Глава 8
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ ЯЭУ АЭС В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Общие положения
В начальный период эксплуатации АЭС ее оборудование и системы имеют проектную (иногда называют "встроенную") надежность, которая заложена при их проектировании и изготовлении. Показателем проектной надежности обычно является средняя наработка до отказа Тср, определяемая, исходя из интенсивности отказов λ·, элементов, составляющих данную систему. Здесь λ, и Тср, являясь показателями безотказности как одного из свойств общего понятия надежности, могут в общем случае характеризовать это общее понятие.
Средняя наработка на отказ в процессе эксплуатации может поддерживаться на определенном уровне и определяется из выражения
(127)
где r- общее число отказов за период работы t;
rпо - ожидаемое расчетное число постепенных отказов;
rвн - расчетное число внезапных отказов.
Опыт эксплуатации ЯЭУ показывает, что повышение надежности возможно не только за счет конструктивных методов при проектировании и создании оборудования и систем ЯЭУ, но и за счет специальных эксплуатационных мероприятий. Методы повышения надежности при эксплуатации можно разбить на две группы. К первой группе относятся рассмотренные выше конструктивные методы. В этом случае обслуживающий персонал, используя опыт эксплуатации, оценивает конструктивные недостатки и ошибки в организационно-технической документации и разрабатывает рекомендации по устранению выявленных недостатков, направленные на повышение надежности в процессе доработки или при модернизации энергоблоков АЭС.
Вторая группа мероприятий характеризуется совершенствованием всех видов эксплуатационного обслуживания, разработкой и применением новых наиболее рациональных (по надежности) методов эксплуатации. К числу таких мероприятий относятся:
- применение современных методов контроля технического состояния систем и оборудования ЯЭУ, включая и широкое диагностирование;
-разработка и применение методов прогнозирования нарушений в работе АЭС;
- обоснование и применение оптимальных сроков периодичности и объема проведения профилактических проверок и ремонтов (ППР);
- обоснование эксплуатационного ресурса (сроков службы) элементов ЯЭУ;
- повышение качества эксплуатационной документации;
- выбор рационального состава и количества ЗИП;
- повышение квалификации обслуживающего персонала.
В результате реализации этих мероприятий предоставляется возможность обнаруживать на более ранней стадии нарушения (неисправности) и дефектные элементы, предупреждать отказы за счет ППР, снижать интенсивность отказов (поток отказов) λ и повышать среднее время безотказной работы (среднюю наработку до отказа) Тср, что позволяет увеличивать межремонтные сроки и назначенный ресурс элементов.
В процессе эксплуатации имеется возможность активно воздействовать на вышеуказанные параметры безотказности элементов ЯЭУ λ и Тср, оптимизируя их в зависимости от методов и эффективности технического обслуживания [8].
Облегчение режимов работы элементов
Облегчение режимов работы элементов может применяться в определенных условиях как один из возможных путей повышения надежности оборудования и систем АЭС. В этом случае снижение нагрузки элементов, уменьшение их теплоэнергетических и гидродинамических режимов способствует снижению вероятности возникновения неисправностей и отказов.
Оборудование и системы АЭС не всегда и не все работают в полностью нагруженном (номинальном) режиме. Если по условиям эксплуатации предоставляется возможность работы отдельных элементов и систем в недогруженном режиме, то такой режим целесообразно применять.
На рис. 20 показано изменение интенсивности отказов для номинального режима работы (кривая 1) и недогруженного или сниженного режима работы элементов (кривая 2).
Сравнение кривых 1 и 2 показывает, что величина интенсивности отказов на сниженном режиме работы элементов λсн меньше по сравнению с интенсивностью отказов на номинальном режиме λном. При этом длительность периода приработки и периодов эксплуатации увеличиваются.
где
- периоды приработки элементов соответственно для облегченного (разгруженного) режима работы и номинального режима.
- периоды эксплуатации для облегченного и номинального режимов.
Опыт эксплуатации показывает, что снижение режимов работы более эффективно влияет на повышение надежности (снижение λ) для систем, работающих в перегруженных режимах. Для элементов, работающих в режимах, близких к номинальному, понижение коэффициента нагрузки (облегчение режима работы) несущественно снижает интенсивность отказов. По статистическим данным в настоящее время разработаны эмпирические зависимости, позволяющие оценивать для ряда элементов величину интенсивности отказов от коэффициента нагрузки.
Так, например, для элементов электронных схем систем СУЗ ЯЭУ расчетная формула, определяющая интенсивность отказов в зависимости от нагрузки, имеет вид
(135) где Кн - коэффициент нагрузки;
а, в, с - эмпирические коэффициенты, зависящие от типа элемента.
Уменьшение времени восстановления
Важным свойством оборудования АЭС является их готовность к работе, которая оценивается коэффициентом готовности
(136)
где Т0 - средняя наработка на отказ.
Очевидно, если снижать среднее время восстановления Тв после возникновения отказов, то это повышает Кг объекта (готовность его к действию). К основным конструктивным мероприятиям, способствующим снижению Тв в процессе эксплуатации, относятся:
- использование резервирования при возникновении отказов;
- применение ремонтопригодного оборудования;
- автоматизация контроля состояния оборудования, параметров и режимов работы;
- автоматизация процесса диагностирования неисправностей и др.
К организационно-техническим мероприятиям, направленным на снижение Тв, относятся:
- повышение квалификации обслуживающего и ремонтного персонала, развитие навыков поиска и замены отказавших элементов;
- оптимизация периодичности и объема технического обслуживания и ремонта (ТО и Р);
- совершенствование эксплуатационной документации;
- оптимизация состава ЗИП и др.
