核電廠(chǎng)電氣設(shè)備國(guó)產(chǎn)化可靠性分析

吳笛 李永剛

摘 要：在核工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展的新局勢(shì)之下，我國(guó)已具備了生產(chǎn)核電廠(chǎng)中控制設(shè)備的能力，我國(guó)大部分核電廠(chǎng)中都已使用了由我國(guó)自主生產(chǎn)的核電控制設(shè)備。本文對(duì)于電子產(chǎn)品可靠性的評(píng)估主要是在其應(yīng)用過(guò)程中來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)性的穩(wěn)定性評(píng)定進(jìn)行分析研究，在控制設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中通過(guò)收集到儀器中的性能參數(shù)，進(jìn)行詳細(xì)的分析與計(jì)算就能對(duì)該控制設(shè)備進(jìn)行一個(gè)很好的評(píng)定。

關(guān)鍵詞：核電技術(shù) 預(yù)計(jì)程序 設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM623.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（c）-0067-02

1 電氣和儀控設(shè)備國(guó)產(chǎn)化技術(shù)路線(xiàn)

核電儀器控制設(shè)備是目前提高核電技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，但從目前所使用的核電站的模擬控制系統(tǒng)數(shù)字化的基本形勢(shì)來(lái)看，亟需使用先進(jìn)的數(shù)字化核電控制設(shè)備。中和遼寧核電站主要是堅(jiān)持以安全性、經(jīng)濟(jì)性及持續(xù)性為原則，從之前的各種儀器部件的仿制到現(xiàn)如今的自我研制，目前我國(guó)儀控、輻射保護(hù)、模擬機(jī)等設(shè)備已實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。在設(shè)備生產(chǎn)實(shí)施過(guò)程中，主要是以模擬機(jī)中的設(shè)備為國(guó)產(chǎn)化起步生產(chǎn)設(shè)備，隨后在每一個(gè)組件和性能要求上進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，進(jìn)而將控制設(shè)備中的備品備件實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)與生產(chǎn)，將這一特點(diǎn)也擴(kuò)展到機(jī)柜級(jí)的產(chǎn)品供貨及控制系統(tǒng)的完善中，同時(shí)，當(dāng)核電站出現(xiàn)問(wèn)題故障時(shí)就能提供相應(yīng)的技術(shù)支持，進(jìn)而確保核電站能穩(wěn)定且高效地運(yùn)行，基于這些技術(shù)的發(fā)展進(jìn)而實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的數(shù)字化主控系統(tǒng)的自主研發(fā)與設(shè)計(jì)。

2 儀器控制板可設(shè)置預(yù)計(jì)程序

為了提高由我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)制造的核電儀控設(shè)備的可靠性，國(guó)產(chǎn)化儀控設(shè)備控制板主要是以正電源單元電路為主。在此過(guò)程中對(duì)板件中的可靠性預(yù)計(jì)程序的設(shè)置及正電源電路中的穩(wěn)定性進(jìn)行了設(shè)置。

在對(duì)正電源電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，電子設(shè)備板件的可靠性的基本程序如下所示：（1）把各部分的板件需根據(jù)各部分功能的特點(diǎn)進(jìn)行有效的劃分，以此分為好多種單元，隨后再進(jìn)行逐一的編號(hào)排布。（2）首先工作人員要按照核儀控設(shè)備的基本性能，然后選擇相應(yīng)功能中所需的電器元件或設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電路圖。在所列舉的賬目清單中要標(biāo)明每一個(gè)元件的基本類(lèi)型是什么、質(zhì)量等級(jí)和封裝形式的基本特征，這樣做的主要目的就是確保工作人員在今后的設(shè)備維護(hù)中能更容易地找到相應(yīng)元器件的型號(hào)。（3）按照清單中的詳細(xì)信息來(lái)看，當(dāng)使用每一個(gè)元件時(shí)，首先需查閱使用手冊(cè)，對(duì)每一個(gè)元件中的失效功率公式中的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的了解，然后根據(jù)計(jì)算公式再算出每一個(gè)元件的失效效率。（4）將單元中的每一個(gè)元件的失效率都進(jìn)行相加，這樣就能得到這個(gè)設(shè)備總的失效率。（5）對(duì)設(shè)備板件中的單元失效率進(jìn)行相加，這個(gè)也就是得到的設(shè)備板件中的總失效率。（6）當(dāng)計(jì)算出設(shè)備板件中的總失效率后，再使用失效模型來(lái)獲得設(shè)備可靠性的指標(biāo)，以此完成板件的可靠性預(yù)測(cè)[1]。

功能單元舉例：正電源電路見(jiàn)圖1。如表1所示為正電源電路元器件清單。

正電源單元的失效率見(jiàn)式（1）。

（1）圖1中的電容器C14是國(guó)產(chǎn)元器件，通過(guò)國(guó)軍標(biāo)的手冊(cè)查到其失效了。ECRG-100V-1μ-J電容器是紙和薄膜電容器結(jié)合形成，在對(duì)設(shè)備的失效率進(jìn)行評(píng)定時(shí)引入了基本失效率λb：當(dāng)設(shè)備元件的工作環(huán)境處于25℃時(shí)，應(yīng)力系數(shù)是0，其中在元件的額定溫度到達(dá)了100℃時(shí)，得λb=0.01700×10-6/h。

（2）圖1中二極管D21N4004為美國(guó)產(chǎn)品，則根據(jù)美軍標(biāo)《M1L-HDBK一217F》中所列的表格，分別得到：

①基本失效率λb=0.00380（通用二極管）；

②溫度系數(shù)πT=32.00000（節(jié)溫為175℃）；

③電應(yīng)力系數(shù)πS=0.05400；

④質(zhì)量系數(shù)πQ=24000；

⑤環(huán)境系數(shù)πE=1.0000；

⑥結(jié)構(gòu)系數(shù)πC=1.0000；

計(jì)算得：λP=λππEπQπCVπK=0.01574×10-6/h。

3 可靠性參數(shù)

在對(duì)核儀控設(shè)備可靠性分析中，主要是從核儀控設(shè)備的原廠(chǎng)板發(fā)展到國(guó)產(chǎn)化中所涉及的各種數(shù)據(jù)，其中有板卡從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測(cè)試到運(yùn)行中的參數(shù)數(shù)據(jù)。核儀控研發(fā)人員使用這些數(shù)據(jù)就能建立起一套完整的數(shù)據(jù)分析模型，進(jìn)而計(jì)算出可靠性模型的基本參數(shù)。在對(duì)可靠性參數(shù)研究過(guò)程中，進(jìn)而制定出完整的國(guó)產(chǎn)化核儀控設(shè)備生產(chǎn)工藝流程，即通過(guò)這些量化后的儀控?cái)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)核儀控的國(guó)產(chǎn)化，對(duì)此也建立起了核儀控設(shè)備可靠性的良性循環(huán)[2]。

在對(duì)核儀控設(shè)備進(jìn)行測(cè)試時(shí)，將主要是基于美國(guó)NI公司所生產(chǎn)的虛擬模擬儀器測(cè)試設(shè)備，進(jìn)而我國(guó)自主研發(fā)出了核級(jí)別設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)了核設(shè)備程序化、智能化測(cè)量，這樣也進(jìn)一步提升了核儀控設(shè)備的測(cè)試整體效率。此外，工作人員可應(yīng)用這種虛擬測(cè)試系統(tǒng)將所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化與整理，從中也能發(fā)現(xiàn)核儀控設(shè)備在測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，進(jìn)而也能對(duì)其可靠性進(jìn)行更好的分析。就核儀控信息管理方面來(lái)講，我國(guó)對(duì)核儀控設(shè)備實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化后，將主要是采用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種核儀控設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化與管理，以此提升核儀控設(shè)備的數(shù)據(jù)可靠性。

在進(jìn)行儀控設(shè)備分析時(shí)，也可通過(guò)應(yīng)力分析法來(lái)實(shí)現(xiàn)3種不同板件的可靠性分析。在對(duì)板件進(jìn)行分析時(shí)主要是基于板件的失效率、平均壽命及年可靠度的參考系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)分析，其結(jié)果可由表2看出。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)儀控設(shè)備進(jìn)行可靠性檢測(cè)時(shí)，主要是要對(duì)其設(shè)備的整體性設(shè)計(jì)、設(shè)備的生產(chǎn)流程及各種元器件的采購(gòu)都要進(jìn)行檢測(cè)或測(cè)試，而且對(duì)于每一個(gè)流程中的數(shù)據(jù)采集都要落到實(shí)處。因此，在設(shè)備可靠性監(jiān)測(cè)中首先要制定出一套完整的設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如此可對(duì)國(guó)產(chǎn)化中的板件實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行中的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行記錄、收集，從而確保核電廠(chǎng)中的電子新產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)過(guò)程中將各種問(wèn)題消滅在萌芽狀態(tài)，進(jìn)而也能提升電子設(shè)備的可靠性，以此推動(dòng)我國(guó)在核電領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱子龍.加強(qiáng)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性的策略探究[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2012（10）：30，38.

[2] 黃玲玲，符楊，郭曉明.海上風(fēng)電場(chǎng)集電系統(tǒng)可靠性評(píng)估[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010（7）：169-174.