核電廠保護(hù)系統(tǒng)故障模式和影響分析方法

1、核電廠保護(hù)系統(tǒng)故障模式和影響分析方法    摘要：核電廠保護(hù)系統(tǒng)的可靠性直接影響核電廠的安全運(yùn)行，如何保證保護(hù)系統(tǒng)的可靠性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須解決的問題。FMEA是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中定位潛在故障的分析方法，在保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中采用FMEA可以有效地消除或避免故障起因，預(yù)先確定或檢測故障，減小故障的影響，從而提高核電廠保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，保證核電廠安全。 關(guān)鍵詞：反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)，F(xiàn)MEA，風(fēng)險(xiǎn)評估 FMEA Methodology for Reactor Protection System of Nuclear power plant ABSTRACT T

2、he reliability of the reactor protection system shall directly effect the nuclear power plant safety operation. How to assure the reliability of the protection system is the problem to be solved. FMEA is the analytical methodology used to ensure that potential problems have been addressed throughout

3、 the design and development process. The FMEA used in the protection system development and design process can effectively eliminate or avoid failure, minimize the failure consequences. Thereby, the FMEA can improve the reliability of the reactor protection system, and ensure the safety of the nucle

4、ar power plant. KEY WORDS：Reactor Protection System, FMEA, Risk Evaluation 中圖分類號:TL4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： 1、引言 核電廠保護(hù)系統(tǒng)探測電廠異常工況，并驅(qū)動適當(dāng)?shù)陌踩δ芤詫?shí)現(xiàn)并維持電廠的安全停堆工況，保證核電廠三大屏障的完整性。由于核電廠保護(hù)系統(tǒng)直接關(guān)系著核電廠的安全，必須嚴(yán)格執(zhí)行“預(yù)防措施”，工程設(shè)計(jì)中最有效的、最全面的方式就是采用故障模式和影響分析(FMEA)進(jìn)行可靠性分析。FMEA 對各種可能的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價、分析，并對各種故障進(jìn)行嚴(yán)重程度分級，確定薄弱環(huán)節(jié)，以便在現(xiàn)有的技術(shù)和基礎(chǔ)上預(yù)防或減輕這些風(fēng)

5、險(xiǎn)。 反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)是核電廠重要的1E級安全儀控系統(tǒng)，產(chǎn)生觸發(fā)安全驅(qū)動器和安全系統(tǒng)支持（輔助）設(shè)施動作所需驅(qū)動信號，防止反應(yīng)堆狀態(tài)超過規(guī)定的安全限值、或減輕超過安全限值后果的系統(tǒng)。它包括從過程變量的測量，到產(chǎn)生保護(hù)動作信號的所有有關(guān)的電氣和機(jī)械裝置和線路1。 3、故障模式和影響分析概述 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造時，通常有三道控制缺陷的步驟：避免或消除故障起因、預(yù)先確定或檢測故障、減少故障的影響和后果。FMEA是幫助我們從第一道防線就將缺陷消滅在搖籃之中的有效工具。 FMEA是一種定性可靠性分析方法，也是FMA（故障模式分析）和FEA（故障影響分析）的組合。它對各種可能的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價、分析，以便在現(xiàn)有技

6、術(shù)的基礎(chǔ)上消除這些風(fēng)險(xiǎn)或?qū)⑦@些風(fēng)險(xiǎn)減小到可接受的水平。及時性是成功實(shí)施FMEA的最重要因素之一，它是一個“事前的行為”，而不是“事后的行為”。為達(dá)到最佳效益，F(xiàn)MEA必須在故障模式被引入產(chǎn)品之前進(jìn)行。 3.1、FMEA的目的 ANSI/IEEE 352-1987確定的FMEA目的2如下： a. 在設(shè)計(jì)的早期階段，有助于選擇高可靠性和高安全性的設(shè)計(jì)方案 b. 確?？紤]到所有可以想到的故障模式和它們對系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響 c. 列舉潛在故障和確定它們的影響程度 d. 為試驗(yàn)計(jì)劃、設(shè)計(jì)試驗(yàn)和校檢系統(tǒng)建立早期的準(zhǔn)則 e. 為定量可靠性和可用性分析提供依據(jù) f. 提供歷史文檔用于后續(xù)參考，幫助分析現(xiàn)場故障

7、和考慮設(shè)計(jì)變更 g. 為比較研究提供輸入數(shù)據(jù) h. 為建立校正措施的優(yōu)先權(quán)提供依據(jù) i. 有助于客觀地評價涉及到多重性、故障探測系統(tǒng)、故障安全特性和自動和手動操作超越的設(shè)計(jì)要求。 3.2、FMEA的組成 FMEA實(shí)際是一組系列化的活動，其過程包括：找出產(chǎn)品/過程中潛在的故障模式；根據(jù)相應(yīng)的評價體系對找出的潛在故障模式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)量化評估；列出故障起因/機(jī)理，尋找預(yù)防或改進(jìn)措施。 由于產(chǎn)品故障可能與設(shè)計(jì)、制造過程、使用、供貨商以及服務(wù)有關(guān)，因此FMEA又分為： DFMEA：設(shè)計(jì)FMEA PFMEA：過程FMEA 由于過程FMEA需要考慮從單個零件到整個系統(tǒng)的所有制造過程，其評價與分析的對象是所有新的

8、部件/過程、更改過的部件/過程及應(yīng)用或環(huán)境有變化的原有部件/過程，所以對于體系結(jié)構(gòu)龐大、組件眾多的核電廠保護(hù)系統(tǒng)全部進(jìn)行PFMEA是不切實(shí)際的，因此，核電廠的反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)一般采用DFMEA。 DFMEA應(yīng)在一個設(shè)計(jì)概念形成之時或之前開始，在產(chǎn)品開發(fā)各階段中，當(dāng)設(shè)計(jì)有變化時及時修改，并在圖樣加工完成之前結(jié)束。其評價與分析的對象是最終的產(chǎn)品以及每個與之相關(guān)的系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件。需要注意的是，DFMEA在體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖的同時還應(yīng)保證制造或裝配能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。因此，雖然DFMEA不是靠過程控制來克服設(shè)計(jì)中的缺陷，但其可以考慮制造/裝配過程中技術(shù)的/客觀的限制，從而為過程控制提供了良好的基礎(chǔ)。進(jìn)行D

9、FMEA有助于： 設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)方案的相互權(quán)衡； 提高在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中考慮潛在故障模式及其對系統(tǒng)和產(chǎn)品影響的可能性； 為制定全面、有效的設(shè)計(jì)試驗(yàn)計(jì)劃和開發(fā)項(xiàng)目提供更多的信息； 建立一套改進(jìn)設(shè)計(jì)和開發(fā)試驗(yàn)的優(yōu)先控制系統(tǒng)； 為將來分析研究現(xiàn)場情況、評價設(shè)計(jì)的更改以及開發(fā)更先進(jìn)的設(shè)計(jì)提供參考。 4、FMEA方法 4.1、FMEA分析形式 FMEA是一種分析的技術(shù)，通常在一張表單上進(jìn)行分析并加以控制和應(yīng)用，該表單的一般形式由美國三大汽車廠商（戴姆勒克萊斯勒、福特、通用）在故障模式和影響分析一書中確定。 核電廠保護(hù)系統(tǒng)的FMEA主要包括以下內(nèi)容 ： 設(shè)備：分析的對象； 故障模式：不執(zhí)行特定功能的設(shè)備故障的定義，在適當(dāng)?shù)牡胤叫枰鎰e可能的差別（比如：故障高或者故障低）； 故障