核電廠氣動閥可靠性研究與維修策略的建立

李旌立

中核遼寧核電有限公司 遼寧興城 125100

核電廠運行過程中，氣動閥的可靠性會直接影響到核電廠的生產效益和生產安全性，所以需要針對氣動閥的可靠性等問題，進行針對性的分析，確保維修的有效性和運行的可靠性。

1 核電廠氣動閥可靠性研究

氣動閥是利用壓縮空氣驅動閥門，在可操作性、可靠性等方面性能突出，而且可以在高溫、高濕等特殊場所應用，所以在核電廠中得到廣泛的應用[1]。在壓縮空氣從進氣孔進入氣動閥的薄膜氣室的情況下，會產生一種推力將彈簧拉伸，在彈簧的作用下會推動閥桿發生移位，而閥芯在閥桿的帶動下也會發生一定的移位，使閥芯和閥座原本的流通面積發生了變化，進而改變氣動閥內部的介質流量，發揮氣動閥的調節功能。但在氣動閥應用的過程中受多方面因素的影響，會出現泄漏、腐蝕、沖蝕、擦傷等問題，發生密封面泄漏、性能失效、節流不準等故障，嚴重影響氣動閥的可靠性[2]。據相關數據顯示，在核電廠的失效部件中閥門失效的比例幾乎達到1/3，其中閥門本體故障、閥門功能、電氣和儀控回路故障比重最大，對氣動閥可靠性的影響非常顯著，所以對核電廠氣動閥可靠性展開研究至關重要。由于氣動閥在核電廠中應用的數量較多，事后進行針對性的維修仍會產生一定的破壞或影響，所以現階段針對核電廠氣動閥可靠性的檢驗方法中仍以事前預防為主的高階統計法為主，現代人們利用高階統計量法發現，氣動閥在發生故障前會表現出較明顯的非線性特征，所以在統計的過程中應用實施監控，可以有效的提前判斷故障發生，在降低氣動閥故障發生概率和故障影響方面意義突出，在一定程度上保證了氣動閥的可靠性，此種可靠性的方法直接針對采集的數據進行，可操作性較強，而且判斷結果的準確性較理想，所以在保證氣動閥可靠性方面應用具有可行性，相關研究和應用需要進一步深化[3]。

2 核電廠氣動閥維修策略的建立

維修策略優化的主要步驟包括設備功能分析，主要故障模式及影響分析，維修方式、維修級別及維修周期的確定。本文以某型氣動閥為例進行維修策略的優化．

氣動閥主要的故障模式有7種，分別為不能開啟、不能關閉、內部泄漏、外部泄漏、起跳壓力值不精確、動作不靈活、閥門頻跳或顫振[4]。

氣動閥發生故障后，可能會對機組的安全運行產生影響，有必要對氣動閥的危害程度進行分級評價，將氣動閥故障的危害程度分為4級，由高到低分別為危害性故障（1級）、嚴重故障（2級）、一般故障（3級）和輕微故障（4級）。

核電廠設備可靠性指標由8個主要指標構成[43即：發電指標（22分）、影響運行（16分）、系統健康（14分）、維修（19分）、工作管理（12分）、長期計劃（13分）、監督和趨勢（2分）、AP913過程和大綱（2分）[5]。8個主要指標下有19個次級指標，包括7個滯后指標（46分）和12個超前指標（54分），總計100分[0]，見表1。這些指標不是從單體設備的監測來衡量，如振動，溫度和壓力等微觀的指標來衡量，而是從宏觀的觀點，比如發電指標或者系統健康分值下降，那就意味著一定是設備某方面出現了問題[5]。

從指標的分值分布可以看出，“超前”指標占比例較大，因為應用設備可靠性指標的目的就是提前發現設備的不良狀態，而不是等待事件發生之后再采取措施。此外，主要指標當中發電指標、維修以及影響運行占的比例較大。這是由于設備狀態是否良好最直觀的體現是在發電量上，而維修工作是設備處于良好狀態的重要保證。非計劃進入運行限值、操縱員巡視、高重要度設備失效等，會影響到運行人員的操縱或分散其精力，這-指標由于設備原因導致對電廠正常運行造成干擾。因此，這三項指標由于其重要性，所以占總體份額較大。

核電廠的維修級別一般劃分為3個等級：檢查維護（主要針對電器附件故障）、壓力整定（主要針對起跳壓力值不精確、內部泄露及外部泄漏故障模式）和解體大修（主要針對不能開啟、不能關閉、動作不靈活及閥門頻跳或顫振故障模式）

預防性維修周期直接影響到氣動閥預防性維修的有效性，同時也反映維修工作量和費用的大小。預防性維修周期及維修級別的確定，應根據氣動閥零部件的磨損規律、維修的復雜性、故障后果、已有的維修經驗及可靠性分析的結果確定。

可見，核電廠氣動閥維修策略需要針對各類可能會影響氣動閥可靠性的問題進行，需要將立即維修和預防性維修相結合，由于核電廠氣動閥的數量較多，啟動閥發生故障產生的影響也較嚴重，所以預防性維修相比應急維修更重要[5]。

電廠的設備可靠性指標是一個用于監督電廠設備健康狀態的工具，超前指標可以直接反映出電廠的狀態，并通過采取針對措施從而提高電廠的可靠性，多數的設備可靠性指標需要通過趨勢分析才能發現電廠的性能趨勢，以預防性維修項目延期指標為例進行說明（滯后指標）。通常設備可靠性指標可以按照月度或者季度來更新，設備可靠性工作組推薦一個季度更新一次。

3 結語

本文運用RCM分析方法，結合核電廠氣動閥運行的實際情況，進行了故障模式、故障原因、故障影響、可靠性指標等分析，針對主要故障模式提出了維修措施。

同時針對氣動閥的維修級別和維修周期進行了優化，并通過可靠性指標的對比分析，證明了維修周期的變化未影響氣動閥運行的可靠性。