Innovative transient-proof hydrostatic level measuring method

T. Gocht; A. Traichel; R. Hampel; H.-M. Prasser

doi:10.1515/kern-2003-0048

Artikel

Innovative transient-proof hydrostatic level measuring method

T. Gocht , A. Traichel , R. Hampel und H.-M. Prasser

Veröffentlicht/Copyright: 11. März 2022

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Aus der Zeitschrift Kerntechnik Band 68 Heft 3

Abstract

Most of the level monitoring systems for pressure vessels containing saturated steam-water mixture use the hydrostatic method. Differential pressure transducers are connected by pulse tubes with nozzles at different height of the pressure vessel. A disadvantage of this method is given by measuring errors cause by evaporation and/or degassing processes in vertical parts of these pulse lines. The error is caused by the decrease of the fluid density in the reference pipe, when a two-phase mixture appears. The present work aimed at the test of a novel differential pressure measuring system that eliminates the influence of density changes in the pulse lines. It is based on two differential pressure transducers, placed accurately at the elevation of the connecting nozzles. They are connected with the pressure vessel only by horizontal pipes. The vertical distance is bridged by a standpipe, the fluid of which is completely separated from the fluid in the vessel. Degassing respectively evaporation effects can therefore be completely excluded in the reference column of the new system. The method was tested at the pressurizer test facility of the University of Applied Sciences Zittau/ Görlitz, IPM on three types of transients including a rapid pressure decrease similar to a loss-of-coolant transient. Traditional differential pressure systems as well as local void probes were used for comparison. The method has proven its advantages compared to the traditional hydrostatic level measurement method.

Abstract

Die meisten Füllstandsmessstellen an Druckbehältern, in denen sich Wasser und Dampf unter Sättigungsbedingungen befinden, arbeiten nach dem hydrostatischen Prinzip. Differenzdruckaufnehmer stehen hierfür über Impulsleitungen mit Stutzen auf unterschiedlichen Höhen am Druckbehälter in Verbindung. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht in Messfehlern, die bei Gasfreisetzung oder Verdampfung in den vertikalen Abschnitten der Impulsleitungen auftreten. Der Fehler wird durch die Abnahme der Fluiddichte in den Impulsleitungen verursacht, die infolge der Bildung eines Zweiphasengemischs auftritt. Die vorliegende Arbeit zielte auf die Erprobung einer neuartigen Differenzdruckmethode, bei der der Einfluss von Dichteänderungen in den Impulsleitungen eliminiert wird. Dies geschieht durch Einsatz von zwei Differenzdruckumformern je Messstelle, die genau auf der gleichen Höhe angeordnet sind, auf der sich die Einbindungen der Impulsleitungen am Druckbehälter befinden. Die Verbindungsleitungen zum Druckbehälter verlaufen demzufolge horizontal. Der notwendigerweise vorhandene Höhenunterschied wird durch ein Standrohr überbrückt, das medienseitig vom Druckbehälter getrennt ist. Entgasungs- bzw. Verdampfungserscheinungen in der Referenzsäule können somit beim neuen Verfahren ausgeschlossen werden. Die Methode wurde an der Druckhalterversuchsanlage der Hochschule Zittau/Görlitz, IPM (FH) unter verschiedenen transienten Bedingungen getestet, u. a. bei schnellen Druckentlastungen, die ähnlich wie Kühlmittelverlusttransienten verlaufen. Traditionelle Differenzdrucksysteme, wie auch lokale Dampfgehaltssonden wurden zum Vergleich herangezogen. Im Vergleich mit einem traditionellen hydrostatischen Füllstandsmesssystem hat die Methode ihre Vorteile unter Beweis gestellt.

Acknowledgements

The present work was supported by the Saxony Ministry of Sciences and Art within the government research aid.

References

1 Traichel, A., et al.: Verification of Simulation Results of Mixture Level Transients and Evaporation Processes in Pressure Vessels using Needle-shaped Probes, Workshop on Measurement Techniques for Steady and Transient Multiphase Flows, Rossendorf, Germany, 2000, proceedings in Forschungszentrum Rossendorf, Wissenschaftlich-Technische Berichte, FZR-320, Mai 2001, ISSN 1437-322X, pp. 97–108Suche in Google Scholar

2 Prasser, H.-M.; Schneider, C.: Anordnung zur hydrostatischen Füllstandsmessung in einem Druckbehälter, Patent, Offenlegungsschrift DE 197 14 168 A1, BRD, 08.10.1998Suche in Google Scholar

3 Hampel, R., et al.: Wissensbasierte Systeme zur Diagnose der Funktionsfähigkeit und zur Fehlerdiagnose für hydrostatische Füllstandsmeßsysteme, Technical project for Reactor Safety Research – Project No. 150 12 04Suche in Google Scholar

Received: 2003-03-07

Published Online: 2022-03-11

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