JPS62297603A - 蒸気発生器の液位測定装置 - Google Patents

蒸気発生器の液位測定装置

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JPS62297603A
JPS62297603A JP62142421A JP14242187A JPS62297603A JP S62297603 A JPS62297603 A JP S62297603A JP 62142421 A JP62142421 A JP 62142421A JP 14242187 A JP14242187 A JP 14242187A JP S62297603 A JPS62297603 A JP S62297603A
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liquid
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ベルトラン・ジュール・カンティノー
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/14—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measurement of pressure

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  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 l弊へ11 本発明は、蒸気発生器の高点から抽出されて基準レッグ
部の頂部にある凝縮容器で凝縮された水が充満している
該基準レッグ部における圧力と蒸気発生器の低点におけ
る圧力とを比較する形式の、蒸気発生器の液位もしくは
水位(レベル)を測定装置に関するものである。より詳
しくは、本発明は、蒸気発生器の外部に配設されて凝縮
容器への供給蒸気から湿分を分離する装置に関するもの
である。
例えば、加圧木型原子炉(PHR)による原子力発電プ
ラントの蒸気発生器のような蒸気発生器においてその水
位の測定に普通に使用されている方式は、通常のレベル
よりも下方の点もしくは箇所の圧力を監視する。蒸気発
生器中において水位よりも上方にある蒸気によって発生
する測定圧力成分を除くために、低点の圧力を、蒸気発
生器の外部にあって蒸気発生器の蒸気相と連通している
基準レッグ部の圧力と比較する。基準レッグ部は、その
上端にある凝縮容器により水で満たされる。この凝縮容
器は、裸であり、従って蒸気発生器からの蒸気を凝縮さ
せる。過剰の凝縮液は、通常の液体レベルよりも上方に
あるが凝縮容器のレベルよりも下方にある蒸気発生器の
部分にある上部タップに凝縮容器を接続している配管を
通って、蒸気流に対向して流下する。
この形式の水位測定方式は、上部タップと凝縮容器との
間にあり液体で充満されるようになる配管が原因で誤動
作をする。実際に、前述した水蒸気−液体の対向流は、
次の条件の場合にのみ可能となる。
a) 液体をトラップする上部タップと凝縮容器との間
の配管に低点がない。
b) この配管の直径は、毛管作用による封止を避ける
に足る大きさである。
C) 過剰な液体含量が存在せず、蒸気は、上部タップ
に流入する。
d) 局所的作用、主に上部タップの蒸気速度による動
的作用によって、液体−蒸気の分離が回部となる。
誤動作が起こった既存のプラントにおいて、条件a)は
、最初に確かめられる。条件b)は、多くの場合、凝縮
容器と上部タップとの間の接続のために通常使用される
1、90cm(%in)の配管によって臨界的に満足さ
れる。しかし、比較的大径の配管のために蒸気発生器胴
の貫通部を大きくすることは実際的ではない。条件C)
、d)は、容易には監視できないので、ドレン配管が水
で満たされないようにこれ等の条件を満足するための解
決策は、これまでは、単に仮定に基づいていた。
従来の努力は、凝縮容器と上部タップとの間の配管に過
剰な湿分が入らないようにすることに向けられていた。
上部タップ位置のところで、蒸気は、多くの同伴された
液滴を含み、これ等の液滴は、蒸気発生器胴の壁部に付
着し、この壁部を流下して配管中に入り、該配管の内部
に水を充満させる。この塞止の原因は、成る形式の蒸気
発生器の場合、壁部の液体膜を超えて蒸気発生器胴中に
突出する延長部を配管に設けることによって十分に良く
除かれる。しかし、この解決策は、別の形式の蒸気発生
器の場合には有効でないことが分かつていた。
カナダ特許第1116436号明細書には、頂部の入口
を囲む穿孔ボールである、いわゆるトランキライザーも
しくは安定化装置の使用が開示されている。この装置は
、成る形式において蒸気から液体を分離する静圧をタッ
プ入口に設定する傾向を持ち、少数の例外を除いてはフ
ランスにおいて十分に良く使用されている。この例外に
おいて、失敗の原因は、蒸気中の局部的な液体含量が過
大であることに原因があった。
1呼へ」」 本発明者は、蒸気発生器の液位測定装置の基準レッグ部
の頂部にある凝縮容器と上部タップとの間の接続配管が
水によって塞止されないようにすることの従来の努力の
基本的な難点が、蒸気発生器の内部において蒸気−液体
の分離を行なおうとする努力にあったことを見い出だし
た。接続配管中の液体−蒸気の自流についての前述した
条件C)、d)に影響する上部タップにおける動的効果
及び蒸気中の液体含量は、出力レベル、蒸気発生器の設
計及び内部の流れパターンに従って広汎に変化するので
、従来の解決策は、全部の場合に有効ではなかった。本
発明によれば、より有効な分離技術を使用することの可
能な蒸気発生器胴の外部において、蒸気から液体が分離
される。本発明によれば、基本的には、上部タップと凝
縮容器との間の接続配管は、2つの配管部分に分けられ
ており、これ等の配管部分は、上部タップに連結された
第1配管部分を経て供給される蒸気から液体を抽出する
液体抽出手段(分離容器)によって相互に分離されてい
る。また、本発明によれば、この抽出された液体を凝縮
容器に連結された第2配管部分を流下する過剰な凝縮液
体と共に集液する。過剰な液体が除去された蒸気も、接
続配管の第2配管部分を経て、液体抽出手段から凝縮容
器に流れる。
従って、蒸気と過剰な凝縮液との対向流は、凝縮容器と
液体抽出手段との間において、接続配管の第2配管部分
においてのみ生ずる。過剰な液体は、この配管部分に流
れる蒸気から除去されているので、配管が液体によって
基土される可能性は著しく減少する。
液体抽出手段は分離容器からなり、この分離容器は、蒸
気発生室からの水分を同伴した蒸気の速度を減速させて
分離を行なわせるための膨張室を画定している。膨張室
の大きさは、毛管効果を無視可能とするに足る値とする
ことにより、蒸気の気泡を液体から分離することができ
る。膨張室の頂部から下方に延びるバッフルは、蒸気発
生器からの蒸気が上部接続配管の第1配管部分によって
導入される入口部分と、蒸気を接続配管の第2配管部分
に放出する出口部分とに、膨張室を区画している。その
ため蒸気は、膨張室の内部を、ひと先ず下向きに、次に
上向きに流れるため、液体−蒸気の分離が更に助長され
る。これは、液体スラッゾが凝縮容器に向かう配管の入
口に衝突てきないためである。am容器からの過剰な凝
縮液体及び蒸気から除去された液体は、膨張室グ)下部
に蓄積され、次に、下部タップを通って蒸気発生器に戻
されるように、下部接続配管に接続されたドレン配管を
通過する。
本発明は、添付図面を参照した以下の詳細な説明によっ
て十分に理解されるであろう。
好適t 施1の税明 本発明を以下に加圧水型原子炉(PIIIR)の発電プ
ラン1〜の蒸気発生器に適用されるものとして説明する
が、当業者には明らかなように、本発明は、その他の形
式の蒸気発生器における液位を測定するための装置にも
適用される。
第1図において、蒸気発生器1は、液体即ち水7のレベ
ルもしくは液位5の下方に下部タップ3を、また、蒸気
相の領域11に上部タップ9をそれぞれ備えている。下
部タップ3は、測定しようとする水の最低液位よりも下
方にあり、上部タップ9は、期待される最高液位よりも
上方にある。このように、下部タップ3は常時液相と連
通され、上部タップ9は、蒸気発生器1の内部の蒸気相
に常時さらされている。
差圧測定装置(圧力応答手段)13は、遮断弁17を備
えた下部接続配管15によって下部タップ3に接続され
ている。典型的には、この接続配管15は約1.9H%
in)の内径を有している。管形態の基準レッグ部19
は、差圧測定装置13から、上部タラプリのレベルの上
方の個所まで上方に延びている。凝縮容器21は、基準
レッグ部19の上端に取り付けられている。上部接続配
管23は、上部タラプリから延びている第1配管部分2
3′と、凝縮容器21に接続された第2配管部分23″
とを有している。接続配管23の2つの配管部分23′
、23″は、分離容器25に接続されている。遮断弁1
7は、第1配管部分23′にも配設されている。第2図
に示すように、分離容器25は、膨張室29を画定する
ハウシンク27を有する。ハウジング27の頂壁33か
ら吊設されたバッフル31は、バッフル31の一側の膨
張室29の上部を入口部分35に、またその他側の膨張
室29の上部を出口部分37に、それぞれ区画している
。
蒸気発生器1からの蒸気は、接続配管23の第1配管部
分23′、分離容器25及び接続配管23の第2配管部
分23″を経て、凝縮容器21に至り、そこて凝縮され
、水39が充満された状態に基準レック部19を保持す
る。過剰な凝縮液41は、接続配管23の第2配管部分
23″に沿って、凝縮容器21のレベルよりも下方にあ
る分離容器25中に流入する。接続配管23の第1配管
部分23′を通る蒸気の速度は、第1配管部分23′の
直径が小さいことによる毛管作用との組み合わせによっ
て、液体スラッゾ43を蒸気と共に運ぼうとする。膨張
室29の容積は、蒸気及びそれに同伴された液体を減速
することによリ、分離を助け、液体は膨張室29の下端
45に溜められる。l1iJ張室29の直径は、第1配
管部分23′の直径よりも著しく大きくする必要があり
、この大きさによって、蒸気の上向き流に対して液体が
自由に流下しうるようにする。ズコシキ(Zukosk
i)により月刊流体力学(J、 Fluid Mech
anics)、1966年、第25巻、第4部、821
−837ページ)に発表された「閉管内の長い泡の運動
に関する粘度、表面張力及び傾斜角の影響」によれば、
この現象を支配するパラメーターは、式 %式% によって示される。ここで、 σ=水の表面張力、 Δρ=液体と蒸気との密度差、 a−管(室)の直径 ′である。Σ=1゜2の場合、液体と蒸気との分離率は
零に近くなる。Σ−0,1よりも小さくなると分離率は
直径aと共に増大゛しなくなる。加圧水型原子炉に応用
する場合、膨張室の内径5.08cm(2in)は、有
効な分離にとって十分に満足である。
バッフル31は、第1配管部分23′を通って水平に膨
張室29に入る蒸気及び液体を、下向きに、入口部分3
5に指向させる。液体と蒸気とは、膨張室29において
相互から分離され、蒸気は、出口部分37を通って、接
続配管23の第2配管部分23″に向かって流れ、液体
は膨張室29の底部上に残される。
バッフル31の高さは、接続配管23の第1配管部分2
3′によって運ばれた液体スラッグが第2配管部分23
″の入口に進入することを防止するように、第2配管部
分23″の管の内径よりも大きい。そのため、蒸気が接
続配管23の第2配管部分23″に流入し過剰な凝縮液
41(この同じ配管部分を通って分離容器25に戻され
る)に対する向流として流れる時までには、全部の同伴
された液体スラッグ43は、蒸気から除かれている。接
続配管23の両方の部分23’ 、23”と分離容器2
5とは、凝縮液体の流量を不必要に増大させることのあ
るこれ等の要素の内部における蒸気の凝縮を防止するた
めに、断熱材47によって被覆されている。
分離容器25の膨張室29の下部(低点)45に溜まり
た液体は、遮断弁17と差圧測定装置13との間の下部
接続配管15に接続されたドレン配管49を経て蒸気発
生器1に戻される。第1図に示すように、分離容器25
は、蒸気発生器1の内部の測定しようとする水の最高の
レベル5よりも上方にあるので、液体は、このドレン配
管を経て分離容器25がら排出させることができる。こ
の好適な実施例によれば、上部接続配管23の第1配管
部分23′は、2相混合物の密度に蒸気発生器1の上部
タップ9と分離容器25の入口との間の高さの差を乗じ
た値によって生ずるレベル測定誤差を勘案しないでもよ
いように、水平になっている。また、上部接続配管23
のこの配管部分においては、蒸気−液体の分離は行なわ
ないので、一方向又は他の方向に配管23を傾斜させる
ことは必要ではない。
ドレン配管49がU字管の一方のレッグ部を形成し、蒸
気発生器1が他のレッグ部を形成しているので、蒸気発
生器1の内部に常に存在するレベル変動効果を配慮する
ことが必要となる。所定の周波数において、排出配管4
9中のレベルの振動は、蒸気発生器1の内部に生ずるも
のよりも小さいことも大きいこともあり、ドレン配管4
9と蒸気発生器1との間の振動の振幅比は、増幅率とな
る。ドレン配管49中の水柱の固有振動周波数である共
振周波数は、次式、 F = 0.1592住吐0.5 ■0 によって与えられ、ここにgoは、重力の加速度、■0
は水柱の高さをそれぞれ表わしている。縦軸に増幅率を
、また横軸に蒸気発生器のレベル振動周波数共振周波数
(ディメンションのない数)をそれぞれプロットした第
3図において、曲線51は、内径が0.635cm(X
 in)のドレン配管49の場合、レベルの測定がドレ
ン配管49中の過大な振動によって擾乱を受けないこと
を示している。曲線53は、内径が1゜91cm(%i
n)のドレン配管49の場合、レベル測定に対する容認
できない影響が生ずることを示している。
本発明をその特定の実施例について詳細に説明したが、
開示された本発明の教示全体がら考えて、これ等の詳細
に対する種々の改変及び変更は当業者にとって容易であ
ろうから、開示された特定の横或は、単なる例示に過ぎ
ず、本発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の教示に従った液位測定装置を備えた
蒸気発生器を示す概略配置図、第2図は、第1図に示し
た液位測定装置の一部をなす分離容器の概略縦断面図、
第3図は、第1図に示した液位測定装置の共振特性を示
す線図である。 1・・・蒸気発生器  3・・・下部タップ5・・蒸気
発生器内の液位 7・・・蒸気発生器内の液体即ち水 9・・・上部タップ 13・・・圧力応答手段(差圧測定装置)19・・・基
準レッグ部 21・・・凝縮容器23・・・上部接続配
管(接続配管) 25・・・分離容器   29・・・膨張室39・・・
基準レッグ部内の水 45・・・分離容器の低点(下部) 49・・・ドレン配管

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 蒸気発生器における液位を測定すべく、 測定しようとする最低液位よりも下方の個所において前
    記蒸気発生器に接続された下部タップと、測定しようと
    する最高液位よりも上方の個所において前記蒸気発生器
    に接続された上部タップと、前記下部タップのレベルか
    ら前記上部タップよりも上方の個所まで実質的に延長し
    ている、前記蒸気発生器の外部の基準レッグ部と、 該基準レッグ部の上端に配設され、該基準レッグ部に水
    を充満させておくように蒸気を内部で凝縮させる、凝縮
    容器と、 該凝縮容器と前記上部タップとの間に延在し、該凝縮容
    器に蒸気を通流させると共に該凝縮容器から過剰な液体
    を戻す、接続配管と、 前記下部タップと前記基準レッグ部の下端とに接続され
    、前記蒸気発生器における液位に比例する信号を発生さ
    せる圧力応答手段と、 を有する、蒸気発生器の液位測定装置であって、前記蒸
    気発生器から前記凝縮容器に向かって流れる蒸気及び液
    体の速度を減少させて蒸気からの液体の分離を行なわせ
    るべく、液体が溜まる低点を前記接続配管より下方に有
    する膨張室を該接続配管中に形成する分離容器と、 該分離容器内の前記低点と前記下部タップとの間に配設
    され、液体を前記蒸気発生器に戻すドレン配管と、 を備えるように改良した蒸気発生器の液位測定装置。
JP62142421A 1986-06-11 1987-06-09 蒸気発生器の液位測定装置 Expired - Lifetime JPH0730885B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US872986 1986-06-11
US06/872,986 US4716014A (en) 1986-06-11 1986-06-11 Moisture separator for steam generator level measurement system

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JPS62297603A true JPS62297603A (ja) 1987-12-24
JPH0730885B2 JPH0730885B2 (ja) 1995-04-10

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ID=25360756

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62142421A Expired - Lifetime JPH0730885B2 (ja) 1986-06-11 1987-06-09 蒸気発生器の液位測定装置

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JP (1) JPH0730885B2 (ja)
GB (1) GB2191582B (ja)

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GB2191582B (en) 1990-03-21
GB2191582A (en) 1987-12-16
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