核級電動高壓閘閥的可靠性研究

　　探討了一種在產(chǎn)品設計比較成熟且有足夠現(xiàn)場使用數(shù)據(jù)的前提下的側(cè)重失效影響統(tǒng)計的FMEDA 方法，并通過馬爾科夫模型對FMEDA 數(shù)據(jù)進行后處理，得到量化的可靠性指標，以更快速、更準確的評估核電閥門設備的安全可靠性。

　　1、概述

　　對于閥門產(chǎn)品，常規(guī)FMEDA 中具體零部件的失效率統(tǒng)計在實際應用中難以操作。本文旨在探討一種更適合國內(nèi)閥門產(chǎn)品的、側(cè)重對失效影響統(tǒng)計的FMEDA 技術(shù)，以及馬爾科夫計算模型在核級電動高壓閘閥可靠性研究方面的使用( 文中所指“系統(tǒng)”包括閥門部分以及電動執(zhí)行機構(gòu)部分) 。

　　2、FMEDA 方法

　　失效模式、影響和診斷分析(FMEDA) 是用于發(fā)現(xiàn)問題的一種系統(tǒng)化技術(shù)，對于識別系統(tǒng)中的災難性失效是非常有效的，但其局限性在于其將每個部件都看作是獨立的，無法識別復合失效及共因失效。如在研究閥門受介質(zhì)沖刷引起內(nèi)漏這種情況時，通常而言閘板及閥座共同磨損導致閥門內(nèi)漏，但在FMEDA 分析中，閘板和閥座被視為獨立的元件，這種由于共因引起的失效無法體現(xiàn)。

　　如果參照一般FMEDA 過程，將閥門所有零部件列出，再分別列出其失效類型、影響，統(tǒng)計各部件的失效概率( 圖1) ，其結(jié)果反而難以代表閥門的真實性能。例如，當閥門發(fā)生操作困難時，拆解閥門或許可以同時發(fā)現(xiàn)變形的閥座、變形的閘板以及磨損的閥桿，真實的情況往往是三種失效其中之一導致閥門操作困難并導致其它兩者的發(fā)生，但是在這種情況下判斷是哪種失效先發(fā)生或者每種失效要為閥門難以操作這種結(jié)果各負擔多少責任，很難做出決定并量化這種失效關(guān)系。但是劃分這種關(guān)系對于FMEDA 又是必須的，因為各種失效結(jié)果的發(fā)生概率都需歸結(jié)到各個部件的失效率上。難以量化這種關(guān)系，就難以確定各個部件的失效率，即使是在有充分的質(zhì)保記錄的前提下。如果在FMEDA 過程中，失效率統(tǒng)計針對的是失效結(jié)果而非各個部件，那整個過程就會非常簡單，更加易于操作( 圖2) 。這種對FMEDA 技術(shù)的修改僅適用于設計已經(jīng)相當成熟的產(chǎn)品。新的產(chǎn)品設計，往往缺乏足夠的統(tǒng)計數(shù)據(jù)對其所有可能的失效影響進行歸類，而且也不利于發(fā)現(xiàn)新設計中的薄弱環(huán)節(jié)。

圖1 一般FMEDA( 統(tǒng)計各個部件失效率)

圖2 側(cè)重統(tǒng)計失效影響的FMEDA

　　6、結(jié)語

　　核電站設計的一個核心問題就是其發(fā)電能力的可靠性。通常電站管線設計會考慮冗余，即單條管線失效不會立即導致電站的失效，但在一些特殊情況下，如果單臺設備的失效就會影響電站發(fā)電能力，那就很有必要對其可靠性做量化的整體評估。使用側(cè)重失效影響統(tǒng)計的FMEDA 方法整理統(tǒng)計數(shù)據(jù)，再用馬爾科夫模型對數(shù)據(jù)進行后處理，所得出的量化數(shù)據(jù)對實際工作更具有參考意義。