核電廠PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取機(jī)制探討

摘? ?要：核電廠PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)須根據(jù)監(jiān)管單位要求每年進(jìn)行獲取和上報(bào)。本文重點(diǎn)討論當(dāng)前行業(yè)內(nèi)PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)獲取機(jī)制的現(xiàn)狀與不足之處，以及數(shù)據(jù)獲取自動(dòng)化和詳細(xì)的優(yōu)化改進(jìn)建議。通過(guò)各種不同類型設(shè)備數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，可以有效提高核電廠自動(dòng)獲取可靠性數(shù)據(jù)的效率與準(zhǔn)確性，拓展自動(dòng)獲取的范圍，并減少人員的工作量。

關(guān)鍵詞：核電? PSA? 設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）06（b）-0012-02

1? PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介

核電廠須根據(jù)監(jiān)管單位的要求，每年提交電廠PSA相關(guān)設(shè)備的可靠性數(shù)據(jù)報(bào)告?？煽啃詳?shù)據(jù)一般包含兩種類型的數(shù)據(jù)：一種是失效數(shù)據(jù)，另一種是運(yùn)行數(shù)據(jù)。其中運(yùn)行數(shù)據(jù)包括了設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，啟動(dòng)、停運(yùn)、開啟、關(guān)閉次數(shù)，以及這些數(shù)據(jù)獲取時(shí)所對(duì)應(yīng)的電廠狀態(tài)。這些數(shù)據(jù)一方面用于匯總給監(jiān)管單位，用于國(guó)家范圍的統(tǒng)計(jì);另一方面，也用于電廠內(nèi)部統(tǒng)計(jì)，并更新電廠的PSA模型數(shù)據(jù)，使得PSA的計(jì)算結(jié)果能夠更好地反映電廠實(shí)際情況。

2? 當(dāng)前PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)獲取現(xiàn)狀分析

PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)中，失效數(shù)據(jù)一般均根據(jù)電廠的狀態(tài)報(bào)告、維修工單等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。失效數(shù)據(jù)的判斷由于涉及到失效機(jī)理、失效程度和影響的判斷，且電廠設(shè)備眾多、型號(hào)原理各不相同，因此一般均為人工判斷。

而運(yùn)行數(shù)據(jù)則相對(duì)明晰，因此具備自動(dòng)獲取的條件。目前核電廠中舊電廠一般使用非數(shù)字化儀控系統(tǒng)，這部分電廠所使用的PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)軟件一般不與電廠儀控系統(tǒng)連接。而是通過(guò)電廠操縱人員的運(yùn)行日志、設(shè)備試驗(yàn)周期、電廠運(yùn)行周期內(nèi)啟停設(shè)備的次數(shù)進(jìn)行估計(jì)。而實(shí)際上電廠運(yùn)行較為復(fù)雜，與估算的理想情況可能相差較大，從而導(dǎo)致估算不準(zhǔn)確，帶來(lái)較大誤差。

新電廠一般使用數(shù)字化儀控系統(tǒng)，可以獲取并儲(chǔ)存大量的設(shè)備相關(guān)的狀態(tài)，因此新電廠的PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)軟件可以與電廠儀控系統(tǒng)相連，獲取更加準(zhǔn)確的狀態(tài)信息。能夠直接從儀控系統(tǒng)中讀取狀態(tài)的設(shè)備主要為泵、風(fēng)機(jī)、遠(yuǎn)程控制閥門、斷路器以及一些成套設(shè)備。大部分非能動(dòng)的設(shè)備由于沒(méi)有信號(hào)反饋，因此無(wú)法直接獲取相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)。另外，泵、風(fēng)機(jī)等經(jīng)常會(huì)進(jìn)行電機(jī)單體試驗(yàn)，由于反饋至儀控系統(tǒng)中的信號(hào)取自斷路器，因此無(wú)法判別泵或者風(fēng)機(jī)等設(shè)備實(shí)際是否真實(shí)啟動(dòng)。

另外，電廠狀態(tài)數(shù)據(jù)是另外一類所需的較為重要的數(shù)據(jù)類型。核電廠的運(yùn)行狀態(tài)一般分為：功率運(yùn)行、啟動(dòng)、熱備用、熱停堆、冷停堆和換料6種工況。另外，根據(jù)PSA建模的需要，在此基礎(chǔ)上可能再細(xì)分出更多的工況類型，即PSA機(jī)組狀態(tài)。這部份的工況的信息一般也是根據(jù)電廠啟停的信息進(jìn)行確認(rèn)，絕大部分為人工判斷，存在的問(wèn)題即為不夠精確。

3? 數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取改進(jìn)探討

根據(jù)以上的PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)獲取的現(xiàn)狀分析，可以得出PSA自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)的機(jī)制可以進(jìn)一步優(yōu)化。以此實(shí)現(xiàn)更好的自動(dòng)化獲取過(guò)程，減少人工判斷并增加數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確度。

3.1 增加輔助判斷邏輯

針對(duì)泵、風(fēng)機(jī)、成套設(shè)備等具備狀態(tài)反饋功能的設(shè)備，從儀控系統(tǒng)中獲取的啟動(dòng)、停運(yùn)信號(hào)可能無(wú)法真實(shí)表征設(shè)備的狀態(tài)，如進(jìn)行電機(jī)單體測(cè)試、斷路器單體測(cè)試等工作也會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，直接引用會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的記錄。

為了避免虛假的啟動(dòng)、停運(yùn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生，可以增加輔助判斷邏輯，用以剔除虛假數(shù)據(jù)。以下針對(duì)幾種典型設(shè)備進(jìn)行探討。

（1）泵。

泵在真正運(yùn)行時(shí)，出口壓力會(huì)升高;如果有流量的情況下，出口可以測(cè)得流量;同時(shí)泵的電機(jī)亦會(huì)測(cè)得電流，該電流正常均大于電機(jī)空載的電流。因此，可以選取泵出口的壓力參數(shù)、流量信號(hào)、電機(jī)電流值作為輔助判斷參數(shù)，并設(shè)置合適的閾值，超過(guò)該閾值且有啟動(dòng)狀態(tài)反饋可認(rèn)為設(shè)備已經(jīng)真正啟動(dòng)。

（2）風(fēng)機(jī)。

風(fēng)機(jī)與泵類似，可以通過(guò)設(shè)置風(fēng)機(jī)出口的壓力參數(shù)、流量信號(hào)、電機(jī)電流值作為輔助判斷參數(shù)，并設(shè)置合適的閾值，超過(guò)該閾值且有啟動(dòng)狀態(tài)反饋可認(rèn)為設(shè)備已經(jīng)真正啟動(dòng)。

（3）成套設(shè)備。

成套設(shè)備一般用于滿足電廠某項(xiàng)功能、提供某種介質(zhì)、改變電廠某種參數(shù)。因此可以選取其可以表明設(shè)備啟動(dòng)的特征參數(shù)作為輔助參數(shù)。如空壓機(jī)組可以選取空壓機(jī)出口壓力、冷凍機(jī)組可以選取出口和入口的溫差、柴油發(fā)電機(jī)組可以選取發(fā)電機(jī)出口電壓等參數(shù)作為輔助參數(shù)，超過(guò)該閾值且有啟動(dòng)狀態(tài)反饋可認(rèn)為設(shè)備已經(jīng)真正啟動(dòng)。

根據(jù)實(shí)踐，值得注意的是輔助參數(shù)數(shù)量并非越多越好，一般盡可能簡(jiǎn)單，避免邏輯的復(fù)雜性。同時(shí)，閾值的設(shè)置有一定的講究，需要根據(jù)廠家數(shù)據(jù)或者設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，避免閾值設(shè)置的不合理反而導(dǎo)致了額外的錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。另外值得注意的是，啟動(dòng)/停運(yùn)的反饋信號(hào)與這些輔助參數(shù)變化并非同步;同時(shí)，如電機(jī)存在啟動(dòng)電流，即便電機(jī)空載的電流也可能大于滿載正常運(yùn)行的電流。因此，設(shè)置合適的判斷時(shí)間段非常重要，正確的設(shè)置可以避免類似的情況產(chǎn)生。

3.2 通過(guò)工藝參數(shù)變化判斷非能動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

非能動(dòng)的設(shè)備狀態(tài)改變往往沒(méi)有狀態(tài)反饋至儀控系統(tǒng)，如需自動(dòng)統(tǒng)計(jì)此類設(shè)備，則需要根據(jù)該設(shè)備相近的工藝參數(shù)變化來(lái)確定設(shè)備狀態(tài)的變化。

電廠最典型的非能動(dòng)設(shè)備為止回閥?？梢杂兄谥够亻y狀態(tài)判斷的參數(shù)一般有：上下游管線的流量、串聯(lián)的遠(yuǎn)程閥門狀態(tài)、泵或風(fēng)機(jī)的狀態(tài)、上下游的壓力、其他止回閥的開關(guān)狀態(tài)等。通過(guò)合理的選取相關(guān)工藝參數(shù)及閾值，并通過(guò)合適的邏輯組合以上工藝參數(shù)，即可獲得止回閥的開啟或者關(guān)閉的狀態(tài)變化。需要注意的是，電廠工藝系統(tǒng)可能比較復(fù)雜，存在大量支路的情況。此時(shí)確定某個(gè)止回閥開啟或者關(guān)閉可能需要多個(gè)參數(shù)的判斷和較為復(fù)雜的邏輯，應(yīng)當(dāng)注意判斷邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性;或者適當(dāng)刪減次要判斷邏輯，這會(huì)降低一定的準(zhǔn)確度，但也能夠避免復(fù)雜邏輯帶來(lái)的錯(cuò)誤。

該方法亦可以用于安全閥、泄壓閥等類似的設(shè)備。

3.3 電廠狀態(tài)自動(dòng)獲取

電廠狀態(tài)及PSA機(jī)組狀態(tài)亦可以通過(guò)電廠狀態(tài)參數(shù)的邏輯進(jìn)行搭建。區(qū)分不同的狀態(tài)一般根據(jù)電廠功率、反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度、控制棒棒位、余熱排出系統(tǒng)接入情況、一回路液位、壓力容器螺栓松開情況、堆芯是否有燃料等參數(shù)或狀態(tài)來(lái)判斷。

需要注意的是，電廠參數(shù)同類型的較多，應(yīng)當(dāng)選取規(guī)程中明確用于指示狀態(tài)變化的參數(shù)，如不存在也應(yīng)當(dāng)選取量程合適的參數(shù)進(jìn)行判斷。核電廠相同功能、不同通道的參數(shù)亦可以選取并進(jìn)行綜合判斷，增強(qiáng)容錯(cuò)能力。PSA機(jī)組狀態(tài)可能需要區(qū)分上行狀態(tài)還是下行狀態(tài)，因此判斷過(guò)程中需要考慮上一個(gè)狀態(tài)。另外，電廠參數(shù)波動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)獲取的狀態(tài)頻繁改變，此時(shí)可以考慮增加持續(xù)時(shí)間作為輔助判斷邏輯，或是增加死區(qū)。

針對(duì)電廠存在的某些特殊功能，可能對(duì)于電廠狀態(tài)自動(dòng)獲取存在干擾，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)研究并加以避免。如電廠存在快速降功率系統(tǒng)時(shí)，部分用于停堆的棒組可能快速下插，而實(shí)際電廠仍然在功率運(yùn)行模式并未停堆。此時(shí)，如果未正確選取用于區(qū)別啟動(dòng)和熱停堆的棒組指示反饋，則可能導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤。

4? 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上討論，核電廠PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取是存在可以優(yōu)化的方面，這一部分是依托了數(shù)字化儀控系統(tǒng)能夠獲取全面、廣泛的電廠數(shù)據(jù);另一方面，增加輔助參數(shù)進(jìn)行邏輯判斷、通過(guò)工藝參數(shù)變化判斷非能動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及對(duì)電廠狀態(tài)通過(guò)電廠參數(shù)的邏輯判斷可以使得PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)獲取得更加準(zhǔn)確、并減少人員的工作量。這些優(yōu)化內(nèi)容目前已經(jīng)應(yīng)用于筆者所在電廠，起到了上述有益效果。

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作者簡(jiǎn)介：陶殷勇（1987，10—），男，漢族，江蘇蘇州人，本科，工程師，研究方向：核電廠概率安全分析和嚴(yán)重事故。