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        核電廠PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取機(jī)制探討

        2020-08-15 13:28:34陶殷勇
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2020年17期
        關(guān)鍵詞:核電

        摘? ?要:核電廠PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)須根據(jù)監(jiān)管單位要求每年進(jìn)行獲取和上報(bào)。本文重點(diǎn)討論當(dāng)前行業(yè)內(nèi)PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)獲取機(jī)制的現(xiàn)狀與不足之處,以及數(shù)據(jù)獲取自動(dòng)化和詳細(xì)的優(yōu)化改進(jìn)建議。通過各種不同類型設(shè)備數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行針對性改進(jìn),可以有效提高核電廠自動(dòng)獲取可靠性數(shù)據(jù)的效率與準(zhǔn)確性,拓展自動(dòng)獲取的范圍,并減少人員的工作量。

        關(guān)鍵詞:核電? PSA? 設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)

        中圖分類號(hào):TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào):1674-098X(2020)06(b)-0012-02

        1? PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)簡介

        核電廠須根據(jù)監(jiān)管單位的要求,每年提交電廠PSA相關(guān)設(shè)備的可靠性數(shù)據(jù)報(bào)告??煽啃詳?shù)據(jù)一般包含兩種類型的數(shù)據(jù):一種是失效數(shù)據(jù),另一種是運(yùn)行數(shù)據(jù)。其中運(yùn)行數(shù)據(jù)包括了設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間,啟動(dòng)、停運(yùn)、開啟、關(guān)閉次數(shù),以及這些數(shù)據(jù)獲取時(shí)所對應(yīng)的電廠狀態(tài)。這些數(shù)據(jù)一方面用于匯總給監(jiān)管單位,用于國家范圍的統(tǒng)計(jì);另一方面,也用于電廠內(nèi)部統(tǒng)計(jì),并更新電廠的PSA模型數(shù)據(jù),使得PSA的計(jì)算結(jié)果能夠更好地反映電廠實(shí)際情況。

        2? 當(dāng)前PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)獲取現(xiàn)狀分析

        PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)中,失效數(shù)據(jù)一般均根據(jù)電廠的狀態(tài)報(bào)告、維修工單等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。失效數(shù)據(jù)的判斷由于涉及到失效機(jī)理、失效程度和影響的判斷,且電廠設(shè)備眾多、型號(hào)原理各不相同,因此一般均為人工判斷。

        而運(yùn)行數(shù)據(jù)則相對明晰,因此具備自動(dòng)獲取的條件。目前核電廠中舊電廠一般使用非數(shù)字化儀控系統(tǒng),這部分電廠所使用的PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫軟件一般不與電廠儀控系統(tǒng)連接。而是通過電廠操縱人員的運(yùn)行日志、設(shè)備試驗(yàn)周期、電廠運(yùn)行周期內(nèi)啟停設(shè)備的次數(shù)進(jìn)行估計(jì)。而實(shí)際上電廠運(yùn)行較為復(fù)雜,與估算的理想情況可能相差較大,從而導(dǎo)致估算不準(zhǔn)確,帶來較大誤差。

        新電廠一般使用數(shù)字化儀控系統(tǒng),可以獲取并儲(chǔ)存大量的設(shè)備相關(guān)的狀態(tài),因此新電廠的PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫軟件可以與電廠儀控系統(tǒng)相連,獲取更加準(zhǔn)確的狀態(tài)信息。能夠直接從儀控系統(tǒng)中讀取狀態(tài)的設(shè)備主要為泵、風(fēng)機(jī)、遠(yuǎn)程控制閥門、斷路器以及一些成套設(shè)備。大部分非能動(dòng)的設(shè)備由于沒有信號(hào)反饋,因此無法直接獲取相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)。另外,泵、風(fēng)機(jī)等經(jīng)常會(huì)進(jìn)行電機(jī)單體試驗(yàn),由于反饋至儀控系統(tǒng)中的信號(hào)取自斷路器,因此無法判別泵或者風(fēng)機(jī)等設(shè)備實(shí)際是否真實(shí)啟動(dòng)。

        另外,電廠狀態(tài)數(shù)據(jù)是另外一類所需的較為重要的數(shù)據(jù)類型。核電廠的運(yùn)行狀態(tài)一般分為:功率運(yùn)行、啟動(dòng)、熱備用、熱停堆、冷停堆和換料6種工況。另外,根據(jù)PSA建模的需要,在此基礎(chǔ)上可能再細(xì)分出更多的工況類型,即PSA機(jī)組狀態(tài)。這部份的工況的信息一般也是根據(jù)電廠啟停的信息進(jìn)行確認(rèn),絕大部分為人工判斷,存在的問題即為不夠精確。

        3? 數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取改進(jìn)探討

        根據(jù)以上的PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)獲取的現(xiàn)狀分析,可以得出PSA自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)的機(jī)制可以進(jìn)一步優(yōu)化。以此實(shí)現(xiàn)更好的自動(dòng)化獲取過程,減少人工判斷并增加數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確度。

        3.1 增加輔助判斷邏輯

        針對泵、風(fēng)機(jī)、成套設(shè)備等具備狀態(tài)反饋功能的設(shè)備,從儀控系統(tǒng)中獲取的啟動(dòng)、停運(yùn)信號(hào)可能無法真實(shí)表征設(shè)備的狀態(tài),如進(jìn)行電機(jī)單體測試、斷路器單體測試等工作也會(huì)產(chǎn)生信號(hào),直接引用會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的記錄。

        為了避免虛假的啟動(dòng)、停運(yùn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生,可以增加輔助判斷邏輯,用以剔除虛假數(shù)據(jù)。以下針對幾種典型設(shè)備進(jìn)行探討。

        (1)泵。

        泵在真正運(yùn)行時(shí),出口壓力會(huì)升高;如果有流量的情況下,出口可以測得流量;同時(shí)泵的電機(jī)亦會(huì)測得電流,該電流正常均大于電機(jī)空載的電流。因此,可以選取泵出口的壓力參數(shù)、流量信號(hào)、電機(jī)電流值作為輔助判斷參數(shù),并設(shè)置合適的閾值,超過該閾值且有啟動(dòng)狀態(tài)反饋可認(rèn)為設(shè)備已經(jīng)真正啟動(dòng)。

        (2)風(fēng)機(jī)。

        風(fēng)機(jī)與泵類似,可以通過設(shè)置風(fēng)機(jī)出口的壓力參數(shù)、流量信號(hào)、電機(jī)電流值作為輔助判斷參數(shù),并設(shè)置合適的閾值,超過該閾值且有啟動(dòng)狀態(tài)反饋可認(rèn)為設(shè)備已經(jīng)真正啟動(dòng)。

        (3)成套設(shè)備。

        成套設(shè)備一般用于滿足電廠某項(xiàng)功能、提供某種介質(zhì)、改變電廠某種參數(shù)。因此可以選取其可以表明設(shè)備啟動(dòng)的特征參數(shù)作為輔助參數(shù)。如空壓機(jī)組可以選取空壓機(jī)出口壓力、冷凍機(jī)組可以選取出口和入口的溫差、柴油發(fā)電機(jī)組可以選取發(fā)電機(jī)出口電壓等參數(shù)作為輔助參數(shù),超過該閾值且有啟動(dòng)狀態(tài)反饋可認(rèn)為設(shè)備已經(jīng)真正啟動(dòng)。

        根據(jù)實(shí)踐,值得注意的是輔助參數(shù)數(shù)量并非越多越好,一般盡可能簡單,避免邏輯的復(fù)雜性。同時(shí),閾值的設(shè)置有一定的講究,需要根據(jù)廠家數(shù)據(jù)或者設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置,避免閾值設(shè)置的不合理反而導(dǎo)致了額外的錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。另外值得注意的是,啟動(dòng)/停運(yùn)的反饋信號(hào)與這些輔助參數(shù)變化并非同步;同時(shí),如電機(jī)存在啟動(dòng)電流,即便電機(jī)空載的電流也可能大于滿載正常運(yùn)行的電流。因此,設(shè)置合適的判斷時(shí)間段非常重要,正確的設(shè)置可以避免類似的情況產(chǎn)生。

        3.2 通過工藝參數(shù)變化判斷非能動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

        非能動(dòng)的設(shè)備狀態(tài)改變往往沒有狀態(tài)反饋至儀控系統(tǒng),如需自動(dòng)統(tǒng)計(jì)此類設(shè)備,則需要根據(jù)該設(shè)備相近的工藝參數(shù)變化來確定設(shè)備狀態(tài)的變化。

        電廠最典型的非能動(dòng)設(shè)備為止回閥。可以有助于止回閥狀態(tài)判斷的參數(shù)一般有:上下游管線的流量、串聯(lián)的遠(yuǎn)程閥門狀態(tài)、泵或風(fēng)機(jī)的狀態(tài)、上下游的壓力、其他止回閥的開關(guān)狀態(tài)等。通過合理的選取相關(guān)工藝參數(shù)及閾值,并通過合適的邏輯組合以上工藝參數(shù),即可獲得止回閥的開啟或者關(guān)閉的狀態(tài)變化。需要注意的是,電廠工藝系統(tǒng)可能比較復(fù)雜,存在大量支路的情況。此時(shí)確定某個(gè)止回閥開啟或者關(guān)閉可能需要多個(gè)參數(shù)的判斷和較為復(fù)雜的邏輯,應(yīng)當(dāng)注意判斷邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性;或者適當(dāng)刪減次要判斷邏輯,這會(huì)降低一定的準(zhǔn)確度,但也能夠避免復(fù)雜邏輯帶來的錯(cuò)誤。

        該方法亦可以用于安全閥、泄壓閥等類似的設(shè)備。

        3.3 電廠狀態(tài)自動(dòng)獲取

        電廠狀態(tài)及PSA機(jī)組狀態(tài)亦可以通過電廠狀態(tài)參數(shù)的邏輯進(jìn)行搭建。區(qū)分不同的狀態(tài)一般根據(jù)電廠功率、反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度、控制棒棒位、余熱排出系統(tǒng)接入情況、一回路液位、壓力容器螺栓松開情況、堆芯是否有燃料等參數(shù)或狀態(tài)來判斷。

        需要注意的是,電廠參數(shù)同類型的較多,應(yīng)當(dāng)選取規(guī)程中明確用于指示狀態(tài)變化的參數(shù),如不存在也應(yīng)當(dāng)選取量程合適的參數(shù)進(jìn)行判斷。核電廠相同功能、不同通道的參數(shù)亦可以選取并進(jìn)行綜合判斷,增強(qiáng)容錯(cuò)能力。PSA機(jī)組狀態(tài)可能需要區(qū)分上行狀態(tài)還是下行狀態(tài),因此判斷過程中需要考慮上一個(gè)狀態(tài)。另外,電廠參數(shù)波動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)獲取的狀態(tài)頻繁改變,此時(shí)可以考慮增加持續(xù)時(shí)間作為輔助判斷邏輯,或是增加死區(qū)。

        針對電廠存在的某些特殊功能,可能對于電廠狀態(tài)自動(dòng)獲取存在干擾,應(yīng)當(dāng)詳細(xì)研究并加以避免。如電廠存在快速降功率系統(tǒng)時(shí),部分用于停堆的棒組可能快速下插,而實(shí)際電廠仍然在功率運(yùn)行模式并未停堆。此時(shí),如果未正確選取用于區(qū)別啟動(dòng)和熱停堆的棒組指示反饋,則可能導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤。

        4? 結(jié)語

        根據(jù)以上討論,核電廠PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取是存在可以優(yōu)化的方面,這一部分是依托了數(shù)字化儀控系統(tǒng)能夠獲取全面、廣泛的電廠數(shù)據(jù);另一方面,增加輔助參數(shù)進(jìn)行邏輯判斷、通過工藝參數(shù)變化判斷非能動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及對電廠狀態(tài)通過電廠參數(shù)的邏輯判斷可以使得PSA設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)獲取得更加準(zhǔn)確、并減少人員的工作量。這些優(yōu)化內(nèi)容目前已經(jīng)應(yīng)用于筆者所在電廠,起到了上述有益效果。

        參考文獻(xiàn)

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        作者簡介:陶殷勇(1987,10—),男,漢族,江蘇蘇州人,本科,工程師,研究方向:核電廠概率安全分析和嚴(yán)重事故。

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