核電廠預測性維修的運用

馬澤龍 李建業

（1三門核電有限公司設備管理處，浙江臺州317112；2.海南核電有限公司設備管理處，海南昌江572700）

1 預測性維修的作用

核電廠對設備的維修主要采用糾正性維修、預防性維修、預測性維修，三種維修手段。

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。由于設備部件在早期有較高的失效率，每次維修會將原本在穩定期的設備重新返回到早期狀態，增加了設備缺陷概率。通過對設備進行定期檢查、提取在線監測和診斷的數據等信息，經過分析和處理，判斷出設備的狀態以及狀態的發展趨勢，在其性能降低到許可范圍外之前對其進行維修，防止設備進一步損壞，從而降低維修費用，這類維修策略就是預測性維修。

2 預測性維修在核電廠中的作用

預測性維修是核電廠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。

2.1 提高設備可靠性

采用預測性維修，可以避免由于過度維修，使其重新返回到早期失效狀態，減少設備故障。還可以在設備出現故障征兆時沒，發現設備潛在的缺陷，防止故障產生或進一步擴大。

2.2 增加設備可用率

每個設備都有一段較長的穩定運行區 根據對設備狀態監督的結果，分析出該穩定區域，再利用預測性維修技術盡可能讓設備在該穩定區運行，從而增加設備可用率。

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經濟效益。

3 預測性維修的流程

3.1 設備數據庫的建立

設備狀態數據是分析與決策維修方式的重要基礎，記錄了設備的功能位置、供貨商、制造商、設計參數、規格型號、設備分級、安裝日期、試驗周期、校驗記錄、故障缺陷記錄、工作票、檢修記錄、等設備基本參數，并且電廠儀控系統網連接，同步記錄設備運行狀態下各種參數、設備的故障診斷等信息。設備數據庫提供詳細的設備信息，為分析設備狀態和決策維修策略提供了的依據。

3.2 設備技術與功能分析

通過對設備的功能、失效模式、維修風險、老化、性能降級等分析，并根據設備的結構和工藝等其他因素，確定維修策略。根據故障后果對設備進行功能分級：關鍵敏感設備1級、關鍵敏感設備2級、非關鍵敏感設備、失效后維修設備。通過設備功能分級結果找出關鍵設備，判定其維修策略。對于前三類設備，可采用預測性維修，對于第四類設備，可只采用糾正性維修。

3.3 老化監測和設備跟蹤

根據建立好的設備數據庫和經驗反饋提供的數據，判斷設備是否存在老化現象，對這些設備進行老化分析和檢測。根據檢測結果，分析其性能是否下降，決定是否需要開展維修，已經維修的內容、頻度等。并對設備數據庫不斷進行更新維護，為其后的老化趨勢的分析做好數據準備。

3.4 經驗反饋

把設備分析的結果，以及其他電廠的同類型設備、設備制造廠等設備相關反饋信息反饋到數據庫，對核電廠相關領域進行改進：

如改善原設計、優化核電廠運行和維修程序、提高設備的可靠性等。利用已經發生的案例，總結出設備監測的方法和維修的經驗，提高同類設備故障檢測和預防的能力和水平，改進之前的工作，提高設備可靠性。

4 預測性維修常用的檢查技術手段

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。

4.1 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。

4.2 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。

4.3 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。但它也有存在缺點，大多數監測設備只能監測一種設備狀態。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：

4.3.1 振動分析

該方法主要用來評價旋轉設備和管道。快速確定轉動設備軸的對中、平衡和總體健康狀況，以及管道流致或傳動振動。用連續監測或便攜式振動檢測設備來采集數據，通過分析，最后識別出具體存在的設備缺陷。

4.3.2 紅外熱成像技術

可以識別電力系統短路和絕緣故障或旋轉機械聯軸器處異常溫度高。它是一種非接觸式的技術，可以識別設備表面的溫度分布情況，轉變為可視圖像后再進行分析。并可以對圖像進行連續追蹤攝影，根據發現的不正常的溫度水平辨別出需要維修的電器連接點，或存在問題的聯軸器導致的發熱等。

4.3.3 油品分析

通過對設備潤滑油油質進行分析，可以識別出設備內部機械零件的磨損的類型和嚴重程度。通過分析油品中雜質顆粒可以識別出潤滑油被塵土、冷卻劑液、水的污染情況，或者設備是否處于使用不當或超負荷運轉的狀態。這些指標用來判斷設備運行中可能存在的故障，指導如何開展預測性維修。

4.3.4 超聲檢測

超聲檢測能夠探測到一些肉眼無法發現的泄漏，比如管道、通氣軟管、閥門以及其他管路組件里的漏氣現象。該檢測不需要設備停運，可以在設備、管線正常運轉過程中進行檢測，能更準確地確定原先推測存在泄漏的地方是否真的發生泄漏。

4.3.5 視頻成像

該技術通過細小的攝像探頭，查看人員難以到達的設備內部，比如難以拆卸的換熱器、管道、容器、傳熱管內部的情況，能發現設備內部部件磨損、破裂、異物等。可以在設備維修的停機時間內使用進行，其優點是可以在不需要拆卸設備的情況下，對設備及其關鍵部件進行圖像或視屏檢查。

4.3.6 電機測試

可以識別出電機的電氣缺陷。它能快速地提供電機的健康狀況有關的信息。在電機被大修過后，一般會進行電機測試，確保電機可靠性。

4.3.7 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。

5 結論

核電廠預測性維修工作在國內已開展一些年份，積累了一些經驗，對電廠設備可靠性、機組穩定運行作用明顯。在開展預測性維修時，需注重如下方面：

（1）分包的選擇：有些專業性較強的技術，需要認真分析本公司的實際情況，合理決定哪些工作外包給專業承包商，哪些工作有本公司員工來實施。或者是一些工作階段性外包，其他時候由自己來實施。認真分析各個方案的利弊，借鑒同類電廠的經驗。

（2）人才的保有：預測性維修技術手段眾多，除了采購相應的硬軟件，對人才的培養是一個長期的過程，且各個技術手段專業人才的交互性不大。在努力提供技術人員的專業水平的同時，確保人才隊伍的穩定，對預測性維修至關重要。

（3）預測性維修體系建設：核電廠預測性維續體系在國際上已有較為成熟的經驗，初期可以借鑒過來，之后再通過不斷優化改進的方式，建立自己的預測維修體系。