核電廠電氣設備國產化可靠性分析

吳笛 李永剛

摘 要：在核工業技術不斷發展的新局勢之下，我國已具備了生產核電廠中控制設備的能力，我國大部分核電廠中都已使用了由我國自主生產的核電控制設備。本文對于電子產品可靠性的評估主要是在其應用過程中來進行系統性的穩定性評定進行分析研究，在控制設備應用過程中通過收集到儀器中的性能參數，進行詳細的分析與計算就能對該控制設備進行一個很好的評定。

關鍵詞：核電技術 預計程序 設備測試系統

中圖分類號：TM623.8 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0067-02

1 電氣和儀控設備國產化技術路線

核電儀器控制設備是目前提高核電技術發展的基礎，但從目前所使用的核電站的模擬控制系統數字化的基本形勢來看，亟需使用先進的數字化核電控制設備。中和遼寧核電站主要是堅持以安全性、經濟性及持續性為原則，從之前的各種儀器部件的仿制到現如今的自我研制，目前我國儀控、輻射保護、模擬機等設備已實現了國產化。在設備生產實施過程中，主要是以模擬機中的設備為國產化起步生產設備，隨后在每一個組件和性能要求上進行詳細的設計與優化，進而將控制設備中的備品備件實現自主研發與生產，將這一特點也擴展到機柜級的產品供貨及控制系統的完善中，同時，當核電站出現問題故障時就能提供相應的技術支持，進而確保核電站能穩定且高效地運行，基于這些技術的發展進而實現先進的數字化主控系統的自主研發與設計。

2 儀器控制板可設置預計程序

為了提高由我國自主產權制造的核電儀控設備的可靠性，國產化儀控設備控制板主要是以正電源單元電路為主。在此過程中對板件中的可靠性預計程序的設置及正電源電路中的穩定性進行了設置。

在對正電源電路進行設計時，電子設備板件的可靠性的基本程序如下所示：（1）把各部分的板件需根據各部分功能的特點進行有效的劃分，以此分為好多種單元，隨后再進行逐一的編號排布。（2）首先工作人員要按照核儀控設備的基本性能，然后選擇相應功能中所需的電器元件或設計出相應的電路圖。在所列舉的賬目清單中要標明每一個元件的基本類型是什么、質量等級和封裝形式的基本特征，這樣做的主要目的就是確保工作人員在今后的設備維護中能更容易地找到相應元器件的型號。（3）按照清單中的詳細信息來看，當使用每一個元件時，首先需查閱使用手冊，對每一個元件中的失效功率公式中的參數進行詳細的了解，然后根據計算公式再算出每一個元件的失效效率。（4）將單元中的每一個元件的失效率都進行相加，這樣就能得到這個設備總的失效率。（5）對設備板件中的單元失效率進行相加，這個也就是得到的設備板件中的總失效率。（6）當計算出設備板件中的總失效率后，再使用失效模型來獲得設備可靠性的指標，以此完成板件的可靠性預測[1]。

功能單元舉例：正電源電路見圖1。如表1所示為正電源電路元器件清單。

正電源單元的失效率見式（1）。

（1）圖1中的電容器C14是國產元器件，通過國軍標的手冊查到其失效了。ECRG-100V-1μ-J電容器是紙和薄膜電容器結合形成，在對設備的失效率進行評定時引入了基本失效率λb：當設備元件的工作環境處于25℃時，應力系數是0，其中在元件的額定溫度到達了100℃時，得λb=0.01700×10-6/h。

（2）圖1中二極管D21N4004為美國產品，則根據美軍標《M1L-HDBK一217F》中所列的表格，分別得到：

①基本失效率λb=0.00380（通用二極管）；

②溫度系數πT=32.00000（節溫為175℃）；

③電應力系數πS=0.05400；

④質量系數πQ=24000；

⑤環境系數πE=1.0000；

⑥結構系數πC=1.0000；

計算得：λP=λππEπQπCVπK=0.01574×10-6/h。

3 可靠性參數

在對核儀控設備可靠性分析中，主要是從核儀控設備的原廠板發展到國產化中所涉及的各種數據，其中有板卡從設計、生產、測試到運行中的參數數據。核儀控研發人員使用這些數據就能建立起一套完整的數據分析模型，進而計算出可靠性模型的基本參數。在對可靠性參數研究過程中，進而制定出完整的國產化核儀控設備生產工藝流程，即通過這些量化后的儀控數據實現核儀控的國產化，對此也建立起了核儀控設備可靠性的良性循環[2]。

在對核儀控設備進行測試時，將主要是基于美國NI公司所生產的虛擬模擬儀器測試設備，進而我國自主研發出了核級別設備測試系統，以此實現了核設備程序化、智能化測量，這樣也進一步提升了核儀控設備的測試整體效率。此外，工作人員可應用這種虛擬測試系統將所收集到的數據進行優化與整理，從中也能發現核儀控設備在測試過程中出現的各種問題，進而也能對其可靠性進行更好的分析。就核儀控信息管理方面來講，我國對核儀控設備實現國產化后，將主要是采用數據庫管理系統實現對各種核儀控設備數據進行優化與管理，以此提升核儀控設備的數據可靠性。

在進行儀控設備分析時，也可通過應力分析法來實現3種不同板件的可靠性分析。在對板件進行分析時主要是基于板件的失效率、平均壽命及年可靠度的參考系數來實現分析，其結果可由表2看出。

4 結語

綜上所述，在對儀控設備進行可靠性檢測時，主要是要對其設備的整體性設計、設備的生產流程及各種元器件的采購都要進行檢測或測試，而且對于每一個流程中的數據采集都要落到實處。因此，在設備可靠性監測中首先要制定出一套完整的設備數據采集系統，如此可對國產化中的板件實驗和運行中的數據采集進行記錄、收集，從而確保核電廠中的電子新產品在開發過程中將各種問題消滅在萌芽狀態，進而也能提升電子設備的可靠性，以此推動我國在核電領域的進一步發展。

參考文獻

[1] 朱子龍.加強電氣自動化控制設備可靠性的策略探究[J].企業技術開發，2012（10）：30，38.

[2] 黃玲玲，符楊，郭曉明.海上風電場集電系統可靠性評估[J].電網技術，2010（7）：169-174.