預(yù)測性維修在重水堆設(shè)備管理中的應(yīng)用

郁光廷

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

預(yù)測性維修在重水堆設(shè)備管理中的應(yīng)用

郁光廷

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

秦山重水堆核電廠設(shè)備數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有些設(shè)備故障與運行時間無直接關(guān)系，并不能簡單通過定期維修來避免這些設(shè)備失效。為了提高設(shè)備可靠性、增加設(shè)備可用率并降低維修成本，對于電廠核安全、機組發(fā)電具有重要作用的設(shè)備，應(yīng)開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維修工作。按照各類型設(shè)備特點，采用合適的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法、內(nèi)容和頻度，發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備潛在故障，主動安排這些設(shè)備進行預(yù)測性維修，優(yōu)化設(shè)備維修管理。

預(yù)測性維修；設(shè)備管理；狀態(tài)監(jiān)測

1 重水堆設(shè)備維修方式以及面臨的挑戰(zhàn)

秦山重水堆核電廠設(shè)備數(shù)量眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和技術(shù)含量較高，涉及機械、電氣和儀控等很多專業(yè)，現(xiàn)在設(shè)備維修一般采用糾正性維修、以時間為周期的預(yù)防性維修等方式。糾正性維修是當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或失效時進行的非計劃維修，

適用于對生產(chǎn)影響較小的非重點設(shè)備和備用設(shè)備。以時間為周期的預(yù)防性維修，事先確定維修類別、維修周期、維修內(nèi)容及備件材料等，定期進行維護或更換，重水堆核電廠很多設(shè)備可以采取這類維修方式進行。

由于各類設(shè)備特點不同，有些設(shè)備故障與運行時間無直接關(guān)系，并不能簡單通過對設(shè)備定期維修來避免設(shè)備失效。由于設(shè)備部件早期失效率較高，如果對設(shè)備進行過度維修，就會將原本運行在穩(wěn)定期的設(shè)備重新返回到早期失效狀態(tài)，反而增加了設(shè)備缺陷率。相反，應(yīng)采取對設(shè)備進行科學(xué)的狀態(tài)監(jiān)測，了解設(shè)備運行狀態(tài)，預(yù)測設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢，根據(jù)設(shè)備定期檢查、在線監(jiān)測、診斷等信息，經(jīng)過分析處理，判斷設(shè)備狀態(tài)及發(fā)展趨勢，在設(shè)備性能降低到不允許極限前有計劃地安排維修，防止設(shè)備進一步損壞，大大降低維修費用，實際上這類維修方式稱作預(yù)測性維修，這是一種主動性的預(yù)防維修。

2 預(yù)測性維修內(nèi)容和意義

2.1 預(yù)測性維修對象

預(yù)測性維修也稱為基于狀態(tài)的維修，指通過對能表征設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)、特征等進行連續(xù)或定期監(jiān)督，并在這些參數(shù)或特征表明設(shè)備即將出現(xiàn)故障前進行計劃性維修，如有必要則進行進一步檢查和修復(fù)工作，以避免設(shè)備或系統(tǒng)失效。原則上可以通過監(jiān)測手段進行設(shè)備數(shù)據(jù)采集，例如振動、油品、溫度等參數(shù)，并且清楚這些數(shù)據(jù)和設(shè)備運行狀態(tài)之間的關(guān)系，通過監(jiān)測這些參數(shù)以及相應(yīng)變化趨勢，可以發(fā)現(xiàn)一些潛在故障的設(shè)備并安排預(yù)測性維修。在設(shè)備失效之前，需要有足夠時間通過狀態(tài)監(jiān)測手段來發(fā)現(xiàn)設(shè)備是否將要發(fā)生故障，然后經(jīng)過分析并采取恰當(dāng)?shù)木S修措施來防止故障發(fā)生。

秦山重水堆核電廠預(yù)測性維修主要用于對電廠的核安全、機組發(fā)電具有重要作用，當(dāng)其失效會對電廠產(chǎn)生直接或重大影響，對于保障電廠安全穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行直接相關(guān)的重要關(guān)鍵設(shè)備。進行預(yù)測性維修的設(shè)備如下：

1）泵、電機等轉(zhuǎn)動設(shè)備；

2）電動閥、氣動閥等閥門類設(shè)備；

3）變壓器、發(fā)電機等電氣設(shè)備。

2.2 預(yù)測性維修意義

預(yù)測性維修是設(shè)備管理的一個重要環(huán)節(jié)，正確開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維修工作，能夠為電廠帶來可觀效益。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.2.1 提高設(shè)備可靠性

采用預(yù)測性維修，可以避免由于過度維修使設(shè)備重新返回到早期失效狀態(tài)，減少相應(yīng)設(shè)備故障。還可以在運行設(shè)備沒有完全失效前，發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在缺陷，對其采取必要措施。

2.2.2 增加設(shè)備可用率

通過對設(shè)備狀態(tài)監(jiān)督，可以得出每一個設(shè)備都有一段較長的穩(wěn)定運行區(qū)，利用預(yù)測性維修技術(shù)延續(xù)設(shè)備在穩(wěn)定區(qū)運行，只有設(shè)備發(fā)生潛在缺陷時，才對該設(shè)備進行維修處理，從而增加設(shè)備可用率。

2.2.3 提高維修工作效率和降低維修成本

通過預(yù)測性維修可以防止過度維修，節(jié)約維修成本。減少設(shè)備解體維修數(shù)量，從而降低相應(yīng)的勞務(wù)費用、材料費用以及備件費用。另外，在大修期間，通過采用預(yù)測性維修減少關(guān)鍵路徑設(shè)備維修量，相應(yīng)可以減小大修工期，這樣能夠給電廠帶來一些經(jīng)濟效益。

3 預(yù)測性維修技術(shù)手段

預(yù)測性維修技術(shù)手段主要包括：個人現(xiàn)場感官檢查；電廠運行參數(shù)監(jiān)督；使用專用測量設(shè)備進行檢測?；谌俗陨砀杏^檢查，主要是利用看、聽、摸等感覺探測潛在故障，一般情況下由現(xiàn)場巡檢人員完成，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時，通過發(fā)出缺陷工單進行處理。電廠運行參數(shù)監(jiān)督，主要指使用系統(tǒng)在線儀表，通過報警提示或定期查看歷史數(shù)據(jù)，觀察、記錄以及對參數(shù)進行趨勢分析，監(jiān)測設(shè)備參數(shù)在穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)的變化趨勢，判斷系統(tǒng)或設(shè)備的運行狀態(tài)。

使用專用測量設(shè)備進行檢測，可以提前較長時間發(fā)現(xiàn)潛在缺陷發(fā)生。但它也有一定局限性，大多數(shù)監(jiān)測設(shè)備只能監(jiān)測一種狀態(tài)。需要再結(jié)合現(xiàn)場檢查，以及設(shè)備在線參數(shù)變化情況，綜合全面判斷設(shè)備狀態(tài)。常用檢測技術(shù)如下：

1）振動監(jiān)測：轉(zhuǎn)動設(shè)備健康狀況，可通過振動變化情況進行分析評估，包括設(shè)備在線測量儀器和便攜式振動測量設(shè)備。

2）潤滑油分析：對設(shè)備潤滑油進行取樣分

析，包括對油品理化性能（如黏度、水分、酸度等）分析，以及所含碎屑、顆粒分析。

3）噪聲監(jiān)測：應(yīng)用聲響設(shè)備對運行設(shè)備進行評估，可以判斷轉(zhuǎn)動設(shè)備是否有異音、閥門是否存在內(nèi)漏等情況。

4）溫度監(jiān)測：運行設(shè)備散發(fā)熱量，熱量大小和密度隨著運行狀態(tài)變化，可用于監(jiān)督發(fā)電機、電動機等電氣設(shè)備，以及軸承是否存在過度磨損、閥門漏汽，例如可使用紅外測溫儀、紅外熱成像技術(shù)進行監(jiān)測。

5）閥門診斷：使用MOV或AOV診斷專用裝置，測試電動閥、氣動閥工作參數(shù)與狀況。

6）電氣監(jiān)測：測量電氣設(shè)備的絕緣、阻抗、變壓器油成份等參數(shù)的情況，評估電機、變壓器、發(fā)電機等電氣設(shè)備的運行狀態(tài)。

4 預(yù)測性維修開展方式與周期

預(yù)測性維修的開展主要包括對設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)督，然后進行趨勢分析，以確定合理維修時間。其中核心內(nèi)容包括如何確定合適監(jiān)測項目和頻度，在執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)測過程中，需要考慮從發(fā)現(xiàn)潛在缺陷到最后失效之間間隔，即從故障變得可以探測到潛在缺陷發(fā)展成為設(shè)備失效之間所需要的時間。

秦山重水堆核電廠依據(jù)設(shè)備重要程度、設(shè)備技術(shù)規(guī)格書、廠家推薦、經(jīng)驗、設(shè)備是處于備用或連續(xù)運行等來確定預(yù)測性維修的項目與監(jiān)測頻度。

1）對于需要在機組運行期間，進行預(yù)測性維修的設(shè)備，這類型工作的周期在18個月（1.5年）以內(nèi)，并且同機組狀態(tài)無關(guān)，通常以周、月為周期。

2）對于機組運行期間無法實施，例如閥門的動態(tài)診斷，只在大修期間允許實施的預(yù)測性維修活動，周期應(yīng)該是18個月（1.5年）倍數(shù)。

5 預(yù)測性維修在秦山重水堆核電廠應(yīng)用

5.1 預(yù)測性維修實施過程

5.1.1 編制設(shè)備預(yù)測性維修要求

確定需要進行預(yù)測性維修的設(shè)備，以及這些設(shè)備狀態(tài)的表征參數(shù)，分析這些參數(shù)與失效模式對應(yīng)關(guān)系。確定各參數(shù)監(jiān)測技術(shù)手段以及頻度要求，確定參數(shù)正常工作范圍、報警信息以及行動水平。具體設(shè)備的預(yù)測性維修項目內(nèi)容、頻度等技術(shù)要求，需要編制或升版相應(yīng)設(shè)備的預(yù)防性維修大綱，統(tǒng)一納入電廠PMP大綱管理體系，并且發(fā)出定期維修PM包執(zhí)行。

5.1.2 進行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測以及信息收集

按照設(shè)備預(yù)測性維修的監(jiān)測內(nèi)容與頻度要求，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備狀態(tài)參數(shù)信息收集。對于影響設(shè)備運行的監(jiān)測項目，應(yīng)發(fā)出相應(yīng)工單，并提前計劃與授權(quán)。對于參數(shù)變化較快的情況，根據(jù)需要可以使用其他監(jiān)測手段進一步確認(rèn)。對于預(yù)測性維修實施過程中測量的重要數(shù)據(jù)，都需要進行記錄。對已有系統(tǒng)進行記錄，例如泵、電機等設(shè)備的潤滑油分析數(shù)據(jù)通過化學(xué)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)記錄，逐步把這些已有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與現(xiàn)有TEAM系統(tǒng)建立關(guān)聯(lián)查詢。對于定期PM工作包執(zhí)行過程中測量的數(shù)據(jù)參數(shù)，需要把設(shè)備的重要數(shù)據(jù)記錄，暫時輸入到專門的表格模板，以便于以后統(tǒng)一納入到設(shè)備監(jiān)督管理平臺。

5.1.3 設(shè)備狀態(tài)評估

根據(jù)收集信息，包括設(shè)備運行數(shù)據(jù)或記錄，取樣分析結(jié)果，在線監(jiān)測參數(shù)，定期評估設(shè)備狀態(tài)以及變化趨勢。對于設(shè)備參數(shù)低于報警值，但變化趨勢較明顯的情況，也要進行進一步調(diào)查，并增加信息收集頻度。設(shè)備工程師利用各預(yù)測性維修技術(shù)手段收集設(shè)備狀態(tài)信息，綜合分析評價負(fù)責(zé)設(shè)備運行情況，提出設(shè)備后續(xù)處理建議，包括繼續(xù)運行并加強監(jiān)督，發(fā)出工單處理，增加大修項目，提出變更改造建議，發(fā)出狀態(tài)報告等。

5.1.4 確定設(shè)備維修內(nèi)容與窗口

根據(jù)設(shè)備維修要求的機組狀態(tài)，制定維修項目、內(nèi)容與時間窗口。在預(yù)測性維修中發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在潛在缺陷，需要由設(shè)備技術(shù)責(zé)任管理人對異?；蚬收线M行原因分析和技術(shù)評估，確定后續(xù)運行監(jiān)督、趨勢分析、維修安排、擴大檢查等行動，并跟蹤落實。如果監(jiān)督參數(shù)發(fā)生預(yù)期外變化，需要增加信息收集頻度，分析參數(shù)變化降級速度，可使用其他監(jiān)測技術(shù)進一步確認(rèn)。對有可能是共模性的潛在失效，需要適當(dāng)?shù)卦龃箢A(yù)測性維修數(shù)量與頻度，以消除共模失效產(chǎn)生風(fēng)險。機組大修前幾個月，對已實施預(yù)測性維修的設(shè)備提供大修前狀態(tài)評估，并確定大修建議工作安排。

5.1.5 優(yōu)化預(yù)防性維修大綱

根據(jù)幾個運行周期預(yù)測性維修執(zhí)行情況，優(yōu)

化設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集項目或頻度。按照設(shè)備實際運行狀態(tài)，優(yōu)化定期維修要求，例如可以通過油品分析，優(yōu)化潤滑油更換頻度。

5.2 設(shè)備預(yù)測性維修工作要求

5.2.1 轉(zhuǎn)機

1）定期振動監(jiān)測，目前的振動測量分為在線和離線兩種，其中在線測量數(shù)據(jù)通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)進行監(jiān)督，離線測量使用振動測量儀進行。

2）潤滑油定期取樣分析，一般每半年一次。

3）檢查密封系統(tǒng)泄漏量及其變化趨勢，由設(shè)備工程師在現(xiàn)場巡檢時檢查，不需要專門發(fā)出PM包進行。

4）運行參數(shù)監(jiān)督，使用PI系統(tǒng)進行運行參數(shù)監(jiān)督，包括進出口壓力、軸承溫度、振動等。如果發(fā)現(xiàn)運行參數(shù)超過報警范圍，或者變化趨勢突變，則需要立即到現(xiàn)場測量實際參數(shù)。

5.2.2 重要氣動閥

1）運行期間使用系統(tǒng)運行參數(shù)、超聲波內(nèi)漏儀、或閥前后的溫度變化等進行閥門內(nèi)漏檢查，經(jīng)過分析評估以下重要氣動閥需要進行內(nèi)漏檢查：

●從系統(tǒng)運行參數(shù)上檢查：除氣冷凝器壓力控制閥，除氣閥，穩(wěn)壓器壓力控制閥；

●超聲波內(nèi)漏儀進行檢查：液體釋放閥，穩(wěn)壓器壓力釋放閥。在每次大修前2個月進行檢查；

●旁排閥CSDV，周期3月。

2）核島氣動閥門AOV在線診斷測試

●壓力裝量控制系統(tǒng)閥門：除氣冷凝器壓力控制閥，除氣閥，穩(wěn)壓器壓力控制閥，上充閥等，周期18月；

●液體區(qū)域控制系統(tǒng)部分閥門。

5.2.3 重要電動閥

進行電動閥門MOV在線診斷的閥門如下：

●核島穩(wěn)壓器隔離閥，周期6年；

●核島SDC系統(tǒng)隔離閥，周期6年；

●核島ECC系統(tǒng)隔離閥，周期6年。

5.2.4 重要的電機類設(shè)備

1）定期振動監(jiān)測，目前的振動測量分為在線和離線兩種，其中在線測量數(shù)據(jù)通過PI系統(tǒng)進行監(jiān)督。離線測量按照《振動測量管理》要求進行。

2）潤滑油取樣分析，一般每半年一次。

3）電氣絕緣監(jiān)測，在設(shè)備停運或機組大修時進行。

4）運行參數(shù)監(jiān)督，使用PI系統(tǒng)進行運行參數(shù)監(jiān)督，包括電機線圈溫度、振動等。

5.2.5 發(fā)電機與變壓器

1）主變壓器、廠用變壓器和啟動/備用變壓器紅外熱成像儀監(jiān)測，迎峰度夏期間周期1周，其他時間周期1個月。

2）變壓器油定期分析。

3）220 kV/500 kV線路避雷器、500 kV線路耦合式電容電壓互感器紅外熱成像儀監(jiān)測，迎峰度夏期間周期1周，其他時間周期1個月。

4）發(fā)電機滑環(huán)紅外熱成像儀監(jiān)測，周期1個月。

5.3 預(yù)測性維修實際應(yīng)用分析——更換主泵機械密封

主泵機械密封維修，維修手冊規(guī)定每6年全部更換機械密封，即主泵運行6年后，利用大修時間把4臺主泵機械密封全部更換。這樣做，可能給主泵機械密封的維修帶來一定風(fēng)險，一個大修同時更換4臺主泵機械密封，給大修計劃安排帶來困難，可能會因此增加大修時間。

秦山重水堆核電廠主泵維修，考慮到重水堆大修周期間隔為18個月，平均每次大修維修一臺主泵機械密封，可以把主泵機械密封更換分別安排在4個大修周期內(nèi)。具體每次大修更換哪臺主泵機械密封，則通過預(yù)測性維修的方法確定。一般做法為，每次大修前約6個月，通過系統(tǒng)監(jiān)督數(shù)據(jù)，分析各臺主泵各級壓力、入口與回流溫度、引漏流量的變化趨勢，判斷哪臺主泵機械密封的運行狀態(tài)相比其他主泵較差，則確定更換該主泵的機械密封。為了縮短機械密封更換時間，一般是提前組裝好購買的備件，或研磨合格的密封環(huán)。機械密封從現(xiàn)場拆除后，直接安裝新的密封組件。

6 結(jié)論

實施預(yù)測性維修對電廠安全可靠運行非常有利，需要設(shè)備管理人員制定出合適監(jiān)測項目和頻度，收集、統(tǒng)計和分析數(shù)據(jù)，然后由設(shè)備工程師綜合判斷，確定后續(xù)處理方式。目前，秦山重水堆核電廠結(jié)合設(shè)備監(jiān)督，通過實施預(yù)測性維修，發(fā)現(xiàn)了一些設(shè)備潛在缺陷，取得了一定的實際效果。但后面還有一些事項需要進行改進，結(jié)合現(xiàn)有TEAM數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，把定期維修包執(zhí)行記錄，機組在線監(jiān)測參數(shù)變化以及其他管理系統(tǒng)中記錄的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一納入到設(shè)備監(jiān)督管理平臺管理，便于按照某臺設(shè)備或某類參數(shù)進行分類查詢以及趨勢分析。

The Application and Practice of Predictive Maintenance at CANDU Equipment Management

YU Guang-ting
(CNNC Nuclear Power Operations Management Co.，Ltd.，Haiyan of Zhejiang 314300，China)

The equipment in Qinshan CANDU unit is characterized by large number and complex structure. Some equipment failure has no relation with the operation time, it is impossible to avoid the failure of these equipment only by periodical maintenance. To improve the equipment reliability, increase the equipment usability and decrease the maintenance cost, for important equipment related to nuclear safety and generating electricity, it is required to perform condition monitoring and the predictive maintenance (PdM). According to different characteristics of equipment, it is required to use suitable equipment condition monitoring method, content and frequency. In this way, some potential equipment failure can be found, preventive maintenance can be arranged in advance, and equipment maintenance management can be optimized.

preventive maintenance；equipment management；condition monitoring

TM623 Article character：A Article ID：1674-1617(2014)01-0066-04

TM623

A

1674-1617(2014)01-0066-04

2013-12-12

郁光廷（1976—），男，江蘇人，高級工程師，學(xué)士，從事設(shè)備管理工作。