核电厂电气设备国产化可靠性分析

吴笛 李永刚

摘 要：在核工业技术不断发展的新局势之下，我国已具备了生产核电厂中控制设备的能力，我国大部分核电厂中都已使用了由我国自主生产的核电控制设备。本文对于电子产品可靠性的评估主要是在其应用过程中来进行系统性的稳定性评定进行分析研究，在控制设备应用过程中通过收集到仪器中的性能参数，进行详细的分析与计算就能对该控制设备进行一个很好的评定。

关键词：核电技术 预计程序 设备测试系统

中图分类号：TM623.8 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0067-02

1 电气和仪控设备国产化技术路线

核电仪器控制设备是目前提高核电技术发展的基础，但从目前所使用的核电站的模拟控制系统数字化的基本形势来看，亟需使用先进的数字化核电控制设备。中和辽宁核电站主要是坚持以安全性、经济性及持续性为原则，从之前的各种仪器部件的仿制到现如今的自我研制，目前我国仪控、辐射保护、模拟机等设备已实现了国产化。在设备生产实施过程中，主要是以模拟机中的设备为国产化起步生产设备，随后在每一个组件和性能要求上进行详细的设计与优化，进而将控制设备中的备品备件实现自主研发与生产，将这一特点也扩展到机柜级的产品供货及控制系统的完善中，同时，当核电站出现问题故障时就能提供相应的技术支持，进而确保核电站能稳定且高效地运行，基于这些技术的发展进而实现先进的数字化主控系统的自主研发与设计。

2 仪器控制板可设置预计程序

为了提高由我国自主产权制造的核电仪控设备的可靠性，国产化仪控设备控制板主要是以正电源单元电路为主。在此过程中对板件中的可靠性预计程序的设置及正电源电路中的稳定性进行了设置。

在对正电源电路进行设计时，电子设备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据各部分功能的特点进行有效的划分，以此分为好多种单元，随后再进行逐一的编号排布。（2）首先工作人员要按照核仪控设备的基本性能，然后选择相应功能中所需的电器元件或设计出相应的电路图。在所列举的账目清单中要标明每一个元件的基本类型是什么、质量等级和封装形式的基本特征，这样做的主要目的就是确保工作人员在今后的设备维护中能更容易地找到相应元器件的型号。（3）按照清单中的详细信息来看，当使用每一个元件时，首先需查阅使用手册，对每一个元件中的失效功率公式中的参数进行详细的了解，然后根据计算公式再算出每一个元件的失效效率。（4）将单元中的每一个元件的失效率都进行相加，这样就能得到这个设备总的失效率。（5）对设备板件中的单元失效率进行相加，这个也就是得到的设备板件中的总失效率。（6）当计算出设备板件中的总失效率后，再使用失效模型来获得设备可靠性的指标，以此完成板件的可靠性预测[1]。

功能单元举例：正电源电路见图1。如表1所示为正电源电路元器件清单。

正电源单元的失效率见式（1）。

（1）图1中的电容器C14是国产元器件，通过国军标的手册查到其失效了。ECRG-100V-1μ-J电容器是纸和薄膜电容器结合形成，在对设备的失效率进行评定时引入了基本失效率λb：当设备元件的工作环境处于25℃时，应力系数是0，其中在元件的额定温度到达了100℃时，得λb=0.01700×10-6/h。

（2）图1中二极管D21N4004为美国产品，则根据美军标《M1L-HDBK一217F》中所列的表格，分别得到：

①基本失效率λb=0.00380（通用二极管）；

②温度系数πT=32.00000（节温为175℃）；

③电应力系数πS=0.05400；

④质量系数πQ=24000；

⑤环境系数πE=1.0000；

⑥结构系数πC=1.0000；

计算得：λP=λππEπQπCVπK=0.01574×10-6/h。

3 可靠性参数

在对核仪控设备可靠性分析中，主要是从核仪控设备的原厂板发展到国产化中所涉及的各种数据，其中有板卡从设计、生产、测试到运行中的参数数据。核仪控研发人员使用这些数据就能建立起一套完整的数据分析模型，进而计算出可靠性模型的基本参数。在对可靠性参数研究过程中，进而制定出完整的国产化核仪控设备生产工艺流程，即通过这些量化后的仪控数据实现核仪控的国产化，对此也建立起了核仪控设备可靠性的良性循环[2]。

在对核儀控设备进行测试时，将主要是基于美国NI公司所生产的虚拟模拟仪器测试设备，进而我国自主研发出了核级别设备测试系统，以此实现了核设备程序化、智能化测量，这样也进一步提升了核仪控设备的测试整体效率。此外，工作人员可应用这种虚拟测试系统将所收集到的数据进行优化与整理，从中也能发现核仪控设备在测试过程中出现的各种问题，进而也能对其可靠性进行更好的分析。就核仪控信息管理方面来讲，我国对核仪控设备实现国产化后，将主要是采用数据库管理系统实现对各种核仪控设备数据进行优化与管理，以此提升核仪控设备的数据可靠性。

在进行仪控设备分析时，也可通过应力分析法来实现3种不同板件的可靠性分析。在对板件进行分析时主要是基于板件的失效率、平均寿命及年可靠度的参考系数来实现分析，其结果可由表2看出。

4 结语

综上所述，在对仪控设备进行可靠性检测时，主要是要对其设备的整体性设计、设备的生产流程及各种元器件的采购都要进行检测或测试，而且对于每一个流程中的数据采集都要落到实处。因此，在设备可靠性监测中首先要制定出一套完整的设备数据采集系统，如此可对国产化中的板件实验和运行中的数据采集进行记录、收集，从而确保核电厂中的电子新产品在开发过程中将各种问题消灭在萌芽状态，进而也能提升电子设备的可靠性，以此推动我国在核电领域的进一步发展。

参考文献

[1] 朱子龙.加强电气自动化控制设备可靠性的策略探究[J].企业技术开发，2012（10）：30，38.

[2] 黄玲玲，符杨，郭晓明.海上风电场集电系统可靠性评估[J].电网技术，2010（7）：169-174.