故障樹分析法在核電調試中的應用

孫哲+李攀峰+萬艷艷

摘 要：介紹了核電機組調試工作的特殊性及故障樹分析方法的特點，指出了故障樹分析法在核電機組調試過程中的適用性，并對某核電機組汽動輔助給水泵在調試過程中出現的故障建立了故障樹模型，旨在快速排除故障。

關鍵詞：故障樹分析法；核電機組；故障樹模型；閥門

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.159

在核電機組的調試階段，調試人員的目標是通過試驗驗證系統和系統內設備的功能，使之滿足設計限值或準則。但因核電機組內系統及設備本身具有的復雜性和調試階段的特點，決定了它的困難程度：①復雜性。以國內M310機組為例，單機組平均有300個系統左右，每個系統由泵或風機、閥門等設備組成。②故障多發性。絕大部分系統或設備的首次現場運行發生在該階段。③試驗平臺的特殊性。不僅工程進度和經濟效益要求調試試驗盡快完成，核電機組調試階段內的冷態和熱態功能試驗平臺更要求在最短的時間內使試驗結果滿足設計要求。所以，尋找一種有助于快速排除故障、不過度依賴個人技術水平的方法，將有利于推進調試進度，而故障樹分析方法就是我們要尋求的方法。

1 故障樹分析方法介紹

故障樹分析法是一種將對象故障形成的原因，按照由系統至局部的方向尋找故障原因的分析方法，將對象中最不希望發生的故障作為該故障樹的“頂事件”，然后逐級尋找導致這一“頂事件”發生的“中間事件”，直至找不到需要更加深入研究的“底事件”為止，再用合適的表示邏輯關系的邏輯門（比如“與”“或”“非”門等），將“頂事件”“中間事件”與“底事件”連接起來，形成對象的故障樹。基于核電機組系統設備的復雜性、調試過程中設備初次投用等，導致調試期間產生故障的原因是多方面的，包括設備本身質量原因造成的、安裝原因造成的、測量設備或由信號傳輸通道造成的。有些故障產生的原因是直接的，有些故障產生的原因是間接的。使用故障樹分析法建立故障樹模型，能使調試人員全面掌握設備產生故障的原因，縮短故障排除的時間。

2 故障樹分析法的應用實例

在某核電廠1號機組的調試期間，其第二臺汽動泵在額定轉速下試驗時發現，該泵的潤滑水壓力值達不到比泵的水側入口壓力高0.3～0.5 MPa的限值要求。發現該問題后，調試人員根據設備原理對該問題進行了分析發現，汽動泵潤滑水取自泵一級葉輪出口，經濾水器和節流孔板進入軸承，回流的潤滑水一部分經中央水室、回流管線流至泵的水側入口管線，該管線上設有回水調節閥，另一部分經汽輪機側軸承泄漏至汽輪機腔體，作為疏水排出泵體。由此可見，潤滑水壓力低的問題應從以下幾個方面分析：汽動泵轉速是否正常、壓力表是否損壞、引壓管線是否充水排氣、潤滑水引出管線內是否有異物、濾水器內是否有異物、多級孔板是否有異物/損壞、回水調節閥開度是否合適。

根據分析結果，建立了 “汽動泵潤滑水壓力異?！睘橹虚g事件的故障樹模型，如圖1所示。本著“排除問題先易后難、不輕易懷疑設備損壞”的原則排除故障發現，造成汽動泵潤滑水壓力低的原因是多級節流孔板的孔板錯位，對孔板進行調整后，該泵的潤滑水壓力滿足了限值要求。

在該核電廠的2號機組中，出現過汽動泵振動過大的故障，但因思維的局限性，調試和廠家服務人員多認為故障源在泵體上。因此，對泵體安裝質量和泵軸承等進行了多次檢查，但沒有解決問題。在使用故障樹分析方法建立故障樹模型后，把測量環節也納入了故障源的排查范圍之內，最終發現泵的振動測量傳感器規格不匹配。在這次故障排除的過程中，故障樹分析法彰顯了打破思維定式的優越性。根據需要，還可以利用故障樹分析法建立更加全面的或系統級的甚至機組層面上的故障樹模型。

3 結論與展望

故障樹分析法應用于核電機組系統和設備的故障排除，能夠更加全面、清晰地表達出故障間的因果關系，提高調試人員的工作效率，縮短調試周期。隨著調試機組的增多，核電機組調試階段的系統或設備的故障樹模型可以與故障管理工作相結合，建立數據庫，使故障分析從定性分析轉為定量分析，既降低了核電調試工作對人技術水平的依賴性，又可為調試人員提供技術指導。

參考文獻

[1]劉冰.基于故障樹的安注系統故障診斷專家系統研究[D].哈爾濱：哈爾濱大學，2009.

〔編輯：張思楠〕