核電廠氣動(dòng)閥可靠性研究與維修策略的建立

李旌立

中核遼寧核電有限公司 遼寧興城 125100

核電廠運(yùn)行過(guò)程中，氣動(dòng)閥的可靠性會(huì)直接影響到核電廠的生產(chǎn)效益和生產(chǎn)安全性，所以需要針對(duì)氣動(dòng)閥的可靠性等問(wèn)題，進(jìn)行針對(duì)性的分析，確保維修的有效性和運(yùn)行的可靠性。

1 核電廠氣動(dòng)閥可靠性研究

氣動(dòng)閥是利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，在可操作性、可靠性等方面性能突出，而且可以在高溫、高濕等特殊場(chǎng)所應(yīng)用，所以在核電廠中得到廣泛的應(yīng)用[1]。在壓縮空氣從進(jìn)氣孔進(jìn)入氣動(dòng)閥的薄膜氣室的情況下，會(huì)產(chǎn)生一種推力將彈簧拉伸，在彈簧的作用下會(huì)推動(dòng)閥桿發(fā)生移位，而閥芯在閥桿的帶動(dòng)下也會(huì)發(fā)生一定的移位，使閥芯和閥座原本的流通面積發(fā)生了變化，進(jìn)而改變氣動(dòng)閥內(nèi)部的介質(zhì)流量，發(fā)揮氣動(dòng)閥的調(diào)節(jié)功能。但在氣動(dòng)閥應(yīng)用的過(guò)程中受多方面因素的影響，會(huì)出現(xiàn)泄漏、腐蝕、沖蝕、擦傷等問(wèn)題，發(fā)生密封面泄漏、性能失效、節(jié)流不準(zhǔn)等故障，嚴(yán)重影響氣動(dòng)閥的可靠性[2]。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在核電廠的失效部件中閥門(mén)失效的比例幾乎達(dá)到1/3，其中閥門(mén)本體故障、閥門(mén)功能、電氣和儀控回路故障比重最大，對(duì)氣動(dòng)閥可靠性的影響非常顯著，所以對(duì)核電廠氣動(dòng)閥可靠性展開(kāi)研究至關(guān)重要。由于氣動(dòng)閥在核電廠中應(yīng)用的數(shù)量較多，事后進(jìn)行針對(duì)性的維修仍會(huì)產(chǎn)生一定的破壞或影響，所以現(xiàn)階段針對(duì)核電廠氣動(dòng)閥可靠性的檢驗(yàn)方法中仍以事前預(yù)防為主的高階統(tǒng)計(jì)法為主，現(xiàn)代人們利用高階統(tǒng)計(jì)量法發(fā)現(xiàn)，氣動(dòng)閥在發(fā)生故障前會(huì)表現(xiàn)出較明顯的非線性特征，所以在統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)用實(shí)施監(jiān)控，可以有效的提前判斷故障發(fā)生，在降低氣動(dòng)閥故障發(fā)生概率和故障影響方面意義突出，在一定程度上保證了氣動(dòng)閥的可靠性，此種可靠性的方法直接針對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行，可操作性較強(qiáng)，而且判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性較理想，所以在保證氣動(dòng)閥可靠性方面應(yīng)用具有可行性，相關(guān)研究和應(yīng)用需要進(jìn)一步深化[3]。

2 核電廠氣動(dòng)閥維修策略的建立

維修策略?xún)?yōu)化的主要步驟包括設(shè)備功能分析，主要故障模式及影響分析，維修方式、維修級(jí)別及維修周期的確定。本文以某型氣動(dòng)閥為例進(jìn)行維修策略的優(yōu)化．

氣動(dòng)閥主要的故障模式有7種，分別為不能開(kāi)啟、不能關(guān)閉、內(nèi)部泄漏、外部泄漏、起跳壓力值不精確、動(dòng)作不靈活、閥門(mén)頻跳或顫振[4]。

氣動(dòng)閥發(fā)生故障后，可能會(huì)對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響，有必要對(duì)氣動(dòng)閥的危害程度進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，將氣動(dòng)閥故障的危害程度分為4級(jí)，由高到低分別為危害性故障（1級(jí)）、嚴(yán)重故障（2級(jí)）、一般故障（3級(jí)）和輕微故障（4級(jí)）。

核電廠設(shè)備可靠性指標(biāo)由8個(gè)主要指標(biāo)構(gòu)成[43即：發(fā)電指標(biāo)（22分）、影響運(yùn)行（16分）、系統(tǒng)健康（14分）、維修（19分）、工作管理（12分）、長(zhǎng)期計(jì)劃（13分）、監(jiān)督和趨勢(shì)（2分）、AP913過(guò)程和大綱（2分）[5]。8個(gè)主要指標(biāo)下有19個(gè)次級(jí)指標(biāo)，包括7個(gè)滯后指標(biāo)（46分）和12個(gè)超前指標(biāo)（54分），總計(jì)100分[0]，見(jiàn)表1。這些指標(biāo)不是從單體設(shè)備的監(jiān)測(cè)來(lái)衡量，如振動(dòng)，溫度和壓力等微觀的指標(biāo)來(lái)衡量，而是從宏觀的觀點(diǎn)，比如發(fā)電指標(biāo)或者系統(tǒng)健康分值下降，那就意味著一定是設(shè)備某方面出現(xiàn)了問(wèn)題[5]。

從指標(biāo)的分值分布可以看出，“超前”指標(biāo)占比例較大，因?yàn)閼?yīng)用設(shè)備可靠性指標(biāo)的目的就是提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備的不良狀態(tài)，而不是等待事件發(fā)生之后再采取措施。此外，主要指標(biāo)當(dāng)中發(fā)電指標(biāo)、維修以及影響運(yùn)行占的比例較大。這是由于設(shè)備狀態(tài)是否良好最直觀的體現(xiàn)是在發(fā)電量上，而維修工作是設(shè)備處于良好狀態(tài)的重要保證。非計(jì)劃進(jìn)入運(yùn)行限值、操縱員巡視、高重要度設(shè)備失效等，會(huì)影響到運(yùn)行人員的操縱或分散其精力，這-指標(biāo)由于設(shè)備原因?qū)е聦?duì)電廠正常運(yùn)行造成干擾。因此，這三項(xiàng)指標(biāo)由于其重要性，所以占總體份額較大。

核電廠的維修級(jí)別一般劃分為3個(gè)等級(jí)：檢查維護(hù)（主要針對(duì)電器附件故障）、壓力整定（主要針對(duì)起跳壓力值不精確、內(nèi)部泄露及外部泄漏故障模式）和解體大修（主要針對(duì)不能開(kāi)啟、不能關(guān)閉、動(dòng)作不靈活及閥門(mén)頻跳或顫振故障模式）

預(yù)防性維修周期直接影響到氣動(dòng)閥預(yù)防性維修的有效性，同時(shí)也反映維修工作量和費(fèi)用的大小。預(yù)防性維修周期及維修級(jí)別的確定，應(yīng)根據(jù)氣動(dòng)閥零部件的磨損規(guī)律、維修的復(fù)雜性、故障后果、已有的維修經(jīng)驗(yàn)及可靠性分析的結(jié)果確定。

可見(jiàn)，核電廠氣動(dòng)閥維修策略需要針對(duì)各類(lèi)可能會(huì)影響氣動(dòng)閥可靠性的問(wèn)題進(jìn)行，需要將立即維修和預(yù)防性維修相結(jié)合，由于核電廠氣動(dòng)閥的數(shù)量較多，啟動(dòng)閥發(fā)生故障產(chǎn)生的影響也較嚴(yán)重，所以預(yù)防性維修相比應(yīng)急維修更重要[5]。

電廠的設(shè)備可靠性指標(biāo)是一個(gè)用于監(jiān)督電廠設(shè)備健康狀態(tài)的工具，超前指標(biāo)可以直接反映出電廠的狀態(tài)，并通過(guò)采取針對(duì)措施從而提高電廠的可靠性，多數(shù)的設(shè)備可靠性指標(biāo)需要通過(guò)趨勢(shì)分析才能發(fā)現(xiàn)電廠的性能趨勢(shì)，以預(yù)防性維修項(xiàng)目延期指標(biāo)為例進(jìn)行說(shuō)明（滯后指標(biāo)）。通常設(shè)備可靠性指標(biāo)可以按照月度或者季度來(lái)更新，設(shè)備可靠性工作組推薦一個(gè)季度更新一次。

3 結(jié)語(yǔ)

本文運(yùn)用RCM分析方法，結(jié)合核電廠氣動(dòng)閥運(yùn)行的實(shí)際情況，進(jìn)行了故障模式、故障原因、故障影響、可靠性指標(biāo)等分析，針對(duì)主要故障模式提出了維修措施。

同時(shí)針對(duì)氣動(dòng)閥的維修級(jí)別和維修周期進(jìn)行了優(yōu)化，并通過(guò)可靠性指標(biāo)的對(duì)比分析，證明了維修周期的變化未影響氣動(dòng)閥運(yùn)行的可靠性。