專利名稱：改進(jìn)的冷凝腔室設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用壓力差來(lái)測(cè)量容器中液體高度的裝置，例如沸水反應(yīng)器(BWR)、先進(jìn)沸水反應(yīng)器(ABWR)或先進(jìn)沸水反應(yīng)器II(ABWRII)的反應(yīng)器壓力容器(RPV)中的液體高度；特別是，本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)了對(duì)不可冷凝氣體的容限的裝置，該不可冷凝氣體可以被引導(dǎo)到該測(cè)量裝置的一個(gè)或多個(gè)通道中。
背景技術(shù)：
多種儀器可以并已經(jīng)用來(lái)測(cè)量容器中的液體高度。在BWR中，以這種方式監(jiān)測(cè)的一種液體高度是冷卻劑高度，通常是加有添加劑化合物的水或稀釋水溶液，這些添加劑化合物用于以某種方式抑制腐蝕或提高冷卻劑性能。除了反應(yīng)器容器，該技術(shù)的其它用途可以包括例如化學(xué)反應(yīng)器、常規(guī)燃燒鍋爐或其它容器，液體或液體組分與至少一種不可冷凝氣體(即在該容器的工作狀態(tài)下不會(huì)冷凝的氣體)一起從容器中蒸發(fā)。
這些液體高度的測(cè)量結(jié)果通常構(gòu)成由一個(gè)或多個(gè)控制系統(tǒng)所使用的關(guān)鍵參數(shù)，這些控制系統(tǒng)例如是液體高度控制器、液體供給控制器、瀉料控制器、以及用于在該監(jiān)測(cè)容器和/或相關(guān)系統(tǒng)中保持合適工作狀態(tài)和/或安全余量的其它控制器。因此，液體高度儀器和液體高度測(cè)量系統(tǒng)必須在較寬狀態(tài)范圍內(nèi)足夠精確，該狀態(tài)范圍甚至要包括與起動(dòng)、停機(jī)和/或錯(cuò)誤或事故相關(guān)的對(duì)典型受控工作狀況的顯著偏離。
液體高度儀器和測(cè)量系統(tǒng)的輸出通常要發(fā)送至各種控制機(jī)器和設(shè)備，例如包括與核反應(yīng)相關(guān)的反應(yīng)器保護(hù)系統(tǒng)。這些反應(yīng)器保護(hù)系統(tǒng)通常包括容器、管、傳感器和電子元件的組合，它們協(xié)同工作以保持反應(yīng)器的安全工作。因此，重要的是，液體高度儀器和測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)精確反應(yīng)了監(jiān)測(cè)容器中液體高度的實(shí)際狀況。
已經(jīng)給出了精確測(cè)定和顯示監(jiān)測(cè)容器中實(shí)際液體高度的重要性，且現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)發(fā)展了多種方法和裝置來(lái)試圖提供所需的液體高度信息。圖1中表示了一種這樣的現(xiàn)有技術(shù)裝置，它用于增壓液體反應(yīng)器或沸水反應(yīng)器。
如圖1中所示，該液體高度儀器測(cè)量系統(tǒng)1安裝在壓力容器10上。壓力容器10和大部分的液體高度儀器測(cè)量系統(tǒng)1布置在靠近反應(yīng)器建筑14的干井(或主容納)結(jié)構(gòu)12中。液體高度儀器測(cè)量系統(tǒng)1中包括參考管腿16和壓力差檢測(cè)器18在內(nèi)的部分位于反應(yīng)器建筑14中。冷卻劑20供給至壓力容器10，以便形成覆蓋反應(yīng)器燃料24的液體高度22，且冷卻劑被限定在壓力容器10中低于液體高度22的下部空間26中。
燃料24由基座32支撐在壓力容器10中，并加熱冷卻劑20，產(chǎn)生蒸汽或蒸氣30，該蒸汽或蒸氣30收集在壓力容器10中高于液體高度22的上部空間28中。液體高度儀器測(cè)量系統(tǒng)1通過(guò)在液體高度22上面的上部支管36經(jīng)由向上傾斜的蒸汽進(jìn)口38而安裝在壓力容器10上，該向上傾斜的蒸汽進(jìn)口38由絕熱材料40包圍，并將蒸汽30引入到至少一個(gè)冷凝腔室50中。參考管腿16將冷凝腔室50與壓力差檢測(cè)器18連接，且由冷凝蒸汽30形成的液體經(jīng)由可變管腿44通過(guò)定位在標(biāo)稱液體高度22下面的下部支管42而返回壓力容器10。然后，在壓力容器10中的液體高度可以通過(guò)測(cè)量在參考管腿和可變管腿中保持的兩個(gè)液柱之間的壓力差來(lái)確定。
圖2中表示了用于測(cè)量容器內(nèi)的液體高度的另一實(shí)施例。如圖2所示，冷凝容器1通過(guò)蒸汽管線4與反應(yīng)器壓力容器2連接。冷凝容器1的蒸汽管線4在壓力容器嘴15處通到反應(yīng)器壓力容器2內(nèi)，并通過(guò)入口5而與冷凝容器1連接。蒸汽管線4以一上坡度從壓力容器嘴15延伸至冷凝容器1的入口5。在冷凝容器1內(nèi)提供有冷凝液區(qū)域6，該冷凝液區(qū)域6連續(xù)充入冷凝液直到入口5的高度，過(guò)量的冷凝液通過(guò)蒸汽管線4直接流回至反應(yīng)器壓力容器2中。蒸汽區(qū)域3布置在冷凝液區(qū)域6的上面，因此，蒸汽不斷地通過(guò)蒸汽管線4而從反應(yīng)器壓力容器2注入該區(qū)域。
該蒸汽管線通常設(shè)置成相對(duì)較短并有足夠直徑，因此，在反應(yīng)器壓力容器和冷凝容器1之間基本沒(méi)有壓力降。因此，在蒸汽區(qū)域3內(nèi)的壓力通常接近等于在反應(yīng)器壓力容器2中的壓力。蒸汽區(qū)域3與壓力差傳感器20連接，該壓力差傳感器20用于通過(guò)布置在冷凝液區(qū)域6下面的壓力差測(cè)量管線17來(lái)測(cè)量充裝高度。冷凝容器1的排出裝置7有布置在蒸汽區(qū)域3上端11處的附加冷凝液區(qū)域7a。
冷卻級(jí)9緊鄰該上端11，U形管10靠近該冷卻級(jí)9，虹吸管并入到冷凝液排出管線8中。冷凝液排出管線8在冷凝液區(qū)域6上面穿過(guò)冷凝容器1，并在蒸汽管線4中從冷凝容器的入口5伸入到反應(yīng)器壓力容器2內(nèi)。U形管10裝有附加冷凝液，所裝的附加冷凝液達(dá)到這樣的程度，即一些附加冷凝液不斷通過(guò)冷凝液排出管線8而流回反應(yīng)器壓力容器2中。收集在U形管10中的附加冷凝液將包含成溶解形式的不可冷凝氣體，該不可冷凝氣體是與蒸汽一起從反應(yīng)器壓力容器2通過(guò)蒸汽管線4進(jìn)入冷凝容器1中的。這些不可冷凝氣體由于它們的低密度而趨向于積聚于蒸汽區(qū)域3的上端11中，它將從該上端11與冷凝蒸汽一起進(jìn)入U(xiǎn)形管10。這樣，不可冷凝氣體通過(guò)附加冷凝液區(qū)域7a而從冷凝容器1中除去，并送回到反應(yīng)器壓力容器2中，從而減少了不可冷凝氣體在冷凝容器1中的積聚。
圖3中表示了另一實(shí)施例。如圖3所示，反應(yīng)器壓力容器(只表示了它的側(cè)部外壁2)在正常工作過(guò)程中裝入水直到正常充裝高度N。在充裝高度N的上面，壓力容器的內(nèi)部4充滿蒸汽。當(dāng)檢測(cè)到未充滿狀態(tài)時(shí)(即檢測(cè)高度低于臨界充裝高度K)，附加冷卻能夠被動(dòng)進(jìn)行，以便保證對(duì)反應(yīng)器壓力容器的充分冷卻。用于起動(dòng)該冷卻措施的主要元件是壓力差測(cè)量管8，該壓力差測(cè)量管8具有上下顛倒的U形管結(jié)構(gòu)，布置成平行于外壁2。該壓力差測(cè)量管8包括第一管腿8A，該第一管腿8A通過(guò)弓形上部連接部分8b而并接到第二管腿8C中。優(yōu)選是，這兩個(gè)管腿8A、8C彼此平行延伸，且也平行于外壁2。這時(shí)，它們從臨界充裝高度K區(qū)域下面向上延伸，直到低于正常充裝高度N的高度。第二管腿8C在一端面上是基本封閉的，而第一管腿8A與該內(nèi)部4流動(dòng)連接。因此，壓力差測(cè)量管8是一端封閉，并只在另一端與內(nèi)部4連接。這時(shí)，重要的是，第一管腿8A在臨界充裝高度K區(qū)域中與內(nèi)部4流動(dòng)連接。
在圖3所示的實(shí)施例中，第一管腿8A與壓力容器2的內(nèi)部4間接連接。具體地說(shuō)，第一管腿8A的下部區(qū)域伸入到圍繞該管腿的套管12中，并且其下端10終止于該套管12中。該下端10開(kāi)口，以便形成從第一管腿8A流出并進(jìn)入套管12內(nèi)的流動(dòng)通路，且套管12的上端相對(duì)于第一管腿8A封閉，并設(shè)置成防泄漏。而套管12又提供有第一流動(dòng)通路14A，該第一流動(dòng)通路14A在臨界充裝高度K下面進(jìn)入立管16，且套管12的上部區(qū)域在臨界充裝高度K上面通過(guò)第二流動(dòng)通路14B而同樣與立管16連接。立管16又在低于臨界充裝高度K的位置處通過(guò)下部流出區(qū)域16A而與反應(yīng)器壓力容器的內(nèi)部4連接，并在臨界充裝高度K上面通過(guò)上部流出區(qū)域16B而與反應(yīng)器壓力容器的內(nèi)部4連接。下部流出區(qū)域16A之后首先是立管16的虹吸管形區(qū)域，該立管16也平行于外壁2(因此也與壓力差測(cè)量管8平行，直至向上到該上部流出區(qū)域16B)。
如圖3所示，還提供了測(cè)量裝置18，該測(cè)量裝置18設(shè)置成用于檢測(cè)兩個(gè)管腿8A、8C之間的壓力差。測(cè)量裝置18還通過(guò)第一測(cè)量管線18A而在弓形第一流動(dòng)通路14A進(jìn)入立管16的區(qū)域中與該弓形第一流動(dòng)通路14A連接。而且，測(cè)量裝置18通過(guò)第二測(cè)量管線18B而與第二管腿8C的下端連接。該下端除了與測(cè)量裝置18流動(dòng)連接之外是封閉的。兩個(gè)管腿8A、8C中的壓力狀態(tài)通過(guò)相應(yīng)測(cè)量管線18A、18B而通向測(cè)量裝置18。
如圖3所示，測(cè)量裝置18設(shè)置為被動(dòng)脈沖發(fā)生器，用于將在兩個(gè)測(cè)量管線18A、18B之間檢測(cè)到的壓力差的變化轉(zhuǎn)變成軸向運(yùn)動(dòng)。例如，測(cè)量裝置18可以具有壓力板19，該壓力板19的一側(cè)由來(lái)自第一管腿8A的壓力作用，該壓力板19的另一側(cè)由來(lái)自第二管腿8C的壓力作用。當(dāng)兩個(gè)管腿8A、8C之間的壓力差有變化時(shí)，壓力板19將發(fā)生軸向移動(dòng)，該軸向移動(dòng)又作用于氣動(dòng)閥22上，該氣動(dòng)閥22布置在壓縮氣體管線24中。通常，在壓縮氣體管線24中提供并維持有增壓氮?dú)?。增壓氣體管線24通向截流閥26，該截流閥26可用于打開(kāi)/關(guān)閉溢流管線28。通氣閥30也可以布置在壓力差測(cè)量管8的最高點(diǎn)處(即弓形部分8B的上部點(diǎn))。
在圖3所示的裝置的正常工作過(guò)程中，反應(yīng)器壓力容器充入冷卻劑至正常充裝高度N(該正常充裝高度N高于弓形部分8B)。當(dāng)壓力差測(cè)量管8首次充裝時(shí)，水通過(guò)下部流出部分16A、通過(guò)立管16和通過(guò)第一流動(dòng)通路14A而從內(nèi)部4滲透至第一管腿8A的下端10內(nèi)。因此，壓力差測(cè)量管8及其兩個(gè)管腿8A、8C一起完全裝滿水。最初存在于壓力差測(cè)量管8內(nèi)的空氣和/或其它不可冷凝氣體能夠在初始充裝的過(guò)程中通過(guò)通氣閥30而逸出。因此，測(cè)量系統(tǒng)可使得基本沒(méi)有不可冷凝氣體殘留在壓力差測(cè)量管8中。在該正常工作狀態(tài)下，兩個(gè)管腿8A、8C中的壓力值(該壓力值由測(cè)量裝置18通過(guò)兩個(gè)測(cè)量管線18A、18B來(lái)檢測(cè))也由包含在兩個(gè)管腿8A、8C中的水柱的壓力來(lái)確定。
當(dāng)內(nèi)部4中的充裝高度下降至處于正常充裝高度N和臨界充裝高度K之間的降低充裝高度R時(shí)，由于立管和該內(nèi)部4之間流體連通，該降低充裝高度R將大致等于在立管16中形成的液體高度。因?yàn)樘坠?2又通過(guò)兩個(gè)流動(dòng)通路14A、14B而與立管16流體連接，因此該降低充裝高度R也反應(yīng)在套管12中。因此，套管12將在降低充裝高度R的下面充滿水，而在降低充裝高度R的上面充滿蒸汽，從而加熱第一管腿8A。當(dāng)蒸汽首次通過(guò)第二流動(dòng)通路14B流入套管12時(shí)，蒸汽在冷的第一管腿8A上冷凝，以形成冷凝液，該冷凝液在套管12內(nèi)部向下流動(dòng)，并返回反應(yīng)器壓力容器。
不可冷凝氣體的積聚如上所述，不可冷凝氣體積聚于冷凝腔室中，且它們?cè)趨⒖脊芫€和/或可變管線中的存在可能導(dǎo)致對(duì)監(jiān)測(cè)容器的液體高度的測(cè)量不精確。如上述現(xiàn)有技術(shù)工作所反應(yīng)的，已經(jīng)研制了多種裝置來(lái)用于抑制不可冷凝氣體的積聚和/或緩減該積聚，這通常通過(guò)清除(例如瀉出操作)和/或使氣體溶解于系統(tǒng)中的液體內(nèi)。
壓力容器中所產(chǎn)生的蒸汽通常包含微量的不可冷凝氣體。例如，在核工業(yè)中，不可冷凝氣體作為裂變過(guò)程的副產(chǎn)品而產(chǎn)生，并將是氫和氧的大致化學(xué)當(dāng)量的混合物(即2∶1)，但是通常還包括更少量的其它元素，例如氮。在其它用途中，這些不可冷凝氣體(主要是氧和氮)的來(lái)源是空氣。一旦在系統(tǒng)中有不可冷凝氣體，來(lái)自容器的蒸汽或蒸氣將趨向于將它們攜帶入冷凝腔室中。
當(dāng)蒸汽或其它蒸氣進(jìn)入冷凝腔室并冷凝以形成液體冷凝液時(shí)，不可冷凝氣體保持氣體狀態(tài)，并開(kāi)始積聚于冷凝腔室中，因此增加了在冷凝腔室的蒸氣空間中的不可冷凝氣體的濃度。當(dāng)不可冷凝氣體的濃度增加時(shí)，一部分氣體將溶解在冷凝腔室中的液體內(nèi)。冷凝液(帶有溶解的氣體)將流入裝置的一個(gè)或多個(gè)其它部分中，這樣，可以返回至該監(jiān)測(cè)容器。
如上述現(xiàn)有技術(shù)裝置所反應(yīng)的，用于從冷凝腔室中除去不可冷凝氣體的主要機(jī)構(gòu)是通過(guò)將溶解氣體包含在過(guò)量冷凝液形成的溢出流中。當(dāng)該系統(tǒng)合適工作時(shí)，積聚的不可冷凝氣體將保持在接近平衡的水平。根據(jù)Henry原理，在該平衡狀態(tài)下，進(jìn)入冷凝腔室的蒸汽中的氧和氫的濃度通常分別在大約13ppmv和大約25ppmv的范圍內(nèi)(每百萬(wàn)份中的容積份數(shù))。
不過(guò)，當(dāng)例如在參考管腿或系統(tǒng)其它部分中的泄漏減小了溢出流時(shí)，不可冷凝氣體以高于該理想平衡狀態(tài)的水平而積聚于冷凝腔室中，從而限制了對(duì)不可冷凝氣體的除去或允許引入其它氣體。不可冷凝氣體的另一積聚來(lái)源是Henry原理，該Henry原理提出溶解在液體中的氣體量將與在液面上面的氣體分壓成正比。因此，當(dāng)液體進(jìn)入到這樣的區(qū)域時(shí)，即在該區(qū)域中不可冷凝氣體的分壓小于在冷凝腔室中保持的濃度，那么溶解在液體中的氣體可以從液體中釋放或“除去”。
進(jìn)入?yún)⒖脊芡犬?dāng)冷凝液中的不可冷凝氣體的濃度超過(guò)平衡值，且冷凝液分配至系統(tǒng)的其它部分中時(shí)(例如當(dāng)蒸汽冷凝液從冷凝腔室流入?yún)⒖脊芡纫员惚３謪⒖脊芡鹊囊后w高度時(shí))，溶解在冷凝液中的不可冷凝氣體可能被帶入系統(tǒng)的參考管腿和/或其它部分。當(dāng)所溶解或夾帶的氣體從溶液中釋放時(shí)，它可能積聚于液體高度儀器測(cè)量系統(tǒng)的參考管腿中，從而改變所測(cè)的液體高度，并提供錯(cuò)誤和/或不精確的液體高度讀數(shù)。
總之，三種條件的同時(shí)發(fā)生增加了不可冷凝氣體釋放至壓力差液體高度測(cè)量系統(tǒng)的參考管腿的可能性，這三種條件包括(1)在冷凝腔室中必須存在高水平的不可冷凝氣體；(2)不可冷凝氣體必須通過(guò)例如較小泄漏而吸入?yún)⒖脊芡葍?nèi)；(3)參考管腿內(nèi)的充滿不可冷凝氣體的飽和液體隨后所發(fā)生的減壓。這些條件能夠產(chǎn)生并能夠?qū)е螺^大的測(cè)量誤差，特別是在非常規(guī)操作例如快速減壓和正常停機(jī)(通常會(huì)引起相對(duì)較慢的減壓)的過(guò)程中。由于氣體在參考管腿內(nèi)的釋放而引起的誤差大小將取決于以下因素的組合，這些因素包括參考管腿的幾何形狀；初始不可冷凝氣體的量和組分；以及減壓速率。參考管腿中的液體損失或移動(dòng)將直接影響由壓力差檢測(cè)器檢測(cè)的參考?jí)毫?，因此，?duì)監(jiān)測(cè)容器中液體高度的測(cè)量值將表示為含有比容器中的實(shí)際存在更多的液體，在一些情況下將多很多。
在核電工作中，在正常工作過(guò)程中對(duì)RPV內(nèi)的液體高度的不精確測(cè)量將產(chǎn)生一些問(wèn)題。因?yàn)樵诋惓Ｇ闆r下在進(jìn)行緊急情況操作處理時(shí)，操作人員根據(jù)該測(cè)量值來(lái)判斷是否實(shí)現(xiàn)了對(duì)芯的充分冷卻，不過(guò)，更高液體高度的錯(cuò)誤指示可能在動(dòng)態(tài)減壓過(guò)程中對(duì)于操作人員產(chǎn)生不明確或引起誤解的信息。這產(chǎn)生了另一些(可能是毀滅性的)問(wèn)題。顯然，對(duì)液體高度測(cè)量系統(tǒng)的改進(jìn)可以包括用于防止或抑制不可冷凝氣體在參考管腿中積聚的過(guò)程和/或結(jié)構(gòu)，它們將產(chǎn)生更可靠的測(cè)量值，并提高設(shè)備工作的安全余量。
已經(jīng)提出了多種對(duì)液體高度測(cè)量系統(tǒng)的可選改變，以便解決由不可冷凝氣體引起的測(cè)量誤差問(wèn)題。一種提議包括使冷凝腔室向主蒸汽管線通氣，從而利用流過(guò)冷凝腔室的強(qiáng)制蒸汽流來(lái)防止不可冷凝氣體積聚于冷凝腔室中。第二提議包括將一積聚器布置在冷凝腔室下面，以便使得液體高度測(cè)量誤差減小至很小的可以量化的值。第三提議包括定期對(duì)參考管腿進(jìn)行人工回填。第四提議包括自動(dòng)保持充裝的系統(tǒng)，該系統(tǒng)將對(duì)參考管腿進(jìn)行連續(xù)回填。第五提議包括在冷凝腔室中安裝溫度監(jiān)測(cè)器，只有當(dāng)溫度降低時(shí)進(jìn)行回填。第六提議包括將冷凝腔室重新定位成低于容器嘴。第七提議包括使冷凝腔室向可變管腿通氣，從而利用流過(guò)冷凝腔室的蒸汽流來(lái)防止不可冷凝氣體的積聚。
不過(guò)，各個(gè)提議的可行性、成本和/或性能都有著固有的局限性。因此，還需要一種改進(jìn)的冷凝腔室設(shè)計(jì)，它將減小不可冷凝氣體在參考管線中離開(kāi)溶液的可能性，從而利用壓力差測(cè)量系統(tǒng)來(lái)提供更可靠的液體高度讀數(shù)。


通過(guò)下面對(duì)如附圖所示的幾個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的更詳細(xì)說(shuō)明，將清楚本發(fā)明的特征和工作情況。這些圖只是用于圖示目的，而不是按比例畫出。在各實(shí)施例中所示的元件的空間關(guān)系和相對(duì)尺寸可以進(jìn)行減小、放大或重新布置，以便提高該圖相對(duì)于相應(yīng)說(shuō)明的清楚性。因此，附圖并不應(yīng)解釋為精確反應(yīng)本發(fā)明示例實(shí)施例可能包含的相應(yīng)結(jié)構(gòu)元件的相對(duì)尺寸或位置。
圖1-3表示了試圖利用在參考管腿和可變管腿之間的壓力差來(lái)測(cè)量容器內(nèi)的液體高度的一些現(xiàn)有技術(shù)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)成的示例裝置的示意圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例的示例冷凝腔室結(jié)構(gòu)的示意圖，該冷凝腔室適用于圖4所示的裝置或者根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的其它裝置。
下面所述和/或在附圖中所示的示例將使得本說(shuō)明書完整和完全，并將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分表達(dá)本發(fā)明的范圍。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明的原理和特征可以用于多種實(shí)施例中。實(shí)際上，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)很容易知道，在附圖中所示的各種部件、特征和結(jié)構(gòu)可以選擇地組合，以便產(chǎn)生附加的示例生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)和/或產(chǎn)品，為了簡(jiǎn)明而沒(méi)有表示它們，但是它們與這里所示和所述的機(jī)構(gòu)和原理完全一致，因此在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例的液體高度測(cè)量系統(tǒng)100包括監(jiān)測(cè)容器102，例如先進(jìn)沸水反應(yīng)器(ABWR)的RPV。監(jiān)測(cè)容器102包括容納液體的下部部分106以及主要容納由液體蒸發(fā)所產(chǎn)生的蒸氣或蒸汽的上部部分104。改進(jìn)的冷凝腔室(CC)110為具有至少三個(gè)接頭的更小容器，這至少三個(gè)接頭包括與參考管腿(RL)118、可變管腿(VL)114和蒸汽管腿(SL)108連接的接頭。
該RL 118為來(lái)自補(bǔ)給水系統(tǒng)的液體提供通路，例如從控制桿驅(qū)動(dòng)器(CRD)驅(qū)動(dòng)水系統(tǒng)122流過(guò)控制閥(PPC)120進(jìn)入CC 110，并開(kāi)始與在CC中產(chǎn)生的任何冷凝液一起積聚于CC中。而VL 114又允許過(guò)量的液體從CC 110流回至監(jiān)測(cè)容器102的液體部分106中，從而既在CC(以及RL 118)內(nèi)保持基本恒定的流體高度，又在該VL的下部?jī)?nèi)保持一液體高度，該液體高度基本上等于在該監(jiān)測(cè)容器中的液體高度。
然后，可以通過(guò)評(píng)估由傳感器124所確定的VL 114(對(duì)應(yīng)于監(jiān)測(cè)容器內(nèi)的高度的較低高度)和RL 118(由CC 110中的液體表面的相對(duì)高度所確定的基本恒定值)之間的壓力差(ΔP)來(lái)測(cè)定該監(jiān)測(cè)容器102內(nèi)的液體高度。傳感器124的輸出可以通過(guò)線路124a持續(xù)地、定期地和/或根據(jù)需要傳送至合適的記錄和/或控制裝置。應(yīng)當(dāng)知道，該差異取決于CC 110和監(jiān)測(cè)容器102的相對(duì)位置、內(nèi)部構(gòu)造和液體負(fù)載。
從CC 110進(jìn)入VL 114的開(kāi)口構(gòu)成為這樣，即該VL開(kāi)口定位在比從RL 118進(jìn)入CC的開(kāi)口更高的相對(duì)位置處。VL開(kāi)口還定位在比SL 108的開(kāi)口更低的相對(duì)位置處。SL 108連接至RPV儀器管線嘴安全端。在容器和/或系統(tǒng)的工作過(guò)程中積聚于CC 110的不可冷凝氣體通常持續(xù)溶解和/或夾帶在從RL 118進(jìn)入CC的液體中，和/或，形成于CC中的冷凝液將由溢出流攜帶通過(guò)VL 114，并返回監(jiān)測(cè)容器102的下部部分106。
改進(jìn)的CC設(shè)計(jì)將防止CC 100中可能富含不可冷凝氣體的水向下流動(dòng)進(jìn)入CC中的RL開(kāi)口。而且，由于通過(guò)RL 118注入水以及流體流過(guò)所公開(kāi)系統(tǒng)的“循環(huán)”運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，因此可以預(yù)計(jì)該改進(jìn)的CC設(shè)計(jì)還將減小在連續(xù)工作過(guò)程中CC/管線接頭所承受的熱應(yīng)力大小。而且，積聚于CC 110中的不可冷凝氣體由于它們的相對(duì)浮力而趨向于通過(guò)簡(jiǎn)單對(duì)流流過(guò)SL 108而持續(xù)返回至RPV。
圖5表示了本發(fā)明示例實(shí)施例的冷凝腔室的更詳細(xì)視圖，該圖5大致對(duì)應(yīng)于圖4的一部分。如圖5所示，從監(jiān)測(cè)容器102伸向CC 110的SL 108通常相對(duì)較短、絕熱并且有足夠的直徑，以避免蒸氣或蒸汽在到達(dá)CC之前冷凝。盡管未示出，一部分CC 110可以具有傳熱裝置，該傳熱裝置通常利用強(qiáng)迫對(duì)流和/或自然對(duì)流來(lái)將CC的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)表面冷卻至足以使得從監(jiān)測(cè)容器102進(jìn)入的蒸氣或蒸汽冷凝的溫度。還如圖5所示，VL 114可以具有在CC 110中的凸起、堰或其它結(jié)構(gòu)，相對(duì)于為RL 118所提供的進(jìn)入CC的開(kāi)口，該結(jié)構(gòu)有效升高了進(jìn)入VL的開(kāi)口高度。
應(yīng)當(dāng)知道，許多配件和CC構(gòu)造可以用于形成這兩個(gè)開(kāi)口之間的這種豎直分開(kāi)。還應(yīng)當(dāng)知道，CC 110的尺寸、從RL 118進(jìn)入的液體的相對(duì)溫度和流速、以及在CC中產(chǎn)生冷凝液的速度將在一定程度上決定了施加在各個(gè)部件上的液體溫度范圍。通過(guò)選擇合適的溫度和流速，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠減小在工作過(guò)程中部件所承受的溫度的范圍，從而提供了減小部件上的熱應(yīng)力的方法。
盡管這里參考特定實(shí)施例進(jìn)行了圖示和介紹，但是本發(fā)明并不局限于所示的細(xì)節(jié)。而且，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，在權(quán)利要求的等價(jià)范圍內(nèi)，可以對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行各種變化。例如，本發(fā)明可用于需要測(cè)量處于高壓下的液體高度并同時(shí)避免不可冷凝氣體影響的任何用途。它并不局限于蒸汽和液體。也并不局限于公用事業(yè)。
用于普通技術(shù)中的參考標(biāo)號(hào)/字母(圖1-3)N 充裝高度K 臨界充裝高度1 儀器/測(cè)量系統(tǒng)/冷凝容器2 反應(yīng)器壓力容器/側(cè)部外壁3 蒸汽區(qū)域4 蒸汽管線/內(nèi)部5 入口6 冷凝液區(qū)域7 排出裝置7a冷凝液區(qū)域8 排出管線/壓力測(cè)量管8a第一管腿8b弓形上部連接部分8c管腿9 冷卻級(jí)10壓力容器/U形管線/下端11上端12干井結(jié)構(gòu)/套管14反應(yīng)器建筑14A 第一流動(dòng)通路14B 第二流動(dòng)通路15壓力容器嘴16參考管腿/立管16A 下部流出區(qū)域16B 上部流出區(qū)域17壓力差測(cè)量管線18壓力檢測(cè)器/測(cè)量裝置18A 第一測(cè)量管線18B 第二測(cè)量管線19壓力板20冷卻劑/壓力差傳感器
22 液體高度/氣動(dòng)閥24 反應(yīng)器燃料/壓縮空氣管線26 下部空間/截流閥28 上部空間/溢出管線30 蒸汽或蒸氣/通氣閥32 基座36 上部支管38 傾斜蒸氣進(jìn)口40 絕熱材料42 下部支管44 可變管腿50 冷凝腔室用于本發(fā)明的參考標(biāo)號(hào)100 液體高度測(cè)量系統(tǒng)102 監(jiān)測(cè)容器104 上部部分106 下部部分106 液體部分108 蒸汽管腿(SL)110 改進(jìn)的冷凝腔室(CC)114 可變管腿(VL)118 參考管腿(RL)120 控制閥122 驅(qū)動(dòng)水系統(tǒng)124 傳感器124A 線路。
權(quán)利要求
1.一種液體高度測(cè)量系統(tǒng)(100)，用于測(cè)量監(jiān)測(cè)容器(102)中的液體高度，該監(jiān)測(cè)容器(102)包含具有上表面的一定容積液體以及帶有不可冷凝氣體的蒸氣，該系統(tǒng)(100)包括冷凝腔室(110)，該冷凝腔室構(gòu)造成可保持第一容積的液體，并使蒸氣冷凝；蒸汽管腿(108)，該蒸汽管腿(108)在該監(jiān)測(cè)容器和冷凝腔室之間延伸，用于將蒸氣和不可冷凝氣體引入到冷凝腔室中；可變管腿(114)，用于從冷凝腔室接收液體，并在低于液體上表面的位置處將該液體引入到該監(jiān)測(cè)容器中；參考管腿(118)，用于從一液體源接收液體，并將該液體引入到該冷凝腔室中；以及壓力差傳感器(124)，該壓力差傳感器布置在可變管腿和參考管腿之間，用于測(cè)量壓力差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量液體高度的液體高度測(cè)量系統(tǒng)(100)，其中該可變管腿通過(guò)設(shè)置在冷凝腔室中的第一開(kāi)口而從冷凝腔室接收液體；以及該參考管腿通過(guò)第二開(kāi)口將液體引入到該冷凝腔室中；其中，第一開(kāi)口布置成高出該第二開(kāi)口一豎直分開(kāi)距離Dv。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量液體高度的液體高度測(cè)量系統(tǒng)(100)，其中該監(jiān)測(cè)容器(102)是反應(yīng)器壓力容器(RPV)；該液體是水溶液；以及該液體源提供該水溶液，該液體源所提供的水溶液具有低于平衡濃度的不可冷凝氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量液體高度的液體高度測(cè)量系統(tǒng)(100)，其中該冷凝腔室(110)包括一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)用于增大不可冷凝氣體進(jìn)入液體中的吸收速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測(cè)量液體高度的液體高度測(cè)量系統(tǒng)(100)，其中該結(jié)構(gòu)包括攪拌器，該攪拌器用于將該液體和該不可冷凝氣體混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測(cè)量液體高度的液體高度測(cè)量系統(tǒng)(100)，其中該結(jié)構(gòu)增加了該液體和該不可冷凝氣體之間的有效接觸面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量液體高度的液體高度測(cè)量系統(tǒng)(100)，其中該液體源提供精煉的冷凝液體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量液體高度的液體高度測(cè)量系統(tǒng)(100)，其中該蒸汽管線(108)具有基本水平的構(gòu)造。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量液體高度的液體高度測(cè)量系統(tǒng)(100)，其中該蒸汽管腿(108)在監(jiān)測(cè)容器(102)和冷凝腔室(110)之間向下傾斜。
10.一種用于測(cè)量監(jiān)測(cè)容器(102)中的液體高度的方法，該監(jiān)測(cè)容器(102)包含具有上表面的一定容積液體以及帶有不可冷凝氣體的蒸氣，該方法包括將蒸氣從監(jiān)測(cè)容器引入冷凝腔室(110)中，并冷凝一部分蒸氣，以便以第一速率Ls形成液體；通過(guò)參考管腿(118)以第二速率Lr將液體引入冷凝腔室中；通過(guò)可變管腿(114)以第三速率Lv從冷凝腔室中移走液體，并使該液體返回至該監(jiān)測(cè)容器，其中，平均起來(lái)滿足表達(dá)式Ls+Lr＝Lv從而，在冷凝腔室中保持平均參考液體高度，并在可變管腿中形成可變液體高度；以及檢測(cè)在參考液體高度和可變液體高度之間的壓力差(124)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的裝置包括冷凝腔室(CC)，該冷凝腔室保持一定容積的冷凝液，該冷凝液由來(lái)自容器例如反應(yīng)器壓力容器(RPV)的蒸氣而獲得。冷凝腔室與參考管腿(RL)、可變管腿(VL)和蒸氣或蒸汽管腿(SL)連接。RL接頭提供了流動(dòng)通路，以供CRD驅(qū)動(dòng)水系統(tǒng)回填以便流入CC并溢流至VL中。過(guò)量的回填和/或冷凝液將返回容器，這通常出現(xiàn)在低于容器內(nèi)的液體高度的位置處。因此，不可冷凝氣體將以基本連續(xù)的方式從CC返回RPV，從而將防止富含不可冷凝氣體的液體從CC引入RL，并提高了液體高度測(cè)量的容限和可靠性，和/或減小在各個(gè)CC接頭上的熱應(yīng)力。
文檔編號(hào)G01F23/14GK1928515SQ20061015138
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者R·帕特爾, A·曾, J·薩沃布, H·仇 申請(qǐng)人:通用電氣公司