably increases the safety of the operation of the nuclear power plant and makes it possible to define the working and technological influences that cause the degradation of the pipe material after a certain period of operation.

Příklady provedeni jsou znázorněny na připojeném výkrese, kde na obr. 1 je řešeni sestavy ve vertikální mezeře vytvořené trubkovým svazkem horizontálního PG typu VVER, na obr. 2 je pohled shora na trubkový svazek téhož parního generátoru s uloženou sestavou, na obr. 3 je alternativní provedeni svědečné trubky a na obr. 4 je alternativní uložení svědečných trubek v distančních prvcích.Examples are shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a vertical gap assembly formed by a VVER-type horizontal PG tube bundle. Fig. 2 is a top view of the same steam generator with a stacked assembly; 4 shows an alternative arrangement of the test tubes in spacers.

Sestava svědečných trubek 4 je tvořena dvěma plochými nosníky 1, které jsou sevřeny dvěma upinkami 3 a které jsou opatřeny čelním prvkem 2. K čelnímu prvku 2 jsou v rovině rovnoběžné s rovinou plochého nosníku J. upevněny svědečné trubky 4 s roztečí shodnou s rozteči trubek v tómže směru v trubkovém svazku 10 výměníku tepla. Vnitřní prostor 5 svědečné trubky 4 je bočně vybaven dny 6; které jsou k svědečné trubce 4 těsně a tlakově pevně zachyceny a jo v něm pracovní látka o hustotě úměrné poměru pracovního tlqku a pracovní teploty první teplonosné látky výměníku tepla, například u parních generátorů typu VVER primární voda. V alternativním provedení je svědečná trubka 4 vložena do obálky 7 a vnitř3The test tube assembly 4 is formed by two flat beams 1 which are clamped by two clamps 3 and which are provided with a front element 2. To the front element 2 are mounted in a plane parallel to the plane of the flat beam J. test tubes 4 with spacing equal to the the same direction in the heat exchanger tube bundle 10. The inner space 5 of the test tube 4 is laterally equipped with bottoms 6; which are sealed to the test tube 4 tightly and pressurized and therein is a working substance having a density proportional to the ratio of working pressure to the working temperature of the first heat exchanger heat exchanger, e.g. In an alternative embodiment, the test tube 4 is inserted into the envelope 7 and the interior 3

CS 272 903 B1 ni prostor 5 je potom uzavřen čelními kroužky S,‘ které jsou k svědečné trubce 4 a obálce 7 těsně a tlakově pevně připevněny. Ve vnitřním prostoru 5 je opět pracovní látka o hustotě úměrné poloměru pracovního tlaku a pracovní teploty druhé teplonosné látky výměníku tepla, například u regeneračních vysokotlakých ohříváků topné páry. Svědečná trubka 4 je vyrobena z téhož materiálu,' v téže kvalitě a 3 týmiž rozměry jako teplosměnné trubky trubkového svazku 10 výměníku. Alternativně může být svědečná trubka 4 ohnuta s poloměrem ohybu shodným s jedním z poloměrů ohybu teplosměnných trubek trubkového svazku 10. Také mohou být alternativně svědečná trubky 4 uloženy v sestavě v distančních prvcích 11, které se zachycuji na plochém nosníku _1 a jsou shodně řešeny ve stykových plochách se svědečnou trubkou 4 a jako distanční prvky trubkového svazku 10. Současně lze v čelním prvku 2 provést průchozí díry,' jejichž osa je shodná 3 podélnou osou svědečných trubek 4. U horizontálních parních generátorů typu.VVER je sestava svědečných trubek 4 situována ve vertikální mezeře 9 vytvořené trubkovým svazkem 10. Přitom konce plochých nosníků 1 sestavy obepínají svislé žebro 13 stojiny 12 systému distancováni trubkového svazku 10. U výměníků tepla; u kterých je teplota stěny teplosměnných trubek vyšší, než teplota teplosměnné látky v mezitrubkovém prostoru,' je sestava situována v mezitrubkovém prostoru výměníku tepla. Naopak u výměníků tepla, u kterých je teplota stěny teplosměnných trubek nižší; než teplota teplonosné látky v mezitrubkovém prostoru je sestava situována ve vstupní komoře teplosměnné látky.The space 5 is then closed by the end rings S, which are fixed to the test tube 4 and the envelope 7 in a tight and pressure-tight manner. In the interior 5 there is again a working substance having a density proportional to the working pressure radius and the working temperature of the second heat exchanger heat exchanger, for example in regenerative high-pressure heaters of heating steam. The test tube 4 is made of the same material, in the same quality and 3 of the same dimensions as the heat exchange tubes of the tube bundle 10 of the exchanger. Alternatively, the test tube 4 may be bent with a bending radius equal to one of the bend radii of the heat exchange tubes of the tube bundle 10. Alternatively, the test tube 4 may be housed in an assembly in spacers 11 which are retained on a flat beam 1 and are equally solved At the same time it is possible to make through holes in the front element 2, the axis of which is coincident with the longitudinal axis of the test tubes 4. For horizontal steam generators of the VVER type, the test tube assembly 4 is situated in a vertical position. the gaps 9 formed by the tube bundle 10. The ends of the flat beams 1 of the assembly surround the vertical rib 13 of the web 12 of the tube bundle distancing system 10. For heat exchangers; wherein the wall temperature of the heat exchange tubes is higher than the temperature of the heat exchange substance in the inter-tube space, the assembly is situated in the inter-tube space of the heat exchanger. Conversely, in heat exchangers where the wall temperature of the heat exchange tubes is lower; than the temperature of the heat transfer medium in the inter-tube space, the assembly is situated in the heat transfer medium inlet chamber.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. The assembly of surveillance of heat exchanger tubes, in particular a steam generator ^1, 'characterized in that it is constituted by two flat bars (1) clamped at least two upinkomi (3) and provided with at least one end of the front element (2); to which at least two test tubes (4) with a spacing coincident with the pipe spacing in the same direction in the heat exchanger tube bundle (10) are fixed in a plane parallel to the plane of the flat beam (1).

Assembly according to claim 1, characterized in that in the inner space (5) of the test tube (4) laterally defined to the test tube (4) with tightly and pressure-tightly clamped bottoms (6) there is a working substance.

Assembly according to claim 1, characterized in that the test tube (4) is inserted into the envelope (7) and forms an inner space (5) with the front rings (8) tightly and pressure-tightly attached thereto; in which the working substance is.

4. Assembly according to points i; 2 and S; The test tube (4) is made of the same material and with the same external and internal diameters as the heat exchanger tubes of the tube bundle (10).

5. Assembly according to items 1 and 2; characterized in that at least one witness tube (4) is arranged in at least one vertical gap (9) formed by a tube bundle (10) of a horizontal steam generator, wherein the ends of the flat beams (1) surround the vertical rib (13) of the web (12). ) of the tube bundle distance system (10).

5. Assembly according to items 1 and 2; characterized by; The test tube (4) is designed with at least one bend having a radius equal to at least one bend radius of the heat exchange tubes of the tube bundle (10).

7. Assembly according to items 1 and 2, characterized by; The test tubes (4) are supported at one end in spacers (11) retained on the flat beam (1) and in the contact surfaces with the test tube (4) identically designed as spacers of the tube bundle (10).

8. The assembly of item 1, characterized in; that at least one test tube (4) is arranged in the inter-tube space of the heat exchanger; where the wall temperature of the heat exchangers is

CS 272 903 B1 4 higher tubes, blade temperature of the heat transfer substance in the inter-tube space.

9. Assembly according to item 1; characterized in that at least one witness tube (4) is arranged in the heat exchanger inlet chamber of the heat exchanger, in which the wall temperature of the heat exchange tubes is lower than the temperature of the heat exchanger in the microtube space.

Assembly according to Claims 1 and 3, characterized in that through-holes are provided in the front element (2), whose holes 03a coincide with the axis of the test tubes (4).