核电厂预测性维修的运用

马泽龙 李建业

（1三门核电有限公司设备管理处，浙江台州317112；2.海南核电有限公司设备管理处，海南昌江572700）

1 预测性维修的作用

核电厂对设备的维修主要采用纠正性维修、预防性维修、预测性维修，三种维修手段。

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。由于设备部件在早期有较高的失效率，每次维修会将原本在稳定期的设备重新返回到早期状态，增加了设备缺陷概率。通过对设备进行定期检查、提取在线监测和诊断的数据等信息，经过分析和处理，判断出设备的状态以及状态的发展趋势，在其性能降低到许可范围外之前对其进行维修，防止设备进一步损坏，从而降低维修费用，这类维修策略就是预测性维修。

2 预测性维修在核电厂中的作用

预测性维修是核电厂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。

2.1 提高设备可靠性

采用预测性维修，可以避免由于过度维修，使其重新返回到早期失效状态，减少设备故障。还可以在设备出现故障征兆时没，发现设备潜在的缺陷，防止故障产生或进一步扩大。

2.2 增加设备可用率

每个设备都有一段较长的稳定运行区 根据对设备状态监督的结果，分析出该稳定区域，再利用预测性维修技术尽可能让设备在该稳定区运行，从而增加设备可用率。

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经济效益。

3 预测性维修的流程

3.1 设备数据库的建立

设备状态数据是分析与决策维修方式的重要基础，记录了设备的功能位置、供货商、制造商、设计参数、规格型号、设备分级、安装日期、试验周期、校验记录、故障缺陷记录、工作票、检修记录、等设备基本参数，并且电厂仪控系统网连接，同步记录设备运行状态下各种参数、设备的故障诊断等信息。设备数据库提供详细的设备信息，为分析设备状态和决策维修策略提供了的依据。

3.2 设备技术与功能分析

通过对设备的功能、失效模式、维修风险、老化、性能降级等分析，并根据设备的结构和工艺等其他因素，确定维修策略。根据故障后果对设备进行功能分级：关键敏感设备1级、关键敏感设备2级、非关键敏感设备、失效后维修设备。通过设备功能分级结果找出关键设备，判定其维修策略。对于前三类设备，可采用预测性维修，对于第四类设备，可只采用纠正性维修。

3.3 老化监测和设备跟踪

根据建立好的设备数据库和经验反馈提供的数据，判断设备是否存在老化现象，对这些设备进行老化分析和检测。根据检测结果，分析其性能是否下降，决定是否需要开展维修，已经维修的内容、频度等。并对设备数据库不断进行更新维护，为其后的老化趋势的分析做好数据准备。

3.4 经验反馈

把设备分析的结果，以及其他电厂的同类型设备、设备制造厂等设备相关反馈信息反馈到数据库，对核电厂相关领域进行改进：

如改善原设计、优化核电厂运行和维修程序、提高设备的可靠性等。利用已经发生的案例，总结出设备监测的方法和维修的经验，提高同类设备故障检测和预防的能力和水平，改进之前的工作，提高设备可靠性。

4 预测性维修常用的检查技术手段

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。

4.1 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。

4.2 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。

4.3 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。但它也有存在缺点，大多数监测设备只能监测一种设备状态。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：

4.3.1 振动分析

该方法主要用来评价旋转设备和管道。快速确定转动设备轴的对中、平衡和总体健康状况，以及管道流致或传动振动。用连续监测或便携式振动检测设备来采集数据，通过分析，最后识别出具体存在的设备缺陷。

4.3.2 红外热成像技术

可以识别电力系统短路和绝缘故障或旋转机械联轴器处异常温度高。它是一种非接触式的技术，可以识别设备表面的温度分布情况，转变为可视图像后再进行分析。并可以对图像进行连续追踪摄影，根据发现的不正常的温度水平辨别出需要维修的电器连接点，或存在问题的联轴器导致的发热等。

4.3.3 油品分析

通过对设备润滑油油质进行分析，可以识别出设备内部机械零件的磨损的类型和严重程度。通过分析油品中杂质颗粒可以识别出润滑油被尘土、冷却剂液、水的污染情况，或者设备是否处于使用不当或超负荷运转的状态。这些指标用来判断设备运行中可能存在的故障，指导如何开展预测性维修。

4.3.4 超声检测

超声检测能够探测到一些肉眼无法发现的泄漏，比如管道、通气软管、阀门以及其他管路组件里的漏气现象。该检测不需要设备停运，可以在设备、管线正常运转过程中进行检测，能更准确地确定原先推测存在泄漏的地方是否真的发生泄漏。

4.3.5 视频成像

该技术通过细小的摄像探头，查看人员难以到达的设备内部，比如难以拆卸的换热器、管道、容器、传热管内部的情况，能发现设备内部部件磨损、破裂、异物等。可以在设备维修的停机时间内使用进行，其优点是可以在不需要拆卸设备的情况下，对设备及其关键部件进行图像或视屏检查。

4.3.6 电机测试

可以识别出电机的电气缺陷。它能快速地提供电机的健康状况有关的信息。在电机被大修过后，一般会进行电机测试，确保电机可靠性。

4.3.7 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。

5 结论

核电厂预测性维修工作在国内已开展一些年份，积累了一些经验，对电厂设备可靠性、机组稳定运行作用明显。在开展预测性维修时，需注重如下方面：

（1）分包的选择：有些专业性较强的技术，需要认真分析本公司的实际情况，合理决定哪些工作外包给专业承包商，哪些工作有本公司员工来实施。或者是一些工作阶段性外包，其他时候由自己来实施。认真分析各个方案的利弊，借鉴同类电厂的经验。

（2）人才的保有：预测性维修技术手段众多，除了采购相应的硬软件，对人才的培养是一个长期的过程，且各个技术手段专业人才的交互性不大。在努力提供技术人员的专业水平的同时，确保人才队伍的稳定，对预测性维修至关重要。

（3）预测性维修体系建设：核电厂预测性维续体系在国际上已有较为成熟的经验，初期可以借鉴过来，之后再通过不断优化改进的方式，建立自己的预测维修体系。