專利名稱:運(yùn)行中換熱器的檢漏的制作方法
本發(fā)明涉及在換熱器運(yùn)行時(shí)，用通常為氦氣的示蹤氣體，檢測與估算主要為氣態(tài)的兩種流體之間的換熱器的漏泄量。本發(fā)明的一個(gè)特別重要的應(yīng)用是對(duì)熱電站兩個(gè)汽輪機(jī)身之間過熱蒸汽用的換熱器進(jìn)行檢漏。
已經(jīng)知道檢測換熱器中的漏泄有很多方法。許多方法是通過可為氦氣的示蹤氣體的稀釋進(jìn)行檢測。這種做法有缺點(diǎn)，它需要精確知道所用的流速，而且流體循環(huán)會(huì)妨礙該法的使用。其它已知的方法在漏泄很小時(shí)不能確定漏泄量的大小。
本發(fā)明的目的在于為換熱器的檢漏提供一種方法和設(shè)備，它可以迅速檢測出所出現(xiàn)的漏泄并觀察它的發(fā)展，所采用的只是一些簡單的適用于多種換熱器的裝置和部件。
為此，本發(fā)明提供了一種檢測方法，它是在換熱器入口處將一定量的氦氣在短時(shí)間內(nèi)注入高壓流體中，注射進(jìn)行完后，對(duì)流出換熱器的低壓流體中可能存在的氦氣進(jìn)行測定。
為確定漏泄量，通常在每次注射后將代表低壓流體中氦含量的信號(hào)對(duì)時(shí)間積分。該操作可由一測量裝置進(jìn)行，最好用質(zhì)譜測定法。為了對(duì)漏泄進(jìn)行估算或定量表示，檢測裝置必須進(jìn)行校正。這可通過進(jìn)行與檢測類型相同的注射來完成，但此時(shí)是在取樣點(diǎn)上流的低壓流體中進(jìn)行的。
由于注射具有“脈沖”特性，因此可以省去用已知濃度預(yù)先混合的昂貴裝置，也可避免構(gòu)成示蹤氣體的可能累積與循環(huán)。
在將本發(fā)明應(yīng)用于蒸汽過熱換熱器的檢漏時(shí)，在換熱器出口處將一小部分過熱蒸汽冷凝，氣體從冷凝水中分離出來，在不可冷凝的氣體中尋找示蹤氣體的存在。
本發(fā)明還提供了一種檢測和確定運(yùn)行中換熱器漏泄的設(shè)備，它包括暫時(shí)存儲(chǔ)一定量示蹤氣體的裝置，將這一定量的示蹤氣體迅速注入換熱器高壓流體入口的裝置，在換熱器出口處取出低壓流體樣品并對(duì)這部分流體進(jìn)行處理以便從中分離出可能存在的示蹤氣體的裝置，以及測定收集到的示蹤氣體量的裝置。
測定裝置最好包括一臺(tái)質(zhì)譜儀，與一固定流量取樣系統(tǒng)或“呼吸器”相連，它在流體為蒸汽的情況下，待流體冷凝后吸取一部分不可冷凝的氣體。
整個(gè)設(shè)備可由一可編程序調(diào)節(jié)器控制，這可以使測量按順序進(jìn)行，通過壓力傳感器和檢測器裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來確定有關(guān)的量。全部裝置可裝在一輛車上，以便從一臺(tái)換熱器轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)換熱器。在這種情況下，換熱器只要具備用來連接屬于檢漏裝置的軟管的管接頭就足夠了。
通過對(duì)下面一個(gè)具體實(shí)施例的敘述，可以對(duì)本發(fā)明有更好的了解，本實(shí)施例是一個(gè)不受限制的例子。
圖1為本發(fā)明的一種用來給構(gòu)成蒸汽過熱器的換熱器檢測可能的漏泄，并確定可能的漏泄量的設(shè)備的總圖;
圖2為把一定量的氦氣注入換熱器高壓和低壓回路的裝置的總圖。
將要敘述的本發(fā)明的實(shí)施例主要用于圖1所示類型的換熱器10的檢漏，該換熱器包括充有低壓流體(待過熱蒸汽)的殼體12。高壓流體回路(過熱用蒸汽)包括與低壓流體接觸的U形管束14。由飽和蒸汽構(gòu)成的低壓流體通過入口16進(jìn)入殼體再通過一個(gè)或多個(gè)出口流出。圖中所示為兩個(gè)出口18。
過熱用蒸汽回路包括入口導(dǎo)管19，分配箱20，管束14和出口箱22。
管14中的壓力，例如為55巴，要比殼體12中的壓力大得多，因此可能會(huì)發(fā)生從過熱用蒸汽向待過熱蒸汽的漏泄。
本發(fā)明的檢漏設(shè)備可以為包括暫時(shí)存儲(chǔ)一定量氦氣的裝置，將這一定量的氦氣迅速注入蒸汽過熱入口的裝置，待分析蒸汽的取樣和處理裝置以及測定診斷輔助裝置。這些裝置將逐個(gè)加以敘述。
暫時(shí)存儲(chǔ)與注射裝置24可以有圖1所示的結(jié)構(gòu)，這些裝置可以使一定量的已知體積和壓力的氦氣，用通常為氮?dú)獾亩栊詺怏w，注入導(dǎo)管19。
注射必須迅速進(jìn)行。在實(shí)踐中，氦氣“塞”和推動(dòng)它的一定量的惰性媒介氣體必須在不到10秒的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入入口導(dǎo)管19，此時(shí)間通常為3到10秒。氦氣的注射體積取決于所要求的檢測極限。在實(shí)踐中，通常氦氣的注入量相當(dāng)于在常溫常壓條件下10升的體積。
裝置24可以構(gòu)成一個(gè)組件，通過不銹鋼管26與導(dǎo)管19連接。不銹鋼管26具有足夠大的內(nèi)徑，以便減少壓力損失(通常為6至10毫米)。該管的兩端裝有截止閥28和30。它通常還包括一個(gè)止逆閥32，用來限制蒸汽向存儲(chǔ)與注射裝置回流。
上述存儲(chǔ)與注射裝置也可以用來提供校正。但這種做法有缺點(diǎn)。實(shí)際上，最好通過注入小于測定用量的氦氣來提供校正(例如不是10標(biāo)準(zhǔn)升，而是0.5標(biāo)準(zhǔn)升)。此外，注射在較低的壓力下進(jìn)行。圖1和圖2所示為一種較好的做法，它提供了單獨(dú)的校正裝置34，由一個(gè)與注射裝置類似的結(jié)構(gòu)組成，與低壓流體回路(待過熱蒸汽)連接。在圖1所示的情況下，有多個(gè)過熱蒸汽出口，校正裝置34通過管36與每個(gè)出口18連接，管36象管26一樣，裝有截止閥38和40，以及止逆閥42。
當(dāng)設(shè)備必須為移動(dòng)式的時(shí)候，所提供的管26與36不是直接與換熱器連接，而是通過能夠承受所要求的注射壓力的軟管與換熱器連接。
圖2所示的暫時(shí)存儲(chǔ)和注射裝置24包括一個(gè)校正體積，例如由一根簡單的彎管44構(gòu)成，彎管的兩端裝有氣動(dòng)或電動(dòng)調(diào)節(jié)的快動(dòng)閥。圖2中的體積44裝有下流閥28，進(jìn)氦用上流閥50和進(jìn)氮用上流閥52。止逆閥54可防止向注射裝置回流。氣源可由氮?dú)夂秃怃撈?6、58構(gòu)成，瓶上分別裝有減壓閥，將壓力減至一定的數(shù)值，例如當(dāng)過熱蒸汽的壓力為55巴時(shí)，將壓力減至65巴。一般說來，減壓閥輸出的壓力必須等于過熱用蒸汽的壓力值加上注射時(shí)產(chǎn)生的壓力損失。校正體積44裝有壓力表60，提供代表其內(nèi)部壓力的信號(hào)。
氮?dú)鈿庠吹膲毫ψ詈眠x擇在比氦氣氣源的壓力略高一些，以免氣體產(chǎn)生無控制的混合。最后，體積44裝有排放閥62。
圖2所示的校正裝置34包括與存儲(chǔ)和注射裝置相對(duì)應(yīng)的部件。因此，這些部件用相同的參照號(hào)碼加上符號(hào)a表示。體積44a的數(shù)量級(jí)通常為體積44的十分之一，例如不是1升，而是100(厘米)3。在一切情況下均裝有能夠提供脈沖型注射的管子，這通常要求約30標(biāo)準(zhǔn)升/秒的流速。裝置24和34可以共用氦氣和氮?dú)獾臍庠矗藭r(shí)裝有用來隔離裝置24與34的截止閥61。
取樣裝置(圖1)包括位于每個(gè)出口18上的取樣口64，裝有截止閥66。取樣口64必須距殼體10和校正裝置的注入點(diǎn)有足夠的距離，以便取得均一性。在實(shí)踐中，至少為管徑十倍的距離就足夠了。取樣口通過相應(yīng)的流速調(diào)節(jié)閥68與處理裝置連接，在用于蒸汽過熱器的情況下，處理裝置包括冷卻器70和氣體分離器72。取樣口64提供的流速要能夠保證所要求的靈敏度。在實(shí)踐中，0.5到1公斤/分的流速通常是令人滿意的。這相當(dāng)于大約0.5升/秒的蒸汽。
在用于過熱器的情況下，流出冷卻器70的產(chǎn)物包括水和不可冷凝的氣體。這些產(chǎn)物全部加入氣體分離器72。不可冷凝的氣體從冷凝器中抽出，送往檢測器74。更具體地講，該檢測器可為一臺(tái)質(zhì)譜儀，通過導(dǎo)管76和“呼吸器”78與氣體分離器連接。“呼吸器”78由很硬的硬質(zhì)材料芯構(gòu)成，例如穿有小孔的合成紅寶石。小孔的直徑很小，例如大約為50微米。芯子的上流最好裝有過濾器，以防小孔被灰塵堵塞。質(zhì)譜儀調(diào)定在通常為氦氣的示蹤氣體的譜線上。
操作順序最好由包括一臺(tái)微處理器的可編程序自動(dòng)裝置80控制，它根據(jù)從檢測器和壓力表接收的信號(hào)，確定氦氣的濃度并從中推導(dǎo)出漏泄量。自動(dòng)裝置80可與記錄器82相連。
檢測的靈敏度可通過算出由積分確定的接收氦氣量與校正時(shí)注入18的氦氣量之比來確定。漏商則通過算出由積分確定的氦氣量與注入高壓回路的氦氣量之比來確定。漏商與檢測靈敏度之比給出通過漏泄逸出的氣體百分比。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以檢測出小至相當(dāng)于引入高壓回路氣流的0.1%的漏泄。
自動(dòng)微處理器裝置可以根據(jù)測出濃度自動(dòng)改變檢測器74的口徑，以便增加氦的動(dòng)態(tài)測量區(qū)，其典型例子為從0.2ppm到約為1%。
該裝置可以有很多變種。例如，校正注射可以在低壓回路中的殼體12的上流進(jìn)行，如圖1虛線所示。
本發(fā)明的方法可以利用上述裝置，以下述方式實(shí)施。
首先通過至少一個(gè)取樣口64將取樣和處理裝置連接起來。導(dǎo)管要有足夠的口徑，以便使樣品流提供的氣體流速保證所要求的靈敏度(對(duì)本氣體分離器為0.5至1公斤/分)。冷卻器下流的溫度必須低于環(huán)境溫度以免在氣體分離器72的上流出現(xiàn)額外的冷凝。連接注射管26和36。
連接完成之后，可通過將氦氣注入數(shù)量級(jí)通常為12巴的低壓回路進(jìn)行校正。
注射操作一般包括三個(gè)階段。在過熱器的情況下，為避免閥38下流的管36中有水存在的危險(xiǎn)，最好通過用壓縮氮?dú)忭斔霓k法給這些管排水。為此，將氮?dú)鈮毫φ{(diào)到額定值(蒸汽壓力+壓力損失，即例如16巴)，這可以通過壓力表60a檢驗(yàn)。打開閥61和52a。然后可能要打開閥38，以便讓氮?dú)獍阉敵鋈?。如果管線中確實(shí)無水，在關(guān)閉閥50a時(shí)，壓力表60a指示的壓力與蒸汽壓力相等。此時(shí)可通過關(guān)閉閥38隔離校正體積44a。
然后必須把氦氣引入體積44a，可設(shè)想有兩種方法-引入氦氣，使12巴的初始?jí)毫ψ兊浇咏獨(dú)獾膲毫?，例?5巴。此時(shí)暫時(shí)存儲(chǔ)在體積44a中的氦氣量等于壓差乘以體積;
-或通過閥62a給體積44a排氣，然后用氦氣給該體積升壓，使壓力由大氣壓力變到所要求的壓力。
嚴(yán)格說來，注射是通過打開氮?dú)鈿庠撮y52a，然后再打開注射閥38進(jìn)行的，兩個(gè)閥都是突然打開的。此時(shí)氮?dú)獍训獨(dú)鈴墓?6中頂出。乘以流速的注射必須為體積的三到五倍，以便完全清除氮?dú)狻?br>然后通過依次關(guān)閉閥52a和38隔離校正體積44a。
在實(shí)踐中，來自可能漏泄的全部氦云在不到一分鐘內(nèi)檢測到。信號(hào)的恢復(fù)時(shí)間不到五分鐘?？偟男Ｕ龝r(shí)間，包括排水在內(nèi)，不到十分鐘。
最后，通過打開排放閥62a降壓，結(jié)束校正。
嚴(yán)格來說，每次測定都對(duì)應(yīng)一次把氦氣注入高壓回路的注射。除氦氣壓力較高，量較大，以便有足夠的靈敏度外，操作方式與上述方式相同。例如，如果過熱用蒸汽的壓力為55巴，則氮?dú)鈮毫蔀?6巴，氦氣壓力可為65巴。
自動(dòng)裝置可以編程序，以便周期性地重復(fù)檢測順序，并在有氦氣存在時(shí)增加測試率。該裝置還可全部放在一輛車上并可做周期性調(diào)節(jié)，或在檢測到漏泄時(shí)，可監(jiān)視它的發(fā)展。
權(quán)利要求
1.一種給換熱器檢漏的方法，這種換熱器用來進(jìn)行兩種在該換熱器中循環(huán)的實(shí)質(zhì)上為氣態(tài)的流體之間的熱交換，上述一種流體處于高壓，另一種處于低壓，該法的特性在于重復(fù)步驟(a)在換熱器運(yùn)行時(shí)，將預(yù)先定量的示蹤氣體在上述高壓流體進(jìn)入換熱器的進(jìn)口處注入該高壓流體；和(b)當(dāng)上述注射完成之后，在流出換熱器的低壓流體中檢測上述示蹤氣體的存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的一種給換熱器檢漏的方法，這種換熱器用來過熱構(gòu)成上述低壓流體的蒸汽，該方法的特征在于步驟(b)包括冷凝一小部分流出換熱器的過熱蒸汽流，將冷凝水脫氣，檢測脫氣產(chǎn)生的不可冷凝氣體中的示蹤氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的一種方法，其特征在于在進(jìn)行步驟(b)時(shí)，每次注射后均產(chǎn)生一個(gè)代表流出換熱器的上述低壓流體中的示蹤氣體含量的信號(hào)，并將該信號(hào)對(duì)時(shí)間積分。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的一種方法，進(jìn)一步的特征在于它包括預(yù)先校正步驟(c)將另一份預(yù)先定量的上述示蹤氣體注入上述低壓流體;和(d)檢測流出換熱器的低壓流體中的上述示蹤氣體，在每次注射測定之后，由此確定近似的漏泄量。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的一種方法，其特征在于將上述預(yù)先定量的示蹤氣體存儲(chǔ)在一個(gè)經(jīng)過校正的容器中，然后在進(jìn)行步驟(a)時(shí)，在不到10秒鐘的時(shí)間內(nèi)用壓縮惰性傳動(dòng)氣體將其壓入上述換熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的一種方法，其特征在于該示蹤氣體為氦氣。
7.一種在換熱器運(yùn)行時(shí)檢測與估算換熱器漏泄量的設(shè)備，該換熱器有互相做傳熱接觸的一個(gè)高壓氣體回路和一個(gè)低壓氣體回路，該設(shè)備的特征在于，它包括暫時(shí)存儲(chǔ)預(yù)先定量的示蹤氣體的裝置;將該量示蹤氣體迅速壓入上述高壓氣體回路的入口的裝置;在上述示蹤氣體進(jìn)入上述高壓氣體回路后，在上述低壓氣體回路的出口處對(duì)低壓氣體取樣的裝置;分離樣品中可能存在的示蹤氣體的裝置;和測定分離出來的示蹤氣體量的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的一種設(shè)備，其特征在于測定裝置包括一臺(tái)質(zhì)譜儀，取樣裝置包括吸取上述預(yù)定小流速的低壓流體的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的一種給換熱器檢漏的設(shè)備，這種換熱器用來過熱構(gòu)成上述低壓氣體的蒸汽，該設(shè)備的特征在于上述吸取裝置包括將蒸汽冷凝和吸取一部分在上述蒸汽中存在的不可冷凝的氣體的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7的一種設(shè)備，其特征在于，它還包括一個(gè)校正裝置，該校正裝置具有暫時(shí)存儲(chǔ)比為測定目的而壓入的預(yù)定量低的第二次預(yù)先定量的上述示蹤氣體的裝置;和在低壓氣體回路的入口處將上述第二次的預(yù)定量迅速壓入上述換熱器的低壓氣體的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7的一種設(shè)備，其特征在于它還包括一輛車，裝載上述暫時(shí)存儲(chǔ)裝置，擠壓預(yù)定量的裝置，分離裝置，測定裝置，以及裝載上述示蹤氣體和一種傳動(dòng)氣體的儲(chǔ)罐和連接上述換熱器用的連接裝置。
專利摘要
本方法適用于檢測兩種氣態(tài)流體之間進(jìn)行熱交換的換熱器，例如過熱蒸汽用的換熱器中產(chǎn)生的漏泄。這種換熱器有一個(gè)低壓回路和一個(gè)高壓回路。在換熱器的入口處將預(yù)先定量的示蹤氣體，通常為氦氣，注入高壓流體。在換熱器的出口處測定低壓流體中存在的示蹤氣體。如果低壓氣體為待過熱蒸汽，在換熱器的出口處取出少量過熱蒸汽樣品并進(jìn)行冷凝，然后檢驗(yàn)不可冷凝產(chǎn)物中存在的示蹤氣體。
文檔編號(hào)F28B9/00GK86101658SQ86101658
公開日1987年9月23日 申請(qǐng)日期1986年3月14日
發(fā)明者格梅恩·簡·魯克, 詹尼蒂奧·埃里克, 洛?！じダ饰魉箍? 霍諾爾·約爾 申請(qǐng)人:法國電力公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan