(高清版)GBT 41718-2022 核電廠關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測管理導則

核電廠關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測管理導則2022-10-12發(fā)布I前言 12規(guī)范性引用文件 l3術語和定義 14總體要求 25關鍵設備識別 36狀態(tài)監(jiān)測 37故障診斷 58健康狀態(tài)評價 6附錄A(資料性)核電廠關鍵設備識別準則 7附錄B(資料性)核電廠關鍵設備識別流程 8附錄C(資料性)關鍵設備故障的主要監(jiān)測參數(shù)示例 9附錄D(資料性)核電廠關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)及狀態(tài)指標清單示例 附錄E(資料性)核電廠關鍵設備健康狀態(tài)等級的評價方法 參考文獻 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國核能標準化技術委員會(SAC/TC58)提出并歸口。本文件起草單位：中廣核工程有限公司、上海核工程研究設計院有限公司、清華大學、蘇州熱工研究院有限公司、上海交通大學、中核核電運行管理有限公司、核工業(yè)標準化研究所、陽江核電有限公司、大亞灣核電運營管理有限責任公司、江蘇核電有限公司、福建福清核電有限公司。1核電廠關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測管理導則本文件規(guī)定了核電廠關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測的通用技術和管理要求。本文件適用于核電廠關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設計、運行和維護。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。當遇到選定的參數(shù)或其他邏輯組合異常，要求采取糾正行動時，用于通知人員而設計的運行信號或信息。注：報警是比預警更嚴重的異常區(qū)間。單一故障singlefault導致單一系統(tǒng)或部件不能執(zhí)行其預定安全功能的一種故障，以及由此引起的各種繼發(fā)故障。當設備的部件或組件劣化或出現(xiàn)可能導致設備失效的反常狀態(tài)時，部件所處的狀態(tài)。注：故障可以是失效的結果，但未失效也可能存在故障。關鍵設備criticalcomponent其失效對核電廠安全運行和機組可用性造成重大影響或會導致不可接受后果的設備。喪失完成某項規(guī)定功能的能力。注：失效是區(qū)別于故障的事件，而故障是一種狀態(tài)。設備或機器運行工藝過程中的行為、特性和效率。2對故障的癥兆進行分析，以預言未來的狀態(tài)和剩余使用壽命。預警alert當遇到選定的參數(shù)或其他邏輯組合異常，要求提高警覺時，用于通知人員而設計的運行信號或警告為確定故障或失效的性質(zhì)(種類、狀況、程度)而檢驗癥狀和癥候群。知識庫knowledgebase一種數(shù)據(jù)庫，它包括推理規(guī)則以及有關領域的經(jīng)驗和專家經(jīng)驗的信息。專家系統(tǒng)expertsystem一種基于知識的系統(tǒng)，它根據(jù)由專家經(jīng)驗開發(fā)出的知識庫進行推理，來解決特定領域或應用范圍中狀態(tài)監(jiān)測conditionmonitoring對構筑物、系統(tǒng)和部件所具有的可被觀察、測量或顯示趨勢的特征進行監(jiān)測，可用于推斷或直接表明該構筑物、系統(tǒng)和部件當前和未來在合格標準范圍內(nèi)運行的能力。4總體要求核電廠應遵循以下基本要求：a)制定關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測的管理要求和流程；b)明確關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測的具體負責部門和人員；c)為關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測任務制定必要的技術導則或工作細則。34.2管理要求核電廠營運單位應遵循以下要求：a)對關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測進行統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)優(yōu)化，并制定關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測策略，建立協(xié)調(diào)機制；b)設置關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測的歸口部門，統(tǒng)籌關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測管理任務，承擔管理職責；c)其他相關部門負責本部門關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測工作任務清單編制、優(yōu)化及執(zhí)行關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測活動。5關鍵設備識別5.1基本要求5.1.1核電廠應識別出關鍵設備，并對其采取管理措施以確保可靠性。5.1.2核電廠關鍵設備識別應遵循以下要求：a)滿足核電廠監(jiān)督及管理要求；b)根據(jù)其失效對核電廠安全運行和機組可用性造成重大影響或會導致不可接受的后果的程度進行識別；c)確定具體的、明確的關鍵設備識別的準則和方法；d)核電廠關鍵設備的識別不考慮疊加故障，即只考慮設備單一故障；e)參考同類機組的實踐經(jīng)驗確定。5.2識別準則5.2.1應根據(jù)如下準則識別核電廠關鍵設備：a)引起自動或手動停堆、停機；b)因無法在線檢修或不能在限期內(nèi)完成修復，導致非計劃后撤到運行限制條件或運行技術要求c)因不可達或不可隔離而無法進行維修且可導致強迫停堆、停機。5.2.2根據(jù)不同核電廠的特性，可依據(jù)附錄A的表A.1補充準則識別關鍵設備。5.3識別方法5.3.1可采用確定論或確定論與概率論結合的方法進行關鍵設備識別，并可通過失效模式與影響分析結合概率安全分析或概率可用性評價工具，構建系統(tǒng)和設備的故障樹等手段開展分析。注：失效模式與影響分析是指對每一種失效，為評估失效原因及失效對系統(tǒng)的影響而構建的測量設備功能和功能失效的過程。5.3.2應對核電廠系統(tǒng)進行功能分析，對其設備進行故障分析，識別故障影響。5.3.3在核電廠關鍵設備識別過程中，可借鑒同類電廠或其他工業(yè)領域適用的經(jīng)驗反饋。5.3.4核電廠關鍵設備識別的流程可參考附錄B的圖B.1。6狀態(tài)監(jiān)測6.1通用要求6.1.1應在設計階段考慮關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測測點的布置/檢修空間、供電/供水/供氣、接口、工作環(huán)境、電纜敷設、經(jīng)濟性等因素。46.1.2在對核電廠關鍵設備進行狀態(tài)監(jiān)測時，應明確其故障模式，提取其故障征兆，識別其故障狀態(tài)，應針對故障征兆選擇合適的監(jiān)測方法。6.1.3應對關鍵設備進行監(jiān)測，并結合運行參數(shù)進行分析，以及時發(fā)現(xiàn)其故障早期跡象，避免其失效導致非計劃停堆、停機或降功率。所監(jiān)測的參數(shù)應能反映關鍵設備故障早期跡象，以及關聯(lián)設備的運行狀態(tài)。6.1.4對故障征兆宜優(yōu)先采用在線實時監(jiān)測方法；不具備條件時，可采用定期試驗監(jiān)測、定期巡檢等方法；當監(jiān)測參數(shù)偏離預期狀態(tài)時，應及時發(fā)出預警或者報警。6.2監(jiān)測參數(shù)6.2.1應從關鍵設備及其部件故障模式的以下兩方面確定監(jiān)測參數(shù)：a)根據(jù)關鍵設備及其部件失效前的故障發(fā)展過程中出現(xiàn)的狀態(tài)異常或參數(shù)變化，選取可探測到的并且與故障模式關聯(lián)性強的參數(shù)作為監(jiān)測參數(shù)；b)根據(jù)其故障產(chǎn)生機理，分析造成故障發(fā)生的原因，可探測的變化因素作為狀態(tài)監(jiān)測的關鍵點。6.2.2可根據(jù)關鍵設備的故障模式選取匹配的關鍵監(jiān)測參數(shù)。關鍵設備故障的主要監(jiān)測參數(shù)的示例可參考附錄C,如蒸汽發(fā)生器可參考表C.1,穩(wěn)壓器可參考表C.2,反應堆壓力容器可參考表C.3。6.2.3應確定監(jiān)測參數(shù)的正常范圍，通過監(jiān)測參數(shù)的異常判斷關鍵設備狀態(tài)的異常。6.2.4監(jiān)測參數(shù)應設置預警值和/或報警值，預警值和報警值的設置方法如下：a)應以保證關鍵設備長期安全可靠運行的設計限值或安全限值為基準，參照關鍵設備實際運行的正常值，并選取合理的裕度；b)宜參照關鍵設備設計和關鍵設備制造標準規(guī)范，并考慮關鍵設備安裝、調(diào)試或檢修后固有特性；c)預警值和報警值應設置上/下限，設置時考慮絕對限值以及相對變化值。6.2.5狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)類型宜包括但不限于：溫6.2.6宜制定核電廠部分關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)及狀態(tài)指標清單，其示例可參考附錄D的表D.1。6.3監(jiān)測方法6.3.1應依據(jù)系統(tǒng)、功能、設備的重要度和技術特點建立核電廠關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測清單。6.3.2根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測清單，宜采用在線實時監(jiān)測和/或定期試驗監(jiān)測和/或定期巡檢等進行關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測。6.3.3在進行狀態(tài)監(jiān)測時，若單個監(jiān)測關鍵點有多種監(jiān)測方法時，宜綜合考慮監(jiān)測效果、技術難易度、實施可行性、數(shù)據(jù)可處理性、經(jīng)濟性等多個因素，確定適用的監(jiān)測方法。6.3.5宜通過已安裝的傳感器進行關鍵設備狀態(tài)實時監(jiān)測。6.3.6宜通過已安裝的就地指示表或離線專用儀器儀表，進行關鍵設備狀態(tài)定期監(jiān)測。6.3.7監(jiān)測參數(shù)的監(jiān)測周期一般宜固定，方法如下：a)根據(jù)發(fā)現(xiàn)異常到關鍵設備失效之間的時間間隔來確定，并考慮合理的裕度；b)在機組瞬態(tài)(例如啟停機或機組甩負荷等情況)或參數(shù)異常時，縮短監(jiān)測周期，并及時進行分析和評價。6.3.8宜通過監(jiān)測任務執(zhí)行結果，對狀態(tài)監(jiān)測進行結果評價及反饋。6.4監(jiān)測實施6.4.1宜根據(jù)關鍵設備確定分析對象、范圍及基本要求，充分利用實時監(jiān)測、巡檢、在役檢查、定期試驗5以及維護、健康評價、出廠試驗等活動，實施核電廠關鍵設備的狀態(tài)監(jiān)測。6.4.2除可測量的監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)外，應采集整理和存儲關鍵設備設計數(shù)據(jù)、結構特性和參數(shù)、維護歷史記錄等。6.4.3核電廠關鍵設備的狀態(tài)監(jiān)測應包括：a)對關鍵設備監(jiān)測參數(shù)進行趨勢分析，確認其運行的狀態(tài)；b)應持續(xù)監(jiān)測關鍵設備性能狀態(tài)和劣化趨勢，為后續(xù)診斷及維修決策提供支持。6.4.4應對監(jiān)測儀器、傳感器進行定期校驗，確保監(jiān)測儀表的有效性。6.4.5對儀表進行安裝時，應選擇最可能檢測出故障的位置，進行唯一標識，并考慮安全性、靈敏度、可達性等因素。6.4.6來自傳感器的數(shù)據(jù)信息應處理成有效形式或格式后，再進行信息傳輸和存儲。在信息傳輸中斷時，宜采取適當?shù)幕謴痛胧?，保證數(shù)據(jù)完整性。6.4.7在數(shù)據(jù)傳輸至核電廠廠級生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)時，應預留所需的接口。7故障診斷7.1故障診斷系統(tǒng)設計7.1.1故障診斷的過程可包括：狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)前處理、特征提取、特征選擇、特征分類與識別、故障預警或報警。7.1.2宜設計故障診斷系統(tǒng)或類似功能系統(tǒng)(如專家系統(tǒng)),對故障進行預警和分析、判斷，確定故障的原因、部位、性質(zhì)、類別，指出故障發(fā)生的后果和發(fā)展的趨勢，并結合診斷結果為恢復系統(tǒng)提供指導。7.1.3故障診斷系統(tǒng)知識庫應包括關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測信息、運行和維修歷史數(shù)據(jù)、關鍵設備基準數(shù)據(jù)，7.1.4故障診斷系統(tǒng)知識庫中的數(shù)據(jù)應根據(jù)應用領域特征、背景特征、使用特征、屬性特征建立有結7.1.5故障診斷系統(tǒng)可設置推理機，針對關鍵設備監(jiān)測的結果反復匹配故障診斷系統(tǒng)知識庫中的數(shù)據(jù)進行推理。推理方法可選擇正向推理、反向推理、雙向推理。注：推理機是指專家系統(tǒng)中能根據(jù)推理原則從知識庫中存儲的信息推導出結論的程序。7.2故障識別運行參數(shù)偏離正常值可表征該關鍵設備可能發(fā)生潛在故障，而關聯(lián)設備的運行參數(shù)偏離正常值則說明關鍵設備的工作環(huán)境會有改變，可能誘發(fā)關鍵設備故障，檢測關鍵/關聯(lián)設備的運行參數(shù)偏離的要求如下。a)宜在關鍵設備故障發(fā)生前的早期監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)潛在的風險，在監(jiān)測參數(shù)劣化至臨界點之前發(fā)現(xiàn)可能的缺陷，為故障診斷和故障預測提供輸入；b)在日常監(jiān)測和分析中，可通過監(jiān)測數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)趨勢對比，識別出關鍵設備的異常。參考數(shù)據(jù)通常根據(jù)電廠調(diào)試或實際運行經(jīng)驗、關鍵設備設計和制造數(shù)據(jù)、工業(yè)數(shù)據(jù)庫或文獻確定，并結合電廠實際進行調(diào)整。7.3故障診斷分析7.3.1應對關鍵設備在線、離線監(jiān)測數(shù)據(jù)及關鍵設備運行中的異常信息等進行診斷分析，判斷關鍵設備健康狀況及特征狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢，及時發(fā)現(xiàn)關鍵設備缺陷和故障征兆。7.3.2故障診斷宜考慮診斷結果的置信度及可信度。7.3.3故障診斷系統(tǒng)推理控制策略宜包括推理方向、搜索策略、沖突消除策略、求解策略、限制策略。67.3.4應定期進行關鍵設備狀態(tài)診斷分析，并編制分析報告。7.3.5對關鍵設備運行中出現(xiàn)的缺陷，應實行分類管理，并作經(jīng)驗反饋。8健康狀態(tài)評價8.1通用要求8.1.1核電廠關鍵設備的健康狀態(tài)評價流程可包括狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、故障診斷、狀態(tài)評價、壽命預測等環(huán)節(jié)。應利用狀態(tài)監(jiān)測對核電廠關鍵設備的運行狀況和健康狀態(tài)進行監(jiān)控，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷是否有故障發(fā)生；宜通過故障診斷和評價，對關鍵設備的未來狀態(tài)和剩余壽命進行預測。8.1.2可依托核電廠關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行健康評價，編制關鍵設備健康報告并提出建議。8.2健康狀態(tài)等級評價8.2.1健康狀態(tài)等級應通過關鍵設備當前狀態(tài)、評價周期內(nèi)關鍵設備發(fā)生的缺陷及故障、預防性維修計劃執(zhí)行情況、定期試驗結果和在役檢查結果等方面進行評價，具體狀態(tài)等級(可用顏色表示)可分為：a)I級：關鍵設備可靠性整體狀態(tài)良好；b)Ⅱ級：關鍵設備可靠性整體狀態(tài)存在潛在風險，需增加監(jiān)測頻率或趨勢跟蹤進一步判斷功能降級的可能性；c)Ⅲ級：關鍵設備可靠性整體狀態(tài)需改進，宜制定長期行動計劃；d)IV級：關鍵設備可靠性整體狀態(tài)急需改進，應立即制定改進計劃并行動。8.2.2健康狀態(tài)等級的評價方法可參見附錄E,按不同維度得出等級不一致時選取最嚴重的等級。8.2.3應根據(jù)關鍵設備特點確定設備健康評價的評價頻度，評價頻度宜為每月一次。8.2.4宜結合關鍵設備的實際運行狀態(tài)評價設備的可靠性和可用性，并對其性能進行趨勢綜合分析。8.3剩余壽命預測8.3.1應對故障風險和損失大、維修成本高、可靠性敏感的關鍵設備開展剩余壽命的預測和管理。8.3.2剩余壽命預測的過程可包括：狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)預處理、特征提取、特征甄選、模型開發(fā)和模型驗證、關鍵設備剩余壽命預測等。8.3.3剩余壽命預測可采用基于數(shù)據(jù)驅動、機理模型驅動等方法。如可獲取足夠高質(zhì)量的真實案例、歷史數(shù)據(jù)，則宜采用基于數(shù)據(jù)驅動的預測方法；如具備建立關鍵設備故障機理模型的條件，則宜采用基于機理模型驅動的預測方法，且在運行過程中，可利用狀態(tài)監(jiān)測傳遞的數(shù)據(jù)修正機理模型精度，提高預測的準確度。8.4健康評價結果應用8.4.1核電廠應制定關鍵設備健康管理相關技術標準、技術流程及維修策略，定期開展有效性評價，根據(jù)維修后評價進行持續(xù)性改進。8.4.2應定期對關鍵設備健康評價的結果進行統(tǒng)計和分析，并結合糾正行動、經(jīng)驗反饋等結果，對預測模型和維修策略進行持續(xù)優(yōu)化。7(資料性)核電廠關鍵設備識別準則識別關鍵設備的補充準則見表A.1。表A.1核電廠關鍵設備識別補充準則關鍵設備識別單一故障的后果關鍵設備1)引起功率擾動，幅度>5%滿功率2)非計劃進入要求后撤的運行限制條件或運行技術要求，或導致違反化學技術規(guī)范，可以在線檢修或可以在限期內(nèi)完成修復的設備3)導致停堆、停機或降功率邏輯單通道脫扣4)失去安全系統(tǒng)冗余功能5)專設安全設施啟動6)不能控制反應堆重要安全功能7)停堆或維持停堆狀態(tài)、余熱排出的能力下降8)應急運行程序(EOP)無法執(zhí)行9)不能防止或緩解放射性向安全殼外釋放10)屬于風險重要(高風險)設備(5.2.1中設備除外)11)機組應急功能不可用的設備，包括失效直接導致違反運行技術規(guī)范中要求可用但無緩解措施12)重大的人員安全風險，此類涉及工業(yè)、放射性照、危險化學品釋放風險13)延長大修工期>12h14)降功率且無法隔離維修15)汽輪機/發(fā)電機半停堆、停機(重水堆)或部分跳閘、跳機(壓水堆)8(資料性)核電廠關鍵設備識別流程核電廠關鍵設備識別的流程見圖B.1。設備故障故障影響符合關鍵設備是選擇系統(tǒng)功能分析關鍵設備分析分析識別準則否非關鍵設備圖B.1核電廠關鍵設備識別流程9(資料性)關鍵設備故障的主要監(jiān)測參數(shù)示例蒸汽發(fā)生器故障的主要監(jiān)測參數(shù)見表C.1,穩(wěn)壓器故障的主要監(jiān)測參數(shù)見表C.2,反應堆壓力容器故障的主要監(jiān)測參數(shù)見表C.3。表C.1蒸汽發(fā)生器故障的主要監(jiān)測參數(shù)設備類型蒸汽發(fā)生器征兆或參數(shù)變化故障模式溫度壓力流體流量噪聲振動聲發(fā)射放射性液位傳熱管破裂●●—●●—●主蒸汽母管破裂 ●—— 一 ——●給水管破裂●●●———●松脫部件撞擊●●●表C.2穩(wěn)壓器故障的主要監(jiān)測參數(shù)設備類型穩(wěn)壓器征兆或參數(shù)變化故障模式溫度壓力流體流量電流電壓液位電加熱器失效●●●●●噴淋管路失效●●●●表C.3反應堆壓力容器故障的主要監(jiān)測參數(shù)設備類型壓力容器征兆或參數(shù)變化故障模式溫度壓力噪聲振動聲發(fā)射超聲液位放射性射線強度失效——————● 泄漏失效●●——●—●●●松脫部件撞擊—●●●(資料性)核電廠關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)及狀態(tài)指標清單示例核電廠部分關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)及狀態(tài)指標清單的示例見表D.1。表D.1核電廠關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)及狀態(tài)指標清單示例任務編號設備名稱狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)監(jiān)測目的監(jiān)測類別測點位置監(jiān)測周期監(jiān)測所需系統(tǒng)/設備狀態(tài)狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)的設置狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)的設置來源正常值預警值報警值正常值預警值報警值1發(fā)電機轉子溫度間短路節(jié)故障路異常熱不良良等實時發(fā)電機轉子溫度每周滿功率運行不適用實際經(jīng)驗實際經(jīng)驗不適用2主給水泵軸承驅動端×向振動軸承磨損溫度監(jiān)測驅動端軸瓦主給水泵運行40℃~電廠運行手冊電廠運行經(jīng)驗值廠家維護手冊(資料性)核電廠關鍵設備健康狀態(tài)等級的評價方法按照不同維度進行核電廠關鍵設備健康狀態(tài)等級評價，具體方法如下?！鶕?jù)關鍵設備狀態(tài)指標判斷：●3個及以上狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)超過預警值，Ⅲ級；●1個～2個狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)超過預警值，Ⅱ級；●工程師綜合判斷可以重新給予合適的健康狀態(tài)等級。 根據(jù)評價周期內(nèi)關鍵設備發(fā)生的缺陷及故障判斷：●當發(fā)生單個不影響關鍵設備設計功能的缺陷時，Ⅱ級；●當非同時發(fā)生3個及以上不影響關鍵設備設計功能的缺陷或同時發(fā)生2個不影響關鍵設●當同時發(fā)生3個及以上不影響關鍵設備設計功能的缺陷時，IV級；●一旦發(fā)生影響關鍵設備設計功能的故障，IV級；