核電廠預(yù)測性維修的運(yùn)用

馬澤龍 李建業(yè)

（1三門核電有限公司設(shè)備管理處，浙江臺州317112；2.海南核電有限公司設(shè)備管理處，海南昌江572700）

1 預(yù)測性維修的作用

核電廠對設(shè)備的維修主要采用糾正性維修、預(yù)防性維修、預(yù)測性維修，三種維修手段。

由于各類設(shè)備特點不同，有些設(shè)備故障與運(yùn)行時間無直接關(guān)系，并不能簡單通過對設(shè)備定期維修來避免設(shè)備失效。由于設(shè)備部件在早期有較高的失效率，每次維修會將原本在穩(wěn)定期的設(shè)備重新返回到早期狀態(tài)，增加了設(shè)備缺陷概率。通過對設(shè)備進(jìn)行定期檢查、提取在線監(jiān)測和診斷的數(shù)據(jù)等信息，經(jīng)過分析和處理，判斷出設(shè)備的狀態(tài)以及狀態(tài)的發(fā)展趨勢，在其性能降低到許可范圍外之前對其進(jìn)行維修，防止設(shè)備進(jìn)一步損壞，從而降低維修費(fèi)用，這類維修策略就是預(yù)測性維修。

2 預(yù)測性維修在核電廠中的作用

預(yù)測性維修是核電廠設(shè)備管理的一個重要環(huán)節(jié)，正確開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維修工作，能夠為電廠帶來可觀效益。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 提高設(shè)備可靠性

采用預(yù)測性維修，可以避免由于過度維修，使其重新返回到早期失效狀態(tài)，減少設(shè)備故障。還可以在設(shè)備出現(xiàn)故障征兆時沒，發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的缺陷，防止故障產(chǎn)生或進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.2 增加設(shè)備可用率

每個設(shè)備都有一段較長的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū) 根據(jù)對設(shè)備狀態(tài)監(jiān)督的結(jié)果，分析出該穩(wěn)定區(qū)域，再利用預(yù)測性維修技術(shù)盡可能讓設(shè)備在該穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行，從而增加設(shè)備可用率。

2.3 提高維修工作效率和降低維修成本

通過預(yù)測性維修可以防止過度維修，節(jié)約維修成本。減少設(shè)備解體維修數(shù)量，從而降低相應(yīng)的勞務(wù)費(fèi)用、材料費(fèi)用以及備件費(fèi)用。另外，在大修期間，通過采用預(yù)測性維修減少關(guān)鍵路徑設(shè)備維修量，相應(yīng)可以減小大修工期，這樣能夠給電廠帶來經(jīng)濟(jì)效益。

3 預(yù)測性維修的流程

3.1 設(shè)備數(shù)據(jù)庫的建立

設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)是分析與決策維修方式的重要基礎(chǔ)，記錄了設(shè)備的功能位置、供貨商、制造商、設(shè)計參數(shù)、規(guī)格型號、設(shè)備分級、安裝日期、試驗周期、校驗記錄、故障缺陷記錄、工作票、檢修記錄、等設(shè)備基本參數(shù)，并且電廠儀控系統(tǒng)網(wǎng)連接，同步記錄設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下各種參數(shù)、設(shè)備的故障診斷等信息。設(shè)備數(shù)據(jù)庫提供詳細(xì)的設(shè)備信息，為分析設(shè)備狀態(tài)和決策維修策略提供了的依據(jù)。

3.2 設(shè)備技術(shù)與功能分析

通過對設(shè)備的功能、失效模式、維修風(fēng)險、老化、性能降級等分析，并根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工藝等其他因素，確定維修策略。根據(jù)故障后果對設(shè)備進(jìn)行功能分級：關(guān)鍵敏感設(shè)備1級、關(guān)鍵敏感設(shè)備2級、非關(guān)鍵敏感設(shè)備、失效后維修設(shè)備。通過設(shè)備功能分級結(jié)果找出關(guān)鍵設(shè)備，判定其維修策略。對于前三類設(shè)備，可采用預(yù)測性維修，對于第四類設(shè)備，可只采用糾正性維修。

3.3 老化監(jiān)測和設(shè)備跟蹤

根據(jù)建立好的設(shè)備數(shù)據(jù)庫和經(jīng)驗反饋提供的數(shù)據(jù)，判斷設(shè)備是否存在老化現(xiàn)象，對這些設(shè)備進(jìn)行老化分析和檢測。根據(jù)檢測結(jié)果，分析其性能是否下降，決定是否需要開展維修，已經(jīng)維修的內(nèi)容、頻度等。并對設(shè)備數(shù)據(jù)庫不斷進(jìn)行更新維護(hù)，為其后的老化趨勢的分析做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

3.4 經(jīng)驗反饋

把設(shè)備分析的結(jié)果，以及其他電廠的同類型設(shè)備、設(shè)備制造廠等設(shè)備相關(guān)反饋信息反饋到數(shù)據(jù)庫，對核電廠相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行改進(jìn)：

如改善原設(shè)計、優(yōu)化核電廠運(yùn)行和維修程序、提高設(shè)備的可靠性等。利用已經(jīng)發(fā)生的案例，總結(jié)出設(shè)備監(jiān)測的方法和維修的經(jīng)驗，提高同類設(shè)備故障檢測和預(yù)防的能力和水平，改進(jìn)之前的工作，提高設(shè)備可靠性。

4 預(yù)測性維修常用的檢查技術(shù)手段

預(yù)測性維修技術(shù)手段主要包括：個人現(xiàn)場感官檢查、電廠運(yùn)行參數(shù)監(jiān)督、使用專用測量設(shè)備進(jìn)行檢測。

4.1 基于人自身感觀檢查

主要是利用看、聽、摸等感覺探測潛在故障，一般情況下由現(xiàn)場巡檢人員完成，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時，通過發(fā)出缺陷工單進(jìn)行處理。

4.2 電廠運(yùn)行參數(shù)監(jiān)督

主要指使用系統(tǒng)在線儀表，通過報警提示或定期查看歷史數(shù)據(jù)，觀察、記錄以及對參數(shù)進(jìn)行趨勢分析，監(jiān)測設(shè)備參數(shù)在穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)的變化趨勢，判斷系統(tǒng)或設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

4.3 使用專用測量設(shè)備進(jìn)行檢測

可以提前較長時間發(fā)現(xiàn)潛在缺陷發(fā)生。但它也有存在缺點，大多數(shù)監(jiān)測設(shè)備只能監(jiān)測一種設(shè)備狀態(tài)。需要再結(jié)合現(xiàn)場檢查，以及設(shè)備在線參數(shù)變化情況，綜合全面判斷設(shè)備狀態(tài)。常用檢測技術(shù)如下：

4.3.1 振動分析

該方法主要用來評價旋轉(zhuǎn)設(shè)備和管道?？焖俅_定轉(zhuǎn)動設(shè)備軸的對中、平衡和總體健康狀況，以及管道流致或傳動振動。用連續(xù)監(jiān)測或便攜式振動檢測設(shè)備來采集數(shù)據(jù)，通過分析，最后識別出具體存在的設(shè)備缺陷。

4.3.2 紅外熱成像技術(shù)

可以識別電力系統(tǒng)短路和絕緣故障或旋轉(zhuǎn)機(jī)械聯(lián)軸器處異常溫度高。它是一種非接觸式的技術(shù)，可以識別設(shè)備表面的溫度分布情況，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢晥D像后再進(jìn)行分析。并可以對圖像進(jìn)行連續(xù)追蹤攝影，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的不正常的溫度水平辨別出需要維修的電器連接點，或存在問題的聯(lián)軸器導(dǎo)致的發(fā)熱等。

4.3.3 油品分析

通過對設(shè)備潤滑油油質(zhì)進(jìn)行分析，可以識別出設(shè)備內(nèi)部機(jī)械零件的磨損的類型和嚴(yán)重程度。通過分析油品中雜質(zhì)顆?？梢宰R別出潤滑油被塵土、冷卻劑液、水的污染情況，或者設(shè)備是否處于使用不當(dāng)或超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。這些指標(biāo)用來判斷設(shè)備運(yùn)行中可能存在的故障，指導(dǎo)如何開展預(yù)測性維修。

4.3.4 超聲檢測

超聲檢測能夠探測到一些肉眼無法發(fā)現(xiàn)的泄漏，比如管道、通氣軟管、閥門以及其他管路組件里的漏氣現(xiàn)象。該檢測不需要設(shè)備停運(yùn)，可以在設(shè)備、管線正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行檢測，能更準(zhǔn)確地確定原先推測存在泄漏的地方是否真的發(fā)生泄漏。

4.3.5 視頻成像

該技術(shù)通過細(xì)小的攝像探頭，查看人員難以到達(dá)的設(shè)備內(nèi)部，比如難以拆卸的換熱器、管道、容器、傳熱管內(nèi)部的情況，能發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部部件磨損、破裂、異物等?？梢栽谠O(shè)備維修的停機(jī)時間內(nèi)使用進(jìn)行，其優(yōu)點是可以在不需要拆卸設(shè)備的情況下，對設(shè)備及其關(guān)鍵部件進(jìn)行圖像或視屏檢查。

4.3.6 電機(jī)測試

可以識別出電機(jī)的電氣缺陷。它能快速地提供電機(jī)的健康狀況有關(guān)的信息。在電機(jī)被大修過后，一般會進(jìn)行電機(jī)測試，確保電機(jī)可靠性。

4.3.7 閥門診斷

使用MOV或AOV診斷專用裝置，測試電動閥、氣動閥工作參數(shù)與狀況。

5 結(jié)論

核電廠預(yù)測性維修工作在國內(nèi)已開展一些年份，積累了一些經(jīng)驗，對電廠設(shè)備可靠性、機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行作用明顯。在開展預(yù)測性維修時，需注重如下方面：

（1）分包的選擇：有些專業(yè)性較強(qiáng)的技術(shù)，需要認(rèn)真分析本公司的實際情況，合理決定哪些工作外包給專業(yè)承包商，哪些工作有本公司員工來實施。或者是一些工作階段性外包，其他時候由自己來實施。認(rèn)真分析各個方案的利弊，借鑒同類電廠的經(jīng)驗。

（2）人才的保有：預(yù)測性維修技術(shù)手段眾多，除了采購相應(yīng)的硬軟件，對人才的培養(yǎng)是一個長期的過程，且各個技術(shù)手段專業(yè)人才的交互性不大。在努力提供技術(shù)人員的專業(yè)水平的同時，確保人才隊伍的穩(wěn)定，對預(yù)測性維修至關(guān)重要。

（3）預(yù)測性維修體系建設(shè)：核電廠預(yù)測性維續(xù)體系在國際上已有較為成熟的經(jīng)驗，初期可以借鑒過來，之后再通過不斷優(yōu)化改進(jìn)的方式，建立自己的預(yù)測維修體系。