预测性维修在重水堆设备管理中的应用

郁光廷

（中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300）

预测性维修在重水堆设备管理中的应用

郁光廷

（中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300）

秦山重水堆核电厂设备数量多、结构复杂，有些设备故障与运行时间无直接关系，并不能简单通过定期维修来避免这些设备失效。为了提高设备可靠性、增加设备可用率并降低维修成本，对于电厂核安全、机组发电具有重要作用的设备，应开展设备状态监测和预测性维修工作。按照各类型设备特点，采用合适的设备状态监测方法、内容和频度，发现一些设备潜在故障，主动安排这些设备进行预测性维修，优化设备维修管理。

预测性维修；设备管理；状态监测

1 重水堆设备维修方式以及面临的挑战

秦山重水堆核电厂设备数量众多，结构复杂程度和技术含量较高，涉及机械、电气和仪控等很多专业，现在设备维修一般采用纠正性维修、以时间为周期的预防性维修等方式。纠正性维修是当设备发生故障或失效时进行的非计划维修，

适用于对生产影响较小的非重点设备和备用设备。以时间为周期的预防性维修，事先确定维修类别、维修周期、维修内容及备件材料等，定期进行维护或更换，重水堆核电厂很多设备可以采取这类维修方式进行。

由于各类设备特点不同，有些设备故障与运行时间无直接关系，并不能简单通过对设备定期维修来避免设备失效。由于设备部件早期失效率较高，如果对设备进行过度维修，就会将原本运行在稳定期的设备重新返回到早期失效状态，反而增加了设备缺陷率。相反，应采取对设备进行科学的状态监测，了解设备运行状态，预测设备状态发展趋势，根据设备定期检查、在线监测、诊断等信息，经过分析处理，判断设备状态及发展趋势，在设备性能降低到不允许极限前有计划地安排维修，防止设备进一步损坏，大大降低维修费用，实际上这类维修方式称作预测性维修，这是一种主动性的预防维修。

2 预测性维修内容和意义

2.1 预测性维修对象

预测性维修也称为基于状态的维修，指通过对能表征设备状态的参数、特征等进行连续或定期监督，并在这些参数或特征表明设备即将出现故障前进行计划性维修，如有必要则进行进一步检查和修复工作，以避免设备或系统失效。原则上可以通过监测手段进行设备数据采集，例如振动、油品、温度等参数，并且清楚这些数据和设备运行状态之间的关系，通过监测这些参数以及相应变化趋势，可以发现一些潜在故障的设备并安排预测性维修。在设备失效之前，需要有足够时间通过状态监测手段来发现设备是否将要发生故障，然后经过分析并采取恰当的维修措施来防止故障发生。

秦山重水堆核电厂预测性维修主要用于对电厂的核安全、机组发电具有重要作用，当其失效会对电厂产生直接或重大影响，对于保障电厂安全稳定、可靠、经济运行直接相关的重要关键设备。进行预测性维修的设备如下：

1）泵、电机等转动设备；

2）电动阀、气动阀等阀门类设备；

3）变压器、发电机等电气设备。

2.2 预测性维修意义

预测性维修是设备管理的一个重要环节，正确开展状态监测和预测性维修工作，能够为电厂带来可观效益。主要表现在以下几个方面。

2.2.1 提高设备可靠性

采用预测性维修，可以避免由于过度维修使设备重新返回到早期失效状态，减少相应设备故障。还可以在运行设备没有完全失效前，发现设备潜在缺陷，对其采取必要措施。

2.2.2 增加设备可用率

通过对设备状态监督，可以得出每一个设备都有一段较长的稳定运行区，利用预测性维修技术延续设备在稳定区运行，只有设备发生潜在缺陷时，才对该设备进行维修处理，从而增加设备可用率。

2.2.3 提高维修工作效率和降低维修成本

通过预测性维修可以防止过度维修，节约维修成本。减少设备解体维修数量，从而降低相应的劳务费用、材料费用以及备件费用。另外，在大修期间，通过采用预测性维修减少关键路径设备维修量，相应可以减小大修工期，这样能够给电厂带来一些经济效益。

3 预测性维修技术手段

预测性维修技术手段主要包括：个人现场感官检查；电厂运行参数监督；使用专用测量设备进行检测。基于人自身感观检查，主要是利用看、听、摸等感觉探测潜在故障，一般情况下由现场巡检人员完成，当发现缺陷时，通过发出缺陷工单进行处理。电厂运行参数监督，主要指使用系统在线仪表，通过报警提示或定期查看历史数据，观察、记录以及对参数进行趋势分析，监测设备参数在稳态与瞬态的变化趋势，判断系统或设备的运行状态。

使用专用测量设备进行检测，可以提前较长时间发现潜在缺陷发生。但它也有一定局限性，大多数监测设备只能监测一种状态。需要再结合现场检查，以及设备在线参数变化情况，综合全面判断设备状态。常用检测技术如下：

1）振动监测：转动设备健康状况，可通过振动变化情况进行分析评估，包括设备在线测量仪器和便携式振动测量设备。

2）润滑油分析：对设备润滑油进行取样分

析，包括对油品理化性能（如黏度、水分、酸度等）分析，以及所含碎屑、颗粒分析。

3）噪声监测：应用声响设备对运行设备进行评估，可以判断转动设备是否有异音、阀门是否存在内漏等情况。

4）温度监测：运行设备散发热量，热量大小和密度随着运行状态变化，可用于监督发电机、电动机等电气设备，以及轴承是否存在过度磨损、阀门漏汽，例如可使用红外测温仪、红外热成像技术进行监测。

5）阀门诊断：使用MOV或AOV诊断专用装置，测试电动阀、气动阀工作参数与状况。

6）电气监测：测量电气设备的绝缘、阻抗、变压器油成份等参数的情况，评估电机、变压器、发电机等电气设备的运行状态。

4 预测性维修开展方式与周期

预测性维修的开展主要包括对设备状态进行监督，然后进行趋势分析，以确定合理维修时间。其中核心内容包括如何确定合适监测项目和频度，在执行状态监测过程中，需要考虑从发现潜在缺陷到最后失效之间间隔，即从故障变得可以探测到潜在缺陷发展成为设备失效之间所需要的时间。

秦山重水堆核电厂依据设备重要程度、设备技术规格书、厂家推荐、经验、设备是处于备用或连续运行等来确定预测性维修的项目与监测频度。

1）对于需要在机组运行期间，进行预测性维修的设备，这类型工作的周期在18个月（1.5年）以内，并且同机组状态无关，通常以周、月为周期。

2）对于机组运行期间无法实施，例如阀门的动态诊断，只在大修期间允许实施的预测性维修活动，周期应该是18个月（1.5年）倍数。

5 预测性维修在秦山重水堆核电厂应用

5.1 预测性维修实施过程

5.1.1 编制设备预测性维修要求

确定需要进行预测性维修的设备，以及这些设备状态的表征参数，分析这些参数与失效模式对应关系。确定各参数监测技术手段以及频度要求，确定参数正常工作范围、报警信息以及行动水平。具体设备的预测性维修项目内容、频度等技术要求，需要编制或升版相应设备的预防性维修大纲，统一纳入电厂PMP大纲管理体系，并且发出定期维修PM包执行。

5.1.2 进行设备状态监测以及信息收集

按照设备预测性维修的监测内容与频度要求，严格执行设备状态参数信息收集。对于影响设备运行的监测项目，应发出相应工单，并提前计划与授权。对于参数变化较快的情况，根据需要可以使用其他监测手段进一步确认。对于预测性维修实施过程中测量的重要数据，都需要进行记录。对已有系统进行记录，例如泵、电机等设备的润滑油分析数据通过化学数据管理系统记录，逐步把这些已有系统的数据与现有TEAM系统建立关联查询。对于定期PM工作包执行过程中测量的数据参数，需要把设备的重要数据记录，暂时输入到专门的表格模板，以便于以后统一纳入到设备监督管理平台。

5.1.3 设备状态评估

根据收集信息，包括设备运行数据或记录，取样分析结果，在线监测参数，定期评估设备状态以及变化趋势。对于设备参数低于报警值，但变化趋势较明显的情况，也要进行进一步调查，并增加信息收集频度。设备工程师利用各预测性维修技术手段收集设备状态信息，综合分析评价负责设备运行情况，提出设备后续处理建议，包括继续运行并加强监督，发出工单处理，增加大修项目，提出变更改造建议，发出状态报告等。

5.1.4 确定设备维修内容与窗口

根据设备维修要求的机组状态，制定维修项目、内容与时间窗口。在预测性维修中发现设备存在潜在缺陷，需要由设备技术责任管理人对异常或故障进行原因分析和技术评估，确定后续运行监督、趋势分析、维修安排、扩大检查等行动，并跟踪落实。如果监督参数发生预期外变化，需要增加信息收集频度，分析参数变化降级速度，可使用其他监测技术进一步确认。对有可能是共模性的潜在失效，需要适当地增大预测性维修数量与频度，以消除共模失效产生风险。机组大修前几个月，对已实施预测性维修的设备提供大修前状态评估，并确定大修建议工作安排。

5.1.5 优化预防性维修大纲

根据几个运行周期预测性维修执行情况，优

化设备状态数据采集项目或频度。按照设备实际运行状态，优化定期维修要求，例如可以通过油品分析，优化润滑油更换频度。

5.2 设备预测性维修工作要求

5.2.1 转机

1）定期振动监测，目前的振动测量分为在线和离线两种，其中在线测量数据通过现有数据显示系统进行监督，离线测量使用振动测量仪进行。

2）润滑油定期取样分析，一般每半年一次。

3）检查密封系统泄漏量及其变化趋势，由设备工程师在现场巡检时检查，不需要专门发出PM包进行。

4）运行参数监督，使用PI系统进行运行参数监督，包括进出口压力、轴承温度、振动等。如果发现运行参数超过报警范围，或者变化趋势突变，则需要立即到现场测量实际参数。

5.2.2 重要气动阀

1）运行期间使用系统运行参数、超声波内漏仪、或阀前后的温度变化等进行阀门内漏检查，经过分析评估以下重要气动阀需要进行内漏检查：

●从系统运行参数上检查：除气冷凝器压力控制阀，除气阀，稳压器压力控制阀；

●超声波内漏仪进行检查：液体释放阀，稳压器压力释放阀。在每次大修前2个月进行检查；

●旁排阀CSDV，周期3月。

2）核岛气动阀门AOV在线诊断测试

●压力装量控制系统阀门：除气冷凝器压力控制阀，除气阀，稳压器压力控制阀，上充阀等，周期18月；

●液体区域控制系统部分阀门。

5.2.3 重要电动阀

进行电动阀门MOV在线诊断的阀门如下：

●核岛稳压器隔离阀，周期6年；

●核岛SDC系统隔离阀，周期6年；

●核岛ECC系统隔离阀，周期6年。

5.2.4 重要的电机类设备

1）定期振动监测，目前的振动测量分为在线和离线两种，其中在线测量数据通过PI系统进行监督。离线测量按照《振动测量管理》要求进行。

2）润滑油取样分析，一般每半年一次。

3）电气绝缘监测，在设备停运或机组大修时进行。

4）运行参数监督，使用PI系统进行运行参数监督，包括电机线圈温度、振动等。

5.2.5 发电机与变压器

1）主变压器、厂用变压器和启动/备用变压器红外热成像仪监测，迎峰度夏期间周期1周，其他时间周期1个月。

2）变压器油定期分析。

3）220 kV/500 kV线路避雷器、500 kV线路耦合式电容电压互感器红外热成像仪监测，迎峰度夏期间周期1周，其他时间周期1个月。

4）发电机滑环红外热成像仪监测，周期1个月。

5.3 预测性维修实际应用分析——更换主泵机械密封

主泵机械密封维修，维修手册规定每6年全部更换机械密封，即主泵运行6年后，利用大修时间把4台主泵机械密封全部更换。这样做，可能给主泵机械密封的维修带来一定风险，一个大修同时更换4台主泵机械密封，给大修计划安排带来困难，可能会因此增加大修时间。

秦山重水堆核电厂主泵维修，考虑到重水堆大修周期间隔为18个月，平均每次大修维修一台主泵机械密封，可以把主泵机械密封更换分别安排在4个大修周期内。具体每次大修更换哪台主泵机械密封，则通过预测性维修的方法确定。一般做法为，每次大修前约6个月，通过系统监督数据，分析各台主泵各级压力、入口与回流温度、引漏流量的变化趋势，判断哪台主泵机械密封的运行状态相比其他主泵较差，则确定更换该主泵的机械密封。为了缩短机械密封更换时间，一般是提前组装好购买的备件，或研磨合格的密封环。机械密封从现场拆除后，直接安装新的密封组件。

6 结论

实施预测性维修对电厂安全可靠运行非常有利，需要设备管理人员制定出合适监测项目和频度，收集、统计和分析数据，然后由设备工程师综合判断，确定后续处理方式。目前，秦山重水堆核电厂结合设备监督，通过实施预测性维修，发现了一些设备潜在缺陷，取得了一定的实际效果。但后面还有一些事项需要进行改进，结合现有TEAM数据库系统，把定期维修包执行记录，机组在线监测参数变化以及其他管理系统中记录的数据，统一纳入到设备监督管理平台管理，便于按照某台设备或某类参数进行分类查询以及趋势分析。

The Application and Practice of Predictive Maintenance at CANDU Equipment Management

YU Guang-ting
(CNNC Nuclear Power Operations Management Co.，Ltd.，Haiyan of Zhejiang 314300，China)

The equipment in Qinshan CANDU unit is characterized by large number and complex structure. Some equipment failure has no relation with the operation time, it is impossible to avoid the failure of these equipment only by periodical maintenance. To improve the equipment reliability, increase the equipment usability and decrease the maintenance cost, for important equipment related to nuclear safety and generating electricity, it is required to perform condition monitoring and the predictive maintenance (PdM). According to different characteristics of equipment, it is required to use suitable equipment condition monitoring method, content and frequency. In this way, some potential equipment failure can be found, preventive maintenance can be arranged in advance, and equipment maintenance management can be optimized.

preventive maintenance；equipment management；condition monitoring

TM623 Article character：A Article ID：1674-1617(2014)01-0066-04

TM623

A

1674-1617(2014)01-0066-04

2013-12-12

郁光廷（1976—），男，江苏人，高级工程师，学士，从事设备管理工作。