核电维修 核电站维修 核设施维修

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[关键词:核电维修 核设施维修 核电站维修 核反应堆与核电厂核岛设备维修 核电站大检修 核设备检修]
核电站的维修不同于常规电站或其它工业部门的维修，因为它的规模巨大、设备复杂，而停运带来的损失也很大，并且在核安全以及保护公众健康方面甚为重要。为此，核电站对维修工作提出很高的要求。核电站维修部门的短期任务是尽快修复损坏了的设备，保证机组的安全可靠运行。长期的任务是对故障进行分析，找出对策，制订和完善切实 可行的维修计划，并予以实施。

维修有两层含义：维护系统与设备按设计正常运行；修复失效的系统与设备使其恢复设计的运行能力。与之相适应，维修一般分为两种类型：预防性维修与纠正性维修。纠正性维修过程一般为故障诊断、临时处理、计划准备、最终修复和再鉴定试验。设备故障无法绝对避免 ，因而纠正性维修是一种被动的活动，所以维修部门均在预防性维修上下功夫。预防性维修也包括计划、实施、试验三个步骤。与纠正性维修不同的是，预防性维修是在系 统或设备失效以前采取行动，避免设备失效。预防性维修分类方法目前各国尚未统一，一般分为以下两种：

A 周期性维修：按预先制定的时间表(根据制造厂提供的维修手册和有关程序)实施维修， 而不考虑设备的状况如何。周期性维修的理论基础是设备失效的浴盆曲线(见图)。t1以前是初期故 障期，t1到t2期间属偶然故障期，t2以后是耗损故障期。在t2到来之前的t3时刻进行维修或 更换部分设备，避免耗损故障期的到来。再经过一个偶然故障期，到达t4。t5-t3即为设备 维修的周期。

B 预见性维修：英文Predicative Maintenance--判断性维修 。这个术语用于不需要拆卸而能提供有效监督的方法，特别适用于运行中的复杂机械设备。它通过监测设备，采集、积累数据来判断故障是否有可能发生，选择设备维修的最佳时机。进行预见性判断的数据资料来自于振动监测、润滑油分析、声学监测、红外拍照测温、绝缘电阻测量等。改造与更换活动既可以是纠正性维修也可以是预防性维修。机组换料大修基本上是一种周期 性检修，但其过程涉及到几乎所有类型的维修活动。?维修活动对机组的安全与性能举足轻重，各国核电站均十分重视维修，制定各自的《预防性 维修大纲》，并根据维修实践的经验反馈不断完善，取得了很大的成绩。

核电站维修的误区
当人们认真回顾维修思想的发展过程，并深入地考察各国核电站《预防性维修大纲》的时候 ，会发现各国核电站先后都存在过以下的误区：

A 认为预防性维修越多，维修大纲就越完善。的确，有可能应尽量多地安排实施预防性维修 活动，但是，除了维修需要人力物力外，执行不必要的预防性维修会降低设备的可用率。

B 认为一个好的《预防性维修大纲》可以消灭所有的故障。有的核电站某一时期的维修方针是“以预防性维修消灭纠正性维修”。事实上，设备故障是无法绝对避免的，而且，如设备对安全或发电并不关键，采用故障后维修比周期性维修常常经济得多。

C 认为预防性维修即为周期性维修。提到PM，很多人认为既可以是Periodic Maintenance, 也可以是Preventive Maintenance,将其混为一谈。这并不是因为英文不好，主要原因是， 在很多核电站，预防性维修目前基本上只是一种基于时间的维修——周期性维修。科学分析 与实践表明，周期性更换润滑油、密封材料、滚珠轴承是正确的，但绝无必要随意推广到其它维修活动。根据南非KOEBERG的资料，调查的设备中，94%设备预防性维修的负面作用大于正面作用。

D 同一类型的设备采用相同或类似的程序。因维修程序的制定很大程度上受设备制造商用 户说明书的影响，而制造商事先并不知道其产品售后投运的具体情况。同一类型的设备，安装环境不同，工况会不一样，投运时间不一样，而且在系统中的重要性不一样，因此不应该采 用完全一样的维修程序。人们在实践中逐渐发现以上问题，并认识到需研究新的维修政策 予以解决。

RCM 思想的形成过程
RCM全称为Reliability Centered Maintenance,译为“以可靠性为中心的维修”。RCM思想 是在军事与航空航天工业中发展起来的。过去一直认为飞机的安全是与它的元、部件的可靠性紧密相关的。每一元、部件的可靠性总是随时间的增加而下降，因此必须经常检查并定期 翻修以恢复原有的可靠性，而检查和翻修周期的长短是控制元、部件可靠性的重要因素， 所以认为预防工作做得越多，飞机就越可靠。这就是以定期全面翻修为主的预防性维修思想 ，其理论基础就是浴盆曲线。因此，对每个产品都要规定一个寿命，在进入耗损故障前进行翻修。

实践中逐渐得到下面的几点结论：
A 对于复杂产品，如系统、设备或部件除了一、二种耗损故障占绝对优势外，浴盆曲线是 不适用的。一般说来复杂产品只有早期故障期和偶然故障期而没有耗损故障期，这是因为复杂产品是由许多元、部件组成，在使用中究竟哪个出故障是偶然的，元、部件数量越多，偶然性就越强。

B 既然复杂产品的故障具有偶然性，因而是不可避免的。我们在设计上的对策不是预防故 障的发生，而只能是预防故障危害安全。如应用冗余度、破损安全设计、主要故障的防护装置(如保险丝、断流器)等。

C 定期解体检查不是连续监控性的，所以在产品的分解检查时，没有客观的办法来鉴定其元、部件的可靠性下降程度。因此不能提供延长其寿命的客观基础。

D 系统的可靠性和安全性是由设计制造所确定的固有的性能，通过维修只能保持这些固有的可靠性而不能提高它。

E 维修过程中人的差错无法绝对避免，人们开始承认并且正视人因故障，从而需要努力减少不必要的维修。由于有上面这些结论，所以就发展了预见性维修和事后监控方式(让产品一直运行到出故障以后，采用纠正性维修，并不断收集、分析故障情况和历史资料，采取改造或适当的预防性措施)，这就标志着RCM——以可靠性为中心的维修思想形成。最初的RCM方法仍只是独立地考虑某一个设备，南非RCM研究人员首先挑选 厂用66kV电动机进行RCM研究。随着维修技术的发展，人们把系统论的思想与可靠性数据结合，即不仅考虑单个设备运行的可靠性，还需研究每个设备在系统中的重要性(对安全、 生产重要性及维修的辐射与成本)，从整体上把握系统的运行性能，在系统结构中更有针对性地进行维修。美国电力研究所(EPRI)RCM用户组认为，以可靠性为中心的维修思想可以大致归结为：RCM是 一种发展与优化维修大纲的系统化的评估方法。根据每一种故障的安全和运行后果，以及导致故障的恶化机制，采用决策逻辑树寻找系统的最优的维修需求。用RCM思想制订的维修大纲在实践中取得了很大的成功。如B-707飞机原来的99%的产品是用 周期维修方式的，采用新的维修大纲后降到40%，维修费用下降了30%。在设备的复杂程度和安全的重要性方面，核电站与航空航天工业有很大的相似性。核电领域引入这一思想后，效果也十分显著。尽管法国电力公司也进行了一些按时间的维修(周期性维修)，其对于预防性维修的基本态度 却是按设备状态〔8〕即最易于达到经济和技术最佳点的方法。而可靠性分析，是判断设备状态的一个重要依据，因而近年来法国核电站亦加紧研究RCM技术。在大亚湾核电站 ，《维修政策》规定，应开展RCM研究工作，这项工作由技术支持处实施〔2〕，目前已开始PSA数据库的工作。

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RCM研究的基本方法与步骤
具体的工作方法与步骤如下：

Ⅰ 系统选择
系统选择主要考虑系统对电站在安全、可靠性、维修成本、辐射四个方面的重要性。可以通过加权打分的方法，越是重要的越应首先进行RCM工作。

Ⅱ 数据与信息采集
挑选系统后，必须尽可能多地收集这两个系统的各种信息，确保在RCM研究中充分考虑了系 统设计、运行性能与要求、系统运行历史。信息包应包括RCM研究人员所需要的所有信息， 以确定系统功能、系统边界、功能故障模式、设备失效模式与原因、故障率等。信息的来源主要是：
---设计规范；
---运行程序与技术规范；—维修与监督要求；
---图纸、描述以及对本系统的已有研究；
---在系统上进行的所有维修与监督任务；
---收集维修历史数据，包括故障日期、原因、后果、维修主要工作等等；

Ⅲ 建立可靠性数据库
设备可靠性数据库记录设备平均无故障时间、失效率、平均故障检修时间、平均故障检修成本、平均预防维修时间、平均预防维修成本、设备维修辐射代价等等。其中部分参数采用理想化，如辐射代价，可用打分的方法，最严重的可给10分，无辐射代价给0分。我国的秦山和大亚湾核电站投运的时间不长，仍属投运的初期，故障原因和类型复杂。如何减少不定性，提高分析的精度。多年来，通过试验和实际运行，已经积累和收集了大量数据，在此基础上形成了公用数据库。核电厂可以结合本厂实践和自己 所收集的数据，对公用数据库采用贝叶斯公式进行更新以形成专用库。?数据库建成后，应该是“实时”的，即每次设备故障后，输入本次故障模式、维修时间、成本等，数据库能根据新的数据和有关的程序，经过计算后更新原有数据库。

Ⅳ 建立系统故障树
系统论认为，系统是指有若干相互联系相互作用的要素构成的，具有特定功能的有机整体，而系统包含着层次。可靠性工程的故障树分析方法正是一种系统方法，它从系统整体的观点出发，从系统与要素之间，要素与要素之间，以及系统与外部环境之间的相互联系、相互作 用中考察对象，以达到最佳地处理问题。故障树分析法遵从系统方法的三条原则：整体性原则，最优化原则和模型化原则。将故障树分为三个等级：功能故障树、系统故障树和部件故障树。RCM研究采用系 统故障树，其顶事件是系统功能失效，而底事件是部件或设备的失效。故障树分析的最终任务是要找出导致顶事件发生的最少的最小割集数以及其相应概率。参考系统手册和系统流程图，分析、确定系统功能、系统边界、系统层次和系统失效模式等 ，建立故障树仿真结构。

Ⅴ 维修的优化决策
我们采用“代价”一词，以区别一般工业中的“费用”，核电站维修所付出的除了 设备维修费用和系统停运损失费用之外，还包含有安全、辐射方面的代价。代价的另一层含义是，事件发生的后果与事件发生的概率的乘积。进行预防性维修。核电站维修决策的基本要求是： a系统的可靠度不得低于允许的最小值〔R〕；b系统的维修代价Kr为最少，或不得大于某个预定的值Krmin,即R(t)≥［R］)Kr≤Krmin〖JY，22〗(1)Kr→min
而设备的维修代价一般由几个部分组成：
Kr＝Krb＋Krp＋Krc＋Krs〖JY，22〗(2)
其中Krb—纠正性维修代价；
Krp—预防性维修代价；
Krc—运行监测代价；
Krs—停机损失代价。
以整个系统的可靠性和维修代价为目标，用系统论的观点考查，在时间的发展中考查，合理地进行维修决策。运算的结果包含两个方面：1.寻找系统最薄弱的环节，提出设备维修的要求；2.在保证整个系统综合代价不变或降低的条件下，优化原有的设备预防性维修周期 。这是RCM研究的最终目的。

Ⅵ 比较与分析
将RCM研究的结果与维修大纲有关内容进行比较，论证RCM方法是否可行，是否具有参考意义 。根据国外的经验，进行RCM研究后，预防性维修工作减少，设备可靠性提高。但正如美国人说，“没有免费的午餐”，仍需付出一定代价的。代价的一个重要方面是，设备故障诊断技 术能力需随之提高。我们不必每年去医院打开胸腔体检，但光靠听诊器是不够准确地测定健 康指标的。这一方面的问题，亦需我们进一步探讨，但不作为本课题主要研究范围。

4 建议
RCM研究的理论基础是可靠性工程、系统理论和优化理论。因为RCM涉及多个系统，多种设备 ，多种专业，从研究工作的开展上，可以说也是一项系统工程，各国核电站或是相关研究机 构都投入一定的人力、物力和时间进行这项工作。不少国家在70年代就开始了这方面的研究 ，但现在仍不能大量付诸实践。其主要原因在于，人们普遍认为，设备内部性能是否完好， 拆检是最直观、最令人信服的手段。而且，取消维修活动，必须有可靠的“健康指标”测量 手段为前提，而这方面的代价是不容忽视的。可以说，RCM思想在核电领域仍有极大的争议 。尽管有争议，各国并没有停止这方面的研究，因为人们相信，RCM研究的理论基础是正确的 ，其目标也是令人鼓舞的。我们国家的核电起步较晚，我们参考国外经验并结合自己的特点 制定维修政策，有效地开展维修工作，并积极进行了一些创新性的研究与实践。1995年2月 ，I AEA在大亚湾核电站举办了“亚太地区优化维修提高核安全”的培训；1996年6月，又开始了 PSA数据库的工作。对于国内外一些新的思想、方法，我们不只是观望、等待，要跻身于国 际一流核电站的行列，解放思想、积极探索，是可行而且也是必要的。根据国内核电站现在的情况和国外的经验反馈，建议开始做一些起步的研究工作，可以说是 做一个试验。选择典型的系统，根据其结构，建立系统功能树(故障树)；根据维修历史档案 ，建立可靠性数据库；以系统的安全、经济运行为目标，寻找系统的薄弱环节并优化系统内 设备的维修周期。如分析结论合理可行，真实反应了实际情况，并有一定的参考甚至是指导 性意义，则试验的目的就达到了。