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測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)用來測量容器中的液體高度。在BWR中，以這種方式監(jiān)測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)下不會冷凝的氣體)一起從容器中蒸發(fā)。
這些液體高度的測量結(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、停機(jī)和/或錯(cuò)誤或事故相關(guān)的對典型受控工作狀況的顯著偏離。
液體高度儀器和測量系統(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，液體高度儀器和測量系統(tǒng)產(chǎn)生的信號精確反應(yīng)了監(jiān)測容器中液體高度的實(shí)際狀況。
已經(jīng)給出了精確測定和顯示監(jiān)測容器中實(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。液體高度儀器測量系統(tǒng)1中包括參考管腿16和壓力差檢測器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。液體高度儀器測量系統(tǒng)1通過在液體高度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測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確定。
圖2中表示了用于測量容器內(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，過量的冷凝液通過蒸汽管線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用于通過布置在冷凝液區(qū)域6下面的壓力差測量管線17來測量充裝高度。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9緊鄰該上端11，U形管10靠近該冷卻級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)檢測到未充滿狀態(tài)時(shí)(即檢測高度低于臨界充裝高度K)，附加冷卻能夠被動進(jìn)行，以便保證對反應(yīng)器壓力容器的充分冷卻。用于起動該冷卻措施的主要元件是壓力差測量管8，該壓力差測量管8具有上下顛倒的U形管結(jié)構(gòu)，布置成平行于外壁2。該壓力差測量管8包括第一管腿8A，該第一管腿8A通過弓形上部連接部分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流動連接。因此，壓力差測量管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，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)的流動通路，且套管12的上端相對于第一管腿8A封閉，并設(shè)置成防泄漏。而套管12又提供有第一流動通路14A，該第一流動通路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上面通過第二流動通路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，還提供了測量裝置18，該測量裝置18設(shè)置成用于檢測兩個(gè)管腿8A、8C之間的壓力差。測量裝置18還通過第一測量管線18A而在弓形第一流動通路14A進(jìn)入立管16的區(qū)域中與該弓形第一流動通路14A連接。而且，測量裝置18通過第二測量管線18B而與第二管腿8C的下端連接。該下端除了與測量裝置18流動連接之外是封閉的。兩個(gè)管腿8A、8C中的壓力狀態(tài)通過相應(yīng)測量管線18A、18B而通向測量裝置18。
如圖3所示，測量裝置18設(shè)置為被動脈沖發(fā)生器，用于將在兩個(gè)測量管線18A、18B之間檢測到的壓力差的變化轉(zhuǎn)變成軸向運(yùn)動。例如，測量裝置18可以具有壓力板19，該壓力板19的一側(cè)由來自第一管腿8A的壓力作用，該壓力板19的另一側(cè)由來自第二管腿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，該軸向移動又作用于氣動閥22上，該氣動閥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/關(guān)閉溢流管線28。通氣閥30也可以布置在壓力差測量管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)壓力差測量管8首次充裝時(shí)，水通過下部流出部分16A、通過立管16和通過第一流動通路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程中通過通氣閥30而逸出。因此，測量系統(tǒng)可使得基本沒有不可冷凝氣體殘留在壓力差測量管8中。在該正常工作狀態(tài)下，兩個(gè)管腿8A、8C中的壓力值(該壓力值由測量裝置18通過兩個(gè)測量管線18A、18B來檢測)也由包含在兩個(gè)管腿8A、8C中的水柱的壓力來確定。
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又通過兩個(gè)流動通路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)蒸汽首次通過第二流動通路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，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，且它們在參考管線和/或可變管線中的存在可能導(dǎo)致對監(jiān)測容器的液體高度的測量不精確。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)的來源是空氣。一旦在系統(tǒng)中有不可冷凝氣體，來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)是通過將溶解氣體包含在過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)(每百萬份中的容積份數(shù))。
不過，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量系統(tǒng)的參考管腿中，從而改變所測的液體高度，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)(通常會引起相對較慢的減壓)的過程中。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將直接影響由壓力差檢測器檢測的參考壓力，因此，對監(jiān)測容器中液體高度的測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，在正常工作過程中對RPV內(nèi)的液體高度的不精確測量將產(chǎn)生一些問題。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)該測量值來判斷是否實(shí)現(xiàn)了對芯的充分冷卻，不過，更高液體高度的錯(cuò)誤指示可能在動態(tài)減壓過程中對于操作人員產(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)問題。顯然，對液體高度測量系統(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程和/或結(jié)構(gòu)，它們將產(chǎn)生更可靠的測量值，并提高設(shè)備工作的安全余量。
已經(jīng)提出了多種對液體高度測量系統(tǒng)的可選改變，以便解決由不可冷凝氣體引起的測量誤差問題。一種提議包括使冷凝腔室向主蒸汽管線通氣，從而利用流過冷凝腔室的強(qiáng)制蒸汽流來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量誤差減小至很小的可以量化的值。第三提議包括定期對參考管腿進(jìn)行人工回填。第四提議包括自動保持充裝的系統(tǒng)，該系統(tǒng)將對參考管腿進(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，從而利用流過冷凝腔室的蒸汽流來防止不可冷凝氣體的積聚。
不過，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溶液的可能性，從而利用壓力差測量系統(tǒng)來提供更可靠的液體高度讀數(shù)。


通過下面對如附圖所示的幾個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的更詳細(xì)說明，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)系和相對尺寸可以進(jìn)行減小、放大或重新布置，以便提高該圖相對于相應(yīng)說明的清楚性。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測量容器內(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，為了簡明而沒有表示它們，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)施例的液體高度測量系統(tǒng)100包括監(jiān)測容器102，例如先進(jìn)沸水反應(yīng)器(ABWR)的RPV。監(jiān)測容器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為來自補(bǔ)給水系統(tǒng)的液體提供通路，例如從控制桿驅(qū)動器(CRD)驅(qū)動水系統(tǒng)122流過控制閥(PPC)120進(jìn)入CC 110，并開始與在CC中產(chǎn)生的任何冷凝液一起積聚于CC中。而VL 114又允許過量的液體從CC 110流回至監(jiān)測容器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的下部內(nèi)保持一液體高度，該液體高度基本上等于在該監(jiān)測容器中的液體高度。
然后，可以通過評估由傳感器124所確定的VL 114(對應(yīng)于監(jiān)測容器內(nèi)的高度的較低高度)和RL 118(由CC 110中的液體表面的相對高度所確定的基本恒定值)之間的壓力差(ΔP)來測定該監(jiān)測容器102內(nèi)的液體高度。傳感器124的輸出可以通過線路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)測容器102的相對位置、內(nèi)部構(gòu)造和液體負(fù)載。
從CC 110進(jìn)入VL 114的開口構(gòu)成為這樣，即該VL開口定位在比從RL 118進(jìn)入CC的開口更高的相對位置處。VL開口還定位在比SL 108的開口更低的相對位置處。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VL 114，并返回監(jiān)測容器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進(jìn)入CC中的RL開口。而且，由于通過RL 118注入水以及流體流過所公開系統(tǒng)的“循環(huán)”運(yùn)動性質(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浮力而趨向于通過簡單對流流過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大致對應(yīng)于圖4的一部分。如圖5所示，從監(jiān)測容器102伸向CC 110的SL 108通常相對較短、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)迫對流和/或自然對流來將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)，相對于為RL 118所提供的進(jìn)入CC的開口，該結(jié)構(gòu)有效升高了進(jìn)入VL的開口高度。
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)開口之間的這種豎直分開。還應(yīng)當(dāng)知道，CC 110的尺寸、從RL 118進(jìn)入的液體的相對溫度和流速、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)，可以對細(xì)節(jié)進(jìn)行各種變化。例如，本發(fā)明可用于需要測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/字母(圖1-3)N 充裝高度K 臨界充裝高度1 儀器/測量系統(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/壓力測量管8a第一管腿8b弓形上部連接部分8c管腿9 冷卻級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 第一流動通路14B 第二流動通路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壓力差測量管線18壓力檢測器/測量裝置18A 第一測量管線18B 第二測量管線19壓力板20冷卻劑/壓力差傳感器
22 液體高度/氣動閥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100 液體高度測量系統(tǒng)102 監(jiān)測容器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)動水系統(tǒng)124 傳感器124A 線路。
權(quán)利要求
1.一種液體高度測量系統(tǒng)(100)，用于測量監(jiān)測容器(102)中的液體高度，該監(jiān)測容器(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，用于測量壓力差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測量液體高度的液體高度測量系統(tǒng)(100)，其中該可變管腿通過設(shè)置在冷凝腔室中的第一開口而從冷凝腔室接收液體；以及該參考管腿通過第二開口將液體引入到該冷凝腔室中；其中，第一開口布置成高出該第二開口一豎直分開距離Dv。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測量液體高度的液體高度測量系統(tǒng)(100)，其中該監(jiān)測容器(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所述的用于測量液體高度的液體高度測量系統(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所述的用于測量液體高度的液體高度測量系統(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所述的用于測量液體高度的液體高度測量系統(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所述的用于測量液體高度的液體高度測量系統(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所述的用于測量液體高度的液體高度測量系統(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所述的用于測量液體高度的液體高度測量系統(tǒng)(100)，其中該蒸汽管腿(108)在監(jiān)測容器(102)和冷凝腔室(110)之間向下傾斜。
10.一種用于測量監(jiān)測容器(102)中的液體高度的方法，該監(jiān)測容器(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；通過參考管腿(118)以第二速率Lr將液體引入冷凝腔室中；通過可變管腿(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)測容器，其中，平均起來滿足表達(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接頭提供了流動通路，以供CRD驅(qū)動水系統(tǒng)回填以便流入CC并溢流至VL中。過量的回填和/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G01F23/14GK1928515SQ20061015138
公開日2007年3月14日 申請日期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 申請人:通用電氣公司