DE3316020C1

DE3316020C1 - Verfahren und Anordnung zur UEberwachung der Betriebsfaehigkeit einer Einrichtung fuer die Reinigung der Roehren einer Kraftwerkskondensatoranlage o.dgl.

Info

Publication number: DE3316020C1
Application number: DE3316020A
Authority: DE
Inventors: Rolf 4100 Duisburg Bochinski; Klaus Dipl.-Ing. Eimer; Alois Ing.(grad.) 4030 Ratingen Lange; Luong Dipl.-Ing. Dr. 4150 Krefeld Nghiem
Original assignee: Taprogge GmbH
Current assignee: Taprogge GmbH
Priority date: 1983-03-17
Filing date: 1983-05-03
Publication date: 1984-08-30
Also published as: FR2542861B1; FR2542861A1; US4554965A

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Überwachung der Betriebsfähigkeit einer Einrichtung für die Reinigung der Röhren einer Kraftwerkskondensatoranlage oder eines Röhrenwärmetauschers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Reinigungskugeln besitzen gegenüber dem Innendurchmesser der zu reinigenden Röhren ein Übermaß von ein bis zwei Millimetern. Sie werden von dem Kühlwasser wie ein Kolben durch die zu reinigenden Röhren gedrückt und erfahren dabei eine abrasive Beanspruchung, die im Laufe der Zeit ihren Durchmesser verändert. Der Reinigungsvorgang insgesamt ist ein statistischer Vorgang. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Reinigungskugeln möglichst gleichmäßig über alle Röhren des Kraftwerkskondensators verteilt werden. Es versteht sich, daß die Reinigungsarbeit kontinuierlich oder mit vorgegebener Frequenz über Zeitspannen vorgegebener Dauer erfolgen kann. Erfolgt keine Reinigung, so können die Reinigungskugeln im Rahmen der Rückführung gesammelt und gespeichert werden oder auch aus der Anlage herausgenommen werden. — Die Verhältnisse liegen ähnlich bei Röhrenwärmetauschern, auf die sich die Erfindung analog bezieht.

Bei den gattungsgemäßen Maßnahmen (EP-A 00 09 137) wird der Durchmesser der Reinigungskugeln unmittelbar als geometrische Größe gemessen. Tatsächlich erfolgt eine Absiebung nach Maßgabe vorgegebener Siebstababstände oder Siebmaschenweiten. Die zu klein gewordenen Reinigungskugeln fallen bei der Absiebung heraus, werden gezählt und durch neue Reinigungskugeln mit ausreichendem Durchmesser ersetzt. Das ist nicht frei von Nachteilen. Die Absiebung ist ungenau, weil die Reinigungskugeln, häufig sogar im Bereich des Übermaßes, unrund sind. Die bekannten Maßnahmen nehmen folglich keine Rücksicht auf Unrundheitstoleranzen der Reinigungskugeln und sortieren Rcinigungskugeln falsch aus. Darüber hinaus kann die Absiebung nicht mit einer auf Zehntelmillimeter abgestimmten Genauigkeit erfolgen. Im Ergebnis kann nicht gewährleistet werden, daß eine ausreichend sichere Überwachung der Betriebsfähigkeit der Einrichtung für die Reinigung der Röhren einer Kraftwerkskondensatoranlage erfolgt. Hinzu kommt, daß die bekannten Maßnahmen nicht einfach an unterschiedliche Betricbsverhällnissc ;inpaßbar sind (beispielsweise nicht ;inpaßbar sind an unterschiedliche Verschmutzungsgrade des Kühlwassers, die in einem jahreszeitlichen Rhythmus

unterschiedlich sind), weil für die Anpassung ein aufwendiger Austausch der Siebvorrichtung vorgenommen werden müßte. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei einer anderen Ausführungsform (DE-OS 31 25 493), bei der über Druckfühler, die in einem Rohrleitungsabschnitt angeordnet sind, der radiale Expansionsdruck der vorbeikommenden Reinigungskugeln gemessen wird. Der Expansionsdruck einer Reinigungskugel ist vom Übermaß der Reinigungskugel gegenüber dem Innendurchmesser der zugeordneten Rohrleitung abhängig und schwankt daher auch nach Maßgabe der Unrundheit der Reinigungskugeln. Diese bekannten Maßnahmen sind daher nicht hinreichend genau.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sicherzustellen, daß an dem Reinigungsvorgang stets eine Gesamtheit von Reinigungskugeln teilnimmt, die in ausreichendem Maße zur Reinigungsarbeil beitragen, ohne daß eine unkontrollierte störende Verschlechterung des Reinigungsvorganges mit fortschreitender Zeit oder Fehler wegen der unvermeidbaren Unrundheiten der Reinigungskugeln in Kauf genommen werden müßten, wobei darüber hinaus im Sinne der obigen Ausführungen eine Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen durchführbar sein soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß als Maß für den Durchmesser der Reinigungskugeln die Bewegungsgröße der Reinigungskugeln bei der Reinigungskugelrückführung direkt oder indirekt gemessen wird und diejenigen Reinigungskugeln entfernt werden, die einen vorgegebenen Schwellwert der Bewegungsgröße unterschreiten.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß zur Erzielung statistisch stabiler Reinigungsverhältnisse nicht mit einer Absiebung und auch nicht mit dem Expansionsdruck der Reinigungskugeln in der Rohrleitung gearbeitet werden kann. Die Erfindung führt in die Überwachung der Betriebsfähigkeit einer Einrichtung für die Reinigung der Röhren einer Kraftwerkskondensatoranlage o. dgl. eine neue Meßgröße ein, nämlich eine bewegungsabhängige Größe, die Bewegungsgröße. Bewegungsgröße bezeichnet in der klassischen Mechanik den Impuls, das heißt das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit. Die Bewegungsgröße einer Reinigungskugel kann direkt oder indirekt gemessen werden, und zwar auch als zeitliche Veränderung. Die erste zeitliche Ableitung der Bewegungsgröße — bei konstanter Masse — ist bekanntlich das Produkt aus Masse und Beschleunigung. Entsprechende Kraftmessungen können auch Reibungskraftmessungen sein. Bei konstanter Masse können auch Zeilmessungen längs vorgegebener Wege als indirekte Messungen der Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung und damit der Bewegungsgröße herangezogen werden. Jedenfalls ist die so definierte Bewegungsgröße eine Größe, die überraschenderweise nicht durch Rundheitstoleranzen der Reinigungskugel beeinträchtigt ist. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen folglich zu genaueren, von Unrundheiten nicht störend beeinflußten Ergebnissen.

Im Rahmen der Erfindung können verschiedene Parameter als Bewegungsgröße gemessen werden, selbstverständlich auch deren mehrere gleichzeitig. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungsgröße eine von der Reibung der Reinigungskugeln abhängige Kraft an einem bei der Reinigungskugelrückführung durchströmten Rohrleitungsabschnitt gemessen wird. Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung wird als Bewegungsgröße eine vom Bewegungsimpuls der Reinigungsku geln abhängige Kraft, z. B. beim Auftreffen auf einen in der Reinigungskugelrückführung angeordneten Prallteller, gemessen. Ein anderer Vorschlag der Erfindung geht dahin, als Bewegungsgröße eine Druckdifferenz zu -) messen, die sich zwischen den statischen Drücken vor und hinter einer bewegten Reinigungskugel einstellt, wenn diese bei der Reinigungskugelrückführung einen entsprechenden Rohrleitungsabschnitt passiert. Ein weiterer Vorschlag der Erfindung mißt als Bewegungsgröße eine Zeitspanne, die die Reinigungskugeln bei der Reinigungskugelrückführung zum Passieren von zumindest einem mittels Rohrleitung vorgegebenen Rohrleilungsabschnitt benötigen.

Die zur Messung der Bewegungsgröße erforderli-

i·) chcn meßtechnischen Maßnahmen sind meßtechnisch einfach durchzuführen. Alle angegebenen Bewegungsgrößen können als elektrische Meßgrößen erfaßt werden. Dabei kann z. B. mit entsprechend empfindlichen Dehnungsmeßstreifen, einfachen Kraftmessungen, in der Hydrodynamik üblichen Druckmessungen und Meßwertumsetzung in elektrische Größen sowie mit einfachen Zeitmessungen gearbeitet werden. Die Messungen werden mit den Hilfsmitteln der modernen Elektronik digital oder analog ausgewertet. Sie können addiert, integriert, gemittelt, gespeichert und wie in der modernen Meßtechnik üblich weiterverarbeitet sowie zur Anzeige gebracht werden. Das bedarf im einzelnen nicht der Beschreibung. Der Vergleich des Meßwertes der Bewegungsgröße mit dem Schwellwert geschieht wie der in der Regeltechnik übliche Vergleich zwischen Sollwert und Istwert. Entsprechend dem Sollwert kann der Schwellwert eingestellt und die Betriebsüberwachung unterschiedlichen Betriebsverhältnissen angepaßt werden.

Eine Einrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau, unter Verwendung von meßtechnischen üblichen Bausteinen, gekennzeichnet durch eine Bewegungsgrößenmeßvorrichtung in der Reinigungskugelrückführung, einen Komparator zum Vergleich der gemessenen Bewegungsgröße mit einem Schwellwert und durch eine von der Meßvorrichtung gesteuerte Entnahmeeinrichtung für diejenigen Reinigungskugeln, die einen vorgegebenen Schwellwert der Bewegungsgröße unterschreiten.

Um die Maßnahmen der Erfindung an unterschiedliche Betriebsbedingungen im Sinne der einleitenden Ausführungen anzupassen, lehrt die Erfindung, daß der Schwellwert für die zu messende Bewegungsgröße betriebsmäßig einstellbar ist.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die Messung unter Berücksichtigung statistischer Zusammenhänge durchgeführt werden. Ohne weiteres kann eine der angegebenen Bewegungsgrößen an jeder Kugel gemessen werden, die die Reinigungskugelrückführleitung passiert. Dazu lehrt die Erfindung, daß die Bewegungsgrößenmeßvorrichtung in der Reinigungskugelrückführleitung angeordnet ist. Andererseits wird die Genauigkeit der Messungen nicht beeinträchtigt, wenn die Bewegungsgrößenmeßvorrichtung in einer Bypass-Leitung der Reinigungskugelrückführleitung angeordnet ist und in dem von der Bypass-Leitung überbrückten Abschnitt der Reinigungskugelrückführleitung eine Drossel und/oder die Einrichtung zum Einschleusen bzw. Ausschleusen der Reinigungskugel an-

t>5 geordnet sind. Es versteht sich von selbst, daß bei dieser Ausführungsform der Erfindung Vorsorge getroffen werden muß, daß im Laufe der Zeit alle Reinigungskugeln über die Bypass-Leitung geführt werden. Eine By-

5

pass-Leitung für diesen Zweck könnte auch an anderer und elektrisch meßbar ist.

Stelle angeordnet werden, z. B. in Verbindung mit einer In den F i g. 2 und 3 erkennt man, wie als Bewegungs-

Pumpe, so daß die Reinigungskugeln aus dem Druck- größe eine vom Bewegungsimpuls der Reinigungskustutzen der Pumpe über die Meßeinrichtung zurück geln 10abhängige Beschleunigungskraft,z.B.beim Aufzum Saugstutzen gelangen. 5 treffen auf einen in der Reinigungskugelrückführung

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ledig- angeordneten Prallteller 24 oder sonstigen Kraftauflich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung nehmer, gemessen wird.

ausführlich erläutert. Es zeigt Die F i g. 6 macht deutlich, daß als Bewegungsgröße

F i g. 1 eine Kraftwerkskondensatoranlage mit Ein- auch eine Druckdifferenz gemessen werden kann, wie richtung für die Reinigung der Röhren mit Hilfe von fo sie sich bei der Ausführungsform nach Fig.6 zwischen weichelastischen Reinigungskugeln, die den statischen Drücken vor und hinter einer Reini-

F i g. 2 bis 8 in gegenüber der F i g. 1 vergrößertem gungskugel 10 einstellt, die bei der Reinigungskugel-Maßstab Meßvorrichtungen für die Messung der Bewe- rückführung einen entsprechenden Rohrleitungsabgungsgröße von Reinigungskugeln. schnitt 19 passiert. Die F i g. 7 und 8 erläutern, wie zur

Die in Fig. 1 dargestellte Kraftwerkskondensatoran- v-, Bewegungsgröße und als Bewegungsgröße eine Zeitlage besitzt einen Kondensator 1 mit einer Mehrzahl spanne gemessen wird, die die Reinigungskugeln 10 bei von Röhren 2, einen Kühlwassereinführungsrohrstutzen der Rcinigungskugelrückführung zum Passieren von zu-3 mit Reinigungskugeleinführung 4, einen Kühlwasser- mindest einem mittels Rohrleitung vorgegebenen Rohrabführungsrohrstutzen 5 mit Reinigungskugelfangsieb 6 leitungsabschnitt 19 benötigen.

und eine das Reinigungskugelfangsieb 6 sowie die Reini- 20

gungskugeleinführung 4 verbindende Reinigungskugel- Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

rückführleitung 7. In der Reinigungskugelrückführlei-

tung 7 sind eine Reinigungskugelüberwachungseinrichtung 8 sowie eine zum Stand der Technik gehörende Einrichtung 9 zum Einschleusen und Ausschleusen von 2^r> Reinigungskugeln 10 angeordnet.

Der Durchmesser der Reinigungskugeln 10 bei der Reinigungskugelrückführung wird gemessen und nach Maßgabe von Durchmesserveränderungen werden die Reinigungskugeln 10 entfernt. Man erkennt in der F i g. 1 eine Bewegungsgrößenmeßvorrichtung 11 in der Reinigungskugelrückführung einen Komparator 12 zum Vergleich der gemessenen Bewegungsgrößen mit einem Schwellwert und eine Anzeigevorrichtung 13. Im Ausführungsbeispiel ist der Komparator 12 außerdem mit einer Schwellwerteinstelleinrichtung 14 versehen. Der Komparator 12 steuert den Stellmotor 15, der das Dreiwegeventil 16 als Entnahmevorrichtung so steuert, daß Reinigungskugeln 10, deren Bewegungsgröße einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, über die Leitung Ta ausgeschleust werden.

Die F i g. 1 deutet an. daß eine solche Bewegungsgrößenmeßvorrichtung 11 an unterschiedlicherstelle in der Reinigungskugelrückführung angeordnet werden kann. Insbesondere besteht die Möglichkeit, die Bewegungsgrößenmeßvorrichtung 11 in der Reinigungskugelrückführleitung 7 unmittelbar anzuordnen, wie es in der Fig. 1 bei 17 angedeutet ist. Dann ist die im folgenden erläuterte Bypass-Leitung 18 nicht erforderlich. Es besteht aber auch oder zusätzlich die Möglichkeit, eine Bypass-Leitung 18, wie dargestellt, oder eine andere vorzusehen. Insoweit ist die Bewegungsgrößenmeßvorrichtung 11 in der Bypass-Leitung 18 der Reinigungskugelrückführleitung 7 angeordnet und in dem von der Bypass-Leitung 17 überbrückten Abschnitt der Reinigungskugelrückführleitung 7 befindet sich z. B. eine Drossel. Wie die Bewegungsgrößenmeßvorrichtung 11 im einzelnen aufgebaut ist, zeigen die F i g. 2 bis 8.

In den Fig.4 und 5 ist dargestellt worden, daß als Bewegungsgröße eine von der Reibung der Reinigungs- «) kugeln 10 abhängige Kraft an einem bei der Reinigungskugelrückführung durchströmten Rohrleitungsabschnitt 19 gemessen werden kann. Es versteht sich, daß sich der Rohrleitungsabschnitt 19 in einem Gehäuse 20 befindet und mit einem Arm 21 oder gegen eine Rück- μ stellfeder 22 axial verschiebbar sein kann. Es wird die in Achsrichtung wirkende Kraft gemessen, wobei die Kraft in Richiung der eingezeichneten Pfeile 23 wirkt

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung der Betriebsfähigkeit einer Einrichtung für die Reinigung der Röhren einer Kraftwerkskondensatoranlage oder eines Röhrenwärmetauschers mit Hilfe von weichelastischen Reinigungskugeln, wobei der Durchmesser der Reinigungskugeln bei der Reinigungskugelrückführung gemessen und nach Maßgabe von Durchmesserveränderungen die Reinigungskugeln ausgetauscht werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für den Durchmesser der Reinigungskugeln die Bewegungsgröße der Reinigungskugeln bei der Reinigungskugelrückführung direkt oder indi- \^r> rekt gemessen wird und diejenigen Reinigungskugeln entfernt werden, die einen vorgegebenen Schwellwert der Bewegungsgröße unterschreiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungsgröße eine von der Reibung der Reinigungskugeln abhängige Kraft an einem bei der Reingigungskugelrückführung durchströmten Rohrleitungsabschnitt gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungsgröße eine vom Bewe- _>^r> gungsimpuls der Reinigungskugeln abhängige Kraft,

z. B. beim Auftreffen auf einen in der Reinigungskugelrückführung angeordneten Prallteller, gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- jo zeichnet, daß als Bewegungsgröße eine Druckdifferenz gemessen wird, die sich zwischen den statischen Drücken vor und hinter einer Reinigungskugel einstellt, wenn diese bei der Reinigungskugelrückführung einen entsprechenden Rohrleitungsabschnilt passiert.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungsgröße eine Zeitspanne gemessen wird, die die Reinigungskugeln bei der Reinigungskugelrückführung zum Passieren von zumindest einem mittels Rohrleitung vorgegebenen Rohrleitungsabschnitt benötigen.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kraftwerkskondensatoranlage einen Kühlwassereinführungsrohrstutzen mit Reinigungskugeleinführung, einen Kühlwasserabführungsrohrstutzen mit Reinigungskugelfangsieb und eine das Reinigungskugelfangsieb sowie die Reinigungskugeleinführung verbindende Reinigungskugelrückführleitung aufweist. in der eine Reinigungskugelüberwachungseinrichtung sowie eine Einrichtung zum Einschleusen und Ausschleusen von Reinigungskugeln angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine Bewegungsgrößenmeßvorrichtung (11) in der Reinigungskugelrückführung, einen Komparator (12) zum Vergleich der gemessenen Bewegungsgröße mit einem Schwellwert und durch eine von der Meßvorrichtung gesteuerte Entnahmeeinrichtung (16) für diejenigen Reinigungskugeln (10), die einen vorgegebenen bo Schwellwert der Bewegungsgröße unterschreiten.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennnzeichnet. daß zusätzlich eine Zähl- und Speichervorrichtung für die in einem vorgegebenen Meßzeitraum gemessenen Bewegungsgrößen angeordnet b^r> ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert für die zu messende Bewegungsgröße betriebsmäßig einstellbar ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgrößenmeßvorrichtung (11) in der Reinigungskugelrückführleitung (7) angeordnet ist, in der sich hinter der Bewegungsgrößenmeßvorrichtung (11) auch die Entnahmeeinrichtung (16) befindet.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgrößenmeßvorrichtung (11) und die Entnahmeeinrichtung (16) in einer Bypassleitung (18) der Reinigungskugelrückführleitung (7) angeordnet sind und daß in dem von der Bypassleitung (18) überbrückten Abschnitt der Reinigungskugelrückführleitung (7) eine Drossel angeordnet ist.