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快堆安装施工与可靠性

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2011/9/1 11:57:01   

  所属频道:  核电    关键词:  快堆 实验快堆 反应堆

      可靠性的概念最早来源于航空领域。在两次世界大战期间,飞机已经得到广泛应用,随着空中飞行故障的不断增加,人们提出了计算多次飞行的飞机发动机故障的概率以及在一段时间内不发生故障的概率的要求,这便是可靠性的初始概念。我国的可靠性工程起步于上个世纪60年代,到80年代后得到了迅速发展,特别是在武器装备及设备维修方面成绩显著。1991年5月,国防科工委发出了《关于进一步加强武器装备可靠性、维修性工作的通知》,强调各级领导必须转变观念,把可靠性和维修性(R&M)放到与性能同等重要的位置来看待,使对可靠性的重视成为自上而下的行动要求。

      系统或设备的可靠性,是指系统或设备在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。系统或设备的可靠性除了与设计、制造有关外,安装过程的可靠性也是很重要的,尤其是精密仪器的安装。

      实验快堆采用池式快堆,反应堆堆芯、一同路钠泵、中间热交换器以及必要的管道放在钠池中,通过2个钠回路依次把裂变热带出来。传送液体钠的管道工艺、结构、材质都有其特殊性。与压水堆比较,快堆传热介质是钠,而压水堆传热介质是水;钠回路中泵、阀,,J的种类、材质、下艺均与压水堆不同,钠回路中的管道材质、工艺与压水堆也不同。这些都足钠工艺与压水堆工艺的差异,因而它们的安装工艺也不同。

      中国实验快堆设计寿命30年。快堆安装施工过程中各个环节的质量都会影响到快堆运行期间的设备乃至系统的可靠性。中国实验快堆的设备可靠性数据,对研究原型堆、商业堆的设备足非常重要的。

      1 安装施工管理与可靠性

      快堆安装施工管理分实体安装施工管理和安装施工文件管理两部分。实体安装施工管理包括设备的安装、隐蔽工程、电缆的敷设与端接、仪表安装前的校核及安装、管道的清洁与打压试验、设备单体调试、不符合项处理。严格把好安装施工质量,才能杜绝由于安装施工造成的故障及安全隐患。安装施工文件管理包括所有设计变更资料、所有焊接记录、各系统执行质量计划的资料、设备及仪表单体校核和调试记录的门档。安装施工文件足指导安装施工及评价系统是否达到了设计要求的依据。因此,做好安装施工管理工作足保证实验快堆设备运行安全、可靠的前提,足可靠性研究不可分割的‘部分。

      2 不符合项与可靠性

      核安全法规HAF003(1991年)对不符合项的定义足:性能、文件或程序的缺陷,囚而使某一物项的质量变得不可接受或不确定。例如,在土建施工中,作为隐蔽工程的预埋钢管接地处理,如果未经监理人员检验就自行隐蔽,不管该物项实体可靠性如何,质量已无法进行确定。由于隐蔽后检验成本太高,不可能再检验,所以该项隐蔽工程作为不符合项处理。

      在有些系统安装施工中,设计图纸有错误、有漏项或缺陷等情况。错误设计,由于在系统调试中发现并改正,应不作为不符合项处理。对于设计漏项,像设计图纸上没有干式变压器温度保护控制,而设备应具备该功能,就要分析该设汁漏项是否对安全可靠运行有影响,如干式变压器长期过载使温度长期超过保护温度,变压器的绝缘性能就会下降,可靠性就降低,设备的使用寿命期缩短,造成设备平均维修间隔时间(MTBM)减小和设备的不可用度增大,这个设计漏项就应该作为不符合项处理。

      没有按照图纸安装施工的物项应按不符合项处理。修改后的安装物项是否能达到可靠性要求,要由设计人员签字确认,这也是对可靠性的认可。

      3 焊接工艺与可靠性

      快堆反应堆本体焊接工作关系到反应堆堆芯是否能够安全可靠地进行裂变反应,并影响堆芯的使用寿命。由于快堆采用钠作为冷却剂,而钠的化学性质极为活泼,在空气中,钠遇水反应后产生钠火,剧烈时会产生爆炸。钠泄漏会发生燃烧,这也是快堆运行中的特殊风险。因此,对焊接的可靠性要求很高。在安装过程中,为了根据系统和设备的重要性进行合理的探伤,快堆施工中将施焊设备划分为4个等级,分别为核I级、核Ⅱ级、核Ⅲ级和核无级。

      核I级包括堆本体,这些系统中的焊接质量直接影响快堆运行的可靠性和使用寿命,而这些系统的故障也会直接危及反应堆安全并有可能导致放射性物质向环境释放。

      核Ⅱ级和核Ⅲ级包括一、二回路涉钠相关系统。这些系统虽然不直接危及反应堆本身的安全,但它们的故障会导致不安全因素或影响核安全级系统的运行。

      核无级包括辅助系统和三回路系统。这些系统的故障不会影响反应堆安全,但它仍会影响快堆的运行,降低快堆的可用度。

      要想达到核级(核I、Ⅱ、Ⅲ级)焊接工艺质量,施工单位首先要制定焊接工艺评定报告,在这个报告中要包括焊缝坡口质量检查报告、焊缝表面质量报告、射线探伤报告、渗透探伤报告、焊工施焊记录等。在焊接施工中,要根据焊接工艺评定报告内容要求对不同材质、不同管径进行焊接,并做好现场焊接施工记录。

      焊接现场环境、焊丝的清洁度好坏,也会直接影响焊接不锈钢管的质量。由于环境清洁度带来的质量问题,用射线方法及常规检查方法是无法发现的。在RCC-MR RS 7439《快中子增殖堆核岛机械设备设计和建造规则》中规定,“必须注意防止电弧焊的烟尘或熔渣的污染”。

      4 设备安装过程与可I靠性

      电缆端接的可靠性。如果动力电缆端接不牢固,就会产生热量,电缆容易老化,直至燃烧;如果是控制电缆端按不牢固,信号传输有可能出现故障或不稳定,造成监视人员误判。

      管道清洁的可靠性。管道清洁的实际操作方法是用加丙酮的㈠布穿入管道,再从管道另一端拉出,白布上不能有脏的痕迹。比如,气溶胶放射性监测系统的管道设计要求能监测到<10u m级别的气溶胶,清洁度要求很高。可以说,只要有清洁度要求的管道,清洁度就决定所属系统的可靠性。

      管道吹扫与打压实验。打压试验的日的足检验管道焊接、各种阀门等设备有无漏气的现象,为系统可靠运行提供试验依据。从打压试验的合理性和安全性方面考虑,施工单位首先要提交打压试验报告,经过监理、设计部门和建造部审查通过后方可执行。而管道吹扫足打压试验前的准备工作,也是清洁管道的最后—道工序。

      在固定螺栓时要加弹簧垫圈。弹簧垫圈的作用就是提高螺栓固定装置或设备的可靠性。扭紧力矩应该按照厂家提供的可靠参数施工(如喜利得的各类锚栓使用说明中都有扭紧力矩数据)。

      快堆一、二回路钠管道都采用不锈钢材料,支架采用碳钢,而不锈钢长期接触碳钢会使不锈钢生锈(侵蚀)。为了保护不锈钢管,通过支架刷漆、再在与不锈钢管之间垫一块0.1mm厚的不锈钢片,以缓解碳钢对不锈钢的侵蚀,提高不锈钢管的可靠性。

      施工单位在施工现场投入各工种熟练技术工人的多少,会直接影响到设备安装质量,即可靠性程度的高低。为什么采用国外元件在国内组装的摄像机的价格与国外原装的价格相差很大?除了劳动力成本的差别以外,安装质量也是重要因素之一。所以,技术工人的培训以及重要设备或部件安装(包括焊接)前设计人员进行安装技术交底足很有必要的。5 安装过程中的可靠性数据

      中国第一个实验快堆的重要目的之一就是生产数据,为快堆发展提供必不可少的科学依据。由于大亚湾核电站在设备安装期间和商运前头几年未考虑到可靠性数据的重要性,致使设备安装期间的数据和商运头几堆年的数据丢失、记录不规范,一些特有数据就更少了。

      因为不可能有不发生失效的设备和系统,所以要了解设备为什么会失效,以及设备足怎样发生失效的。可靠性分析的过程就是研究使设备故障发生的可能性最小的过程。收集快堆工程安装过程中的可靠性数据足为了设备今后的维护和维修,为设计原型堆时设备的选型、采购提供依据,也为分析设备故障、失效捉供数据。安装施工中的数据是可靠性数据中很重要的一部分。 快堆工程安装过程中的可靠性数据来源于施工单位的设备安装和调试记录。业主要派专人收集这些记录,为日后的工作做准备。随着办公的计算机化,安装单位的各种设备安装调试记录,如仪表安装、管道工艺记录和设备调试,不仅有纸制记录,还有电子文档。在资料移交中应包含这些电子文档。

      可靠性数据有其时间性、有价性和可追溯性。因为可靠性多以时间来描述,设备的无故障工作时间反映了设备的可靠性。在中间交工验收前的调试阶段,设备运行时间和各种故障及故障的部位都应记录。各种安装设备数据都是有价值的,包括设备铭牌上的所有信息。随着时间的推移,可靠性数据可以反映设备可靠性变化趋势,而安装过程的可靠性数据可反映某设备使用寿命初始阶段的可靠性,记录完整数据的本身就是要具有可追溯性。

      为了记录的规范性、完整性,为了以后的设备可靠性分析,施工单位在进行设备的单体调试时,应该作详细记录,记录方式见表1。在每次试车中,每次启停时间都要记录下来。由于某些原因停止试验,要加以说明。

      设备在调试过程中有可能出现各种各样的问题,有些问题属于设备故障,有些设备出现问题但还没有达到设备失效的程度。属于设备失效或计量问题,会立即通知厂家更换(如主控室K05系统K05P10屏有一块电流表Q96一RZC校核时误差过大);属于设备噪音过大以及有关阀门的行程、指示灯等质量问题,厂家一般采取现场维修。属于这两类问题都应该记录。

      设备安装、单体调试过程中要防卜与可靠性相关的信息记录不全,防止有些调试过程发生的问题没行已录下来形成文件,如有关风机系统的“试车报告”中有17项检查内容都是正常、符合之类的词,以及在试车过程中由于风机噪音大而被迫停运这类问题没行作正式记录。从完整性来说,记录至少缺少启停次数和原因说明,对今后的维护和维修会带来不便。这就像医生给病人看病,病历里没有以前的记录,医生就很难对病情的原因下结论。对设备过去发生的问题不清楚,不利于今后设备可靠性维修分析。

      6 结束语

      快堆1:程的安装质量工作不只是各施工单位和监理的事、业主的事,也是设计人员的事。质量问题人人有责。人人都应重视、关心可靠性问题。

来源:中国原子能科学研究院
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