預測性維修在重水堆設備管理中的應用

郁光廷

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

預測性維修在重水堆設備管理中的應用

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備數量多、結構復雜，有些設備故障與運行時間無直接關系，并不能簡單通過定期維修來避免這些設備失效。為了提高設備可靠性、增加設備可用率并降低維修成本，對于電廠核安全、機組發電具有重要作用的設備，應開展設備狀態監測和預測性維修工作。按照各類型設備特點，采用合適的設備狀態監測方法、內容和頻度，發現一些設備潛在故障，主動安排這些設備進行預測性維修，優化設備維修管理。

預測性維修；設備管理；狀態監測

1 重水堆設備維修方式以及面臨的挑戰

秦山重水堆核電廠設備數量眾多，結構復雜程度和技術含量較高，涉及機械、電氣和儀控等很多專業，現在設備維修一般采用糾正性維修、以時間為周期的預防性維修等方式。糾正性維修是當設備發生故障或失效時進行的非計劃維修，

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

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

2 預測性維修內容和意義

2.1 預測性維修對象

預測性維修也稱為基于狀態的維修，指通過對能表征設備狀態的參數、特征等進行連續或定期監督，并在這些參數或特征表明設備即將出現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工作，以避免設備或系統失效。原則上可以通過監測手段進行設備數據采集，例如振動、油品、溫度等參數，并且清楚這些數據和設備運行狀態之間的關系，通過監測這些參數以及相應變化趨勢，可以發現一些潛在故障的設備并安排預測性維修。在設備失效之前，需要有足夠時間通過狀態監測手段來發現設備是否將要發生故障，然后經過分析并采取恰當的維修措施來防止故障發生。

秦山重水堆核電廠預測性維修主要用于對電廠的核安全、機組發電具有重要作用，當其失效會對電廠產生直接或重大影響，對于保障電廠安全穩定、可靠、經濟運行直接相關的重要關鍵設備。進行預測性維修的設備如下：

1）泵、電機等轉動設備；

2）電動閥、氣動閥等閥門類設備；

3）變壓器、發電機等電氣設備。

2.2 預測性維修意義

預測性維修是設備管理的一個重要環節，正確開展狀態監測和預測性維修工作，能夠為電廠帶來可觀效益。主要表現在以下幾個方面。

2.2.1 提高設備可靠性

采用預測性維修，可以避免由于過度維修使設備重新返回到早期失效狀態，減少相應設備故障。還可以在運行設備沒有完全失效前，發現設備潛在缺陷，對其采取必要措施。

2.2.2 增加設備可用率

通過對設備狀態監督，可以得出每一個設備都有一段較長的穩定運行區，利用預測性維修技術延續設備在穩定區運行，只有設備發生潛在缺陷時，才對該設備進行維修處理，從而增加設備可用率。

2.2.3 提高維修工作效率和降低維修成本

通過預測性維修可以防止過度維修，節約維修成本。減少設備解體維修數量，從而降低相應的勞務費用、材料費用以及備件費用。另外，在大修期間，通過采用預測性維修減少關鍵路徑設備維修量，相應可以減小大修工期，這樣能夠給電廠帶來一些經濟效益。

3 預測性維修技術手段

預測性維修技術手段主要包括：個人現場感官檢查；電廠運行參數監督；使用專用測量設備進行檢測。基于人自身感觀檢查，主要是利用看、聽、摸等感覺探測潛在故障，一般情況下由現場巡檢人員完成，當發現缺陷時，通過發出缺陷工單進行處理。電廠運行參數監督，主要指使用系統在線儀表，通過報警提示或定期查看歷史數據，觀察、記錄以及對參數進行趨勢分析，監測設備參數在穩態與瞬態的變化趨勢，判斷系統或設備的運行狀態。

使用專用測量設備進行檢測，可以提前較長時間發現潛在缺陷發生。但它也有一定局限性，大多數監測設備只能監測一種狀態。需要再結合現場檢查，以及設備在線參數變化情況，綜合全面判斷設備狀態。常用檢測技術如下：

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

2）潤滑油分析：對設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）噪聲監測：應用聲響設備對運行設備進行評估，可以判斷轉動設備是否有異音、閥門是否存在內漏等情況。

4）溫度監測：運行設備散發熱量，熱量大小和密度隨著運行狀態變化，可用于監督發電機、電動機等電氣設備，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、紅外熱成像技術進行監測。

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

6）電氣監測：測量電氣設備的絕緣、阻抗、變壓器油成份等參數的情況，評估電機、變壓器、發電機等電氣設備的運行狀態。

4 預測性維修開展方式與周期

預測性維修的開展主要包括對設備狀態進行監督，然后進行趨勢分析，以確定合理維修時間。其中核心內容包括如何確定合適監測項目和頻度，在執行狀態監測過程中，需要考慮從發現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展成為設備失效之間所需要的時間。

秦山重水堆核電廠依據設備重要程度、設備技術規格書、廠家推薦、經驗、設備是處于備用或連續運行等來確定預測性維修的項目與監測頻度。

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

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

5 預測性維修在秦山重水堆核電廠應用

5.1 預測性維修實施過程

5.1.1 編制設備預測性維修要求

確定需要進行預測性維修的設備，以及這些設備狀態的表征參數，分析這些參數與失效模式對應關系。確定各參數監測技術手段以及頻度要求，確定參數正常工作范圍、報警信息以及行動水平。具體設備的預測性維修項目內容、頻度等技術要求，需要編制或升版相應設備的預防性維修大綱，統一納入電廠PMP大綱管理體系，并且發出定期維修PM包執行。

5.1.2 進行設備狀態監測以及信息收集

按照設備預測性維修的監測內容與頻度要求，嚴格執行設備狀態參數信息收集。對于影響設備運行的監測項目，應發出相應工單，并提前計劃與授權。對于參數變化較快的情況，根據需要可以使用其他監測手段進一步確認。對于預測性維修實施過程中測量的重要數據，都需要進行記錄。對已有系統進行記錄，例如泵、電機等設備的潤滑油分析數據通過化學數據管理系統記錄，逐步把這些已有系統的數據與現有TEAM系統建立關聯查詢。對于定期PM工作包執行過程中測量的數據參數，需要把設備的重要數據記錄，暫時輸入到專門的表格模板，以便于以后統一納入到設備監督管理平臺。

5.1.3 設備狀態評估

根據收集信息，包括設備運行數據或記錄，取樣分析結果，在線監測參數，定期評估設備狀態以及變化趨勢。對于設備參數低于報警值，但變化趨勢較明顯的情況，也要進行進一步調查，并增加信息收集頻度。設備工程師利用各預測性維修技術手段收集設備狀態信息，綜合分析評價負責設備運行情況，提出設備后續處理建議，包括繼續運行并加強監督，發出工單處理，增加大修項目，提出變更改造建議，發出狀態報告等。

5.1.4 確定設備維修內容與窗口

根據設備維修要求的機組狀態，制定維修項目、內容與時間窗口。在預測性維修中發現設備存在潛在缺陷，需要由設備技術責任管理人對異常或故障進行原因分析和技術評估，確定后續運行監督、趨勢分析、維修安排、擴大檢查等行動，并跟蹤落實。如果監督參數發生預期外變化，需要增加信息收集頻度，分析參數變化降級速度，可使用其他監測技術進一步確認。對有可能是共模性的潛在失效，需要適當地增大預測性維修數量與頻度，以消除共模失效產生風險。機組大修前幾個月，對已實施預測性維修的設備提供大修前狀態評估，并確定大修建議工作安排。

5.1.5 優化預防性維修大綱

根據幾個運行周期預測性維修執行情況，優

化設備狀態數據采集項目或頻度。按照設備實際運行狀態，優化定期維修要求，例如可以通過油品分析，優化潤滑油更換頻度。

5.2 設備預測性維修工作要求

5.2.1 轉機

1）定期振動監測，目前的振動測量分為在線和離線兩種，其中在線測量數據通過現有數據顯示系統進行監督，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）檢查密封系統泄漏量及其變化趨勢，由設備工程師在現場巡檢時檢查，不需要專門發出PM包進行。

4）運行參數監督，使用PI系統進行運行參數監督，包括進出口壓力、軸承溫度、振動等。如果發現運行參數超過報警范圍，或者變化趨勢突變，則需要立即到現場測量實際參數。

5.2.2 重要氣動閥

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

●從系統運行參數上檢查：除氣冷凝器壓力控制閥，除氣閥，穩壓器壓力控制閥；

●超聲波內漏儀進行檢查：液體釋放閥，穩壓器壓力釋放閥。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

●壓力裝量控制系統閥門：除氣冷凝器壓力控制閥，除氣閥，穩壓器壓力控制閥，上充閥等，周期18月；

●液體區域控制系統部分閥門。

5.2.3 重要電動閥

進行電動閥門MOV在線診斷的閥門如下：

●核島穩壓器隔離閥，周期6年；

●核島SDC系統隔離閥，周期6年；

●核島ECC系統隔離閥，周期6年。

5.2.4 重要的電機類設備

1）定期振動監測，目前的振動測量分為在線和離線兩種，其中在線測量數據通過PI系統進行監督。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）電氣絕緣監測，在設備停運或機組大修時進行。

4）運行參數監督，使用PI系統進行運行參數監督，包括電機線圈溫度、振動等。

5.2.5 發電機與變壓器

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測，迎峰度夏期間周期1周，其他時間周期1個月。

4）發電機滑環紅外熱成像儀監測，周期1個月。

5.3 預測性維修實際應用分析——更換主泵機械密封

主泵機械密封維修，維修手冊規定每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。具體每次大修更換哪臺主泵機械密封，則通過預測性維修的方法確定。一般做法為，每次大修前約6個月，通過系統監督數據，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。機械密封從現場拆除后，直接安裝新的密封組件。

6 結論

實施預測性維修對電廠安全可靠運行非常有利，需要設備管理人員制定出合適監測項目和頻度，收集、統計和分析數據，然后由設備工程師綜合判斷，確定后續處理方式。目前，秦山重水堆核電廠結合設備監督，通過實施預測性維修，發現了一些設備潛在缺陷，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，結合現有TEAM數據庫系統，把定期維修包執行記錄，機組在線監測參數變化以及其他管理系統中記錄的數據，統一納入到設備監督管理平臺管理，便于按照某臺設備或某類參數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，學士，從事設備管理工作。