核电厂气动阀可靠性研究与维修策略的建立

李旌立

中核辽宁核电有限公司 辽宁兴城 125100

核电厂运行过程中，气动阀的可靠性会直接影响到核电厂的生产效益和生产安全性，所以需要针对气动阀的可靠性等问题，进行针对性的分析，确保维修的有效性和运行的可靠性。

1 核电厂气动阀可靠性研究

气动阀是利用压缩空气驱动阀门，在可操作性、可靠性等方面性能突出，而且可以在高温、高湿等特殊场所应用，所以在核电厂中得到广泛的应用[1]。在压缩空气从进气孔进入气动阀的薄膜气室的情况下，会产生一种推力将弹簧拉伸，在弹簧的作用下会推动阀杆发生移位，而阀芯在阀杆的带动下也会发生一定的移位，使阀芯和阀座原本的流通面积发生了变化，进而改变气动阀内部的介质流量，发挥气动阀的调节功能。但在气动阀应用的过程中受多方面因素的影响，会出现泄漏、腐蚀、冲蚀、擦伤等问题，发生密封面泄漏、性能失效、节流不准等故障，严重影响气动阀的可靠性[2]。据相关数据显示，在核电厂的失效部件中阀门失效的比例几乎达到1/3，其中阀门本体故障、阀门功能、电气和仪控回路故障比重最大，对气动阀可靠性的影响非常显著，所以对核电厂气动阀可靠性展开研究至关重要。由于气动阀在核电厂中应用的数量较多，事后进行针对性的维修仍会产生一定的破坏或影响，所以现阶段针对核电厂气动阀可靠性的检验方法中仍以事前预防为主的高阶统计法为主，现代人们利用高阶统计量法发现，气动阀在发生故障前会表现出较明显的非线性特征，所以在统计的过程中应用实施监控，可以有效的提前判断故障发生，在降低气动阀故障发生概率和故障影响方面意义突出，在一定程度上保证了气动阀的可靠性，此种可靠性的方法直接针对采集的数据进行，可操作性较强，而且判断结果的准确性较理想，所以在保证气动阀可靠性方面应用具有可行性，相关研究和应用需要进一步深化[3]。

2 核电厂气动阀维修策略的建立

维修策略优化的主要步骤包括设备功能分析，主要故障模式及影响分析，维修方式、维修级别及维修周期的确定。本文以某型气动阀为例进行维修策略的优化．

气动阀主要的故障模式有7种，分别为不能开启、不能关闭、内部泄漏、外部泄漏、起跳压力值不精确、动作不灵活、阀门频跳或颤振[4]。

气动阀发生故障后，可能会对机组的安全运行产生影响，有必要对气动阀的危害程度进行分级评价，将气动阀故障的危害程度分为4级，由高到低分别为危害性故障（1级）、严重故障（2级）、一般故障（3级）和轻微故障（4级）。

核电厂设备可靠性指标由8个主要指标构成[43即：发电指标（22分）、影响运行（16分）、系统健康（14分）、维修（19分）、工作管理（12分）、长期计划（13分）、监督和趋势（2分）、AP913过程和大纲（2分）[5]。8个主要指标下有19个次级指标，包括7个滞后指标（46分）和12个超前指标（54分），总计100分[0]，见表1。这些指标不是从单体设备的监测来衡量，如振动，温度和压力等微观的指标来衡量，而是从宏观的观点，比如发电指标或者系统健康分值下降，那就意味着一定是设备某方面出现了问题[5]。

从指标的分值分布可以看出，“超前”指标占比例较大，因为应用设备可靠性指标的目的就是提前发现设备的不良状态，而不是等待事件发生之后再采取措施。此外，主要指标当中发电指标、维修以及影响运行占的比例较大。这是由于设备状态是否良好最直观的体现是在发电量上，而维修工作是设备处于良好状态的重要保证。非计划进入运行限值、操纵员巡视、高重要度设备失效等，会影响到运行人员的操纵或分散其精力，这-指标由于设备原因导致对电厂正常运行造成干扰。因此，这三项指标由于其重要性，所以占总体份额较大。

核电厂的维修级别一般划分为3个等级：检查维护（主要针对电器附件故障）、压力整定（主要针对起跳压力值不精确、内部泄露及外部泄漏故障模式）和解体大修（主要针对不能开启、不能关闭、动作不灵活及阀门频跳或颤振故障模式）

预防性维修周期直接影响到气动阀预防性维修的有效性，同时也反映维修工作量和费用的大小。预防性维修周期及维修级别的确定，应根据气动阀零部件的磨损规律、维修的复杂性、故障后果、已有的维修经验及可靠性分析的结果确定。

可见，核电厂气动阀维修策略需要针对各类可能会影响气动阀可靠性的问题进行，需要将立即维修和预防性维修相结合，由于核电厂气动阀的数量较多，启动阀发生故障产生的影响也较严重，所以预防性维修相比应急维修更重要[5]。

电厂的设备可靠性指标是一个用于监督电厂设备健康状态的工具，超前指标可以直接反映出电厂的状态，并通过采取针对措施从而提高电厂的可靠性，多数的设备可靠性指标需要通过趋势分析才能发现电厂的性能趋势，以预防性维修项目延期指标为例进行说明（滞后指标）。通常设备可靠性指标可以按照月度或者季度来更新，设备可靠性工作组推荐一个季度更新一次。

3 结语

本文运用RCM分析方法，结合核电厂气动阀运行的实际情况，进行了故障模式、故障原因、故障影响、可靠性指标等分析，针对主要故障模式提出了维修措施。

同时针对气动阀的维修级别和维修周期进行了优化，并通过可靠性指标的对比分析，证明了维修周期的变化未影响气动阀运行的可靠性。