Обеспечение требований к надежности на этапах проектирования, производства, монтажа и наладки оборудования энергоблока АЭС
Так как ЭБ АЭС относятся к классу уникальных объектов со специфическими требованиями по безопасности и надежности, то для обоснования их проектных решений, связанных со свойством надежности, применяется программно-целевой подход. Основой этого подхода
является комплексный анализ всех мер и средств обеспечения и контроля надежности, включая все виды резервирования и запасов, контроля, обслуживания, специальных мер предупреждения, выявления и защиты от последствий отказов.
Надежность оборудования энергоблока АЭС закладывается при проектировании и конструировании, реализуется при изготовлении, монтаже и наладке и расходуется при эксплуатации.
Все методы обеспечения надежности оборудования принципиально могут быть сведены к следующим основным: резервированию;
уменьшению интенсивности отказов элементов системы; сокращению времени непрерывной работы; уменьшению времени восстановления;
выбору рациональной периодичности и объема контроля системы. Реализация указанных методов осуществляется при проектировании, изготовлении и в процессе эксплуатации оборудования. Очевидно, что надежность систем в основном закладывается при проектировании, конструировании и изготовлении. От работы проектировщика и конструктора в первую очередь зависит, как будет работать оборудование в тех или иных условиях эксплуатации. Из этого вовсе не следует, что процесс эксплуатации не влияет на надежность объекта. При эксплуатации обслуживающий персонал может существенным образом изменить надежность систем.
В процессе проектирования и конструирования используются схемные и конструкционные методы обеспечения надежности систем. Схемные методы включают в себя: анализ прототипов;
создание схем с минимально необходимым числом элементов; применение резервирования;
разработку схем, не допускающих опасных последствий отказов их элементов;
оптимизацию последовательности работы элементов схемы; предварительный расчет надежности проектируемой схемы. Уменьшение числа элементов при прочих равных условиях приводит к увеличению вероятности безотказной работы системы (рис. 6.2), а также благоприятно сказывается на ее массе, габаритах и стоимости.
Однако при этом необходимо помнить, что сокращение числа элементов не должно увеличивать коэффициент нагрузки у оставшихся элементов, в противном случае эффект может быть прямо противоположным.
Резервирование - один из наиболее эффективных методов повышения надежности объектов. При резервировании в конструкции заранее предусматривается замена неисправного элемента исправным.
При создании схем с ограниченным последействием отказов применяется включение в схемы специальных защитных и предохранительных устройств, которые предотвращают аварийные последствия отказов.
Рис. 6.2. Зависимость вероятности безотказной работы системы P(t) от надежности P;(t) и числа элементов N
Под оптимизацией последовательности работы элементов схемы понимается согласование тактов автоматической работы схем не только по времени, но и по достижении тем или иным параметром заданного значения.
В число конструкционных методов повышения надежности входят:
правильный выбор материалов;
использование элементов с малыми значениями интенсивности отказов при заданных условиях эксплуатации (выбор элементной базы);
обеспечение благоприятного режима работы элементов;
рациональный выбор совокупности контрольных параметров;
рациональный выбор допусков на изменение основных параметров элементов и систем;
защита элементов от вибраций и ударов;
унификация элементов и систем;
разработка эксплуатационной документации с учетом опыта применения системы, подобной конструируемой;
обеспечение эксплуатационной технологичности конструкции (применение встроенных контрольных устройств, автоматизация контроля и индикация отказов, удобство подходов для обслуживания и ремонта).
В настоящее время доля отказов оборудования по производственно-технологическим причинам, выявленных в процессе эксплуатации, составляет около 30 %. Анализ статистических данных позволяет сделать вывод о том, что производственными причинами снижения надежности оборудования энергоблока АЭС являются: низкое качество полуфабрикатов, комплектующих элементов и агрегатов; нарушения технологии изготовления и сборки, отсутствие стабильности технологических процессов из-за отклонения параметров и ненадежности оборудования; недостатки системы контроля качества на всех этапах производства оборудования, его монтажа и наладки на АЭС.
Рис. 6.3. Структура мероприятий по обеспечению надежности энергоблока АЭС при его производстве
Основные способы обеспечения надежности оборудования энергоблока АЭС на этапе производства приведены на рис. 6.3.
Выполнение заданных требований по надежности на этапах проектирования и производства подтверждается не только расчетными и аналитическими методами, но и большим объемом экспериментальных исследований и испытаний. С точки зрения обеспечения надежности оборудования энергоблока АЭС главной задачей испытаний является проверка достаточности заложенных при проектировании запасов работоспособности. При проведении экспериментов и испытаний проводится оценка правильности конструкционных решений и выявление слабых технологических решений, идентификация математических моделей с натурным объектом. Объем экспериментальных исследований и испытаний оборудования энергоблока АЭС показан на рис. 6.4.
Перечисленные выше методы обеспечения надежности должны применяться в совокупности с учетом влияния каждого из них на работоспособность системы. В тех случаях, когда меры противоречивы, нужно принимать компромиссное решение.
Рис. 6.4. Содержание работ по комплексной программе обеспечения надежности оборудования энергоблока АЭС на этапе испытаний
