基于元动作单元的核换料机可靠性分析与控制技术研究

摘要

核电是清洁能源，大力推进核电建设已是当今我国重要的能源战略方针。核电机械设备是核电站建设和运行的基础，针对目前国内核电设备可靠性分析方法目标性不强、系统性不够等问题，论文结合国家自然科学基金项目，以核换料机为研究对象，通过“功能-运动-动作”结构化分解，提出核换料机基于元动作单元的可靠性分析与控制技术研究，使得复杂问题简单化，且该方法目标清晰、简单易行，为核电设备可靠性的精细化控制开辟了一个全新的思路，同时也为其安全性、维修性、保障性和测试性控制和分析奠定了基础。其主要内容如下：
　　首先，在充分了解换料机功能运动原理以及对FMA（功能—运动—动作）结构化分解基本思路详细阐述的基础上，从功能、运动以及动作层次分别对换料机进行分解分析，形成了换料机的FMA分解树，得到构成换料机功能运动的全部元动作，并对换料机运动传递关系进行了梳理。
　　其次，在换料机FMA分解的基础上，对元动作单元进行了定义，对其工作过程进行了分析；然后从元动作单元性能属性的角度，对其可靠性进行了定义，并基于元动作单元建立了系统任务可靠性框图模型；为了进一步对元动作单元进行可靠性分析，从性能参数退化的角度，对元动作单元故障一般过程进行了研究，与此同时对常见的无初始值以及初始值离散的渐发性故障进行了数学建模，并分别给出了此两种情况下元动作单元无故障工作时间的计算公式，同时又从“故障应力—故障机制—故障模式”三要素角度对元动作单元故障机理进行归纳分析；最后利用FMEA对元动作单元进行分析，得到抓手升降运动各元动作单元可能的功能故障模式。
　　然后，对元动作单元故障模式的重要度进行了分析研究。针对元动作单元基础故障数据匮乏等问题，提出了一种基于蒙特卡洛方法的故障模式重要度分析评价新方法。以抓手升降运动各元动作单元故障模式为例，采用影响因素模糊定量评价和蒙特卡洛仿真相结合，对各故障模式进行了重要度排列分析，并根据“二八定律”以及分析评价结果，提取出关键元动作单元。
　　最后，在分析元动作单元故障树分析特点的基础上，采用FTA分析方法对提取的关键元动作单元进行了故障原因溯源，通过故障树的定性分析以及基本事件相关重要度评价分析计算，对故障原因进行了重要度排序。然后，从人、机、料、法、环、测影响因素的角度，进行了元动作单元故障控制措施分析，以期使元动作单元故障归零，提高系统可靠性。

目录

1 绪 论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 核换料机可靠性的定义和常用指标

1.3 国内外研究现状

1.4 课题来源及研究内容

2 核换料机结构化分解

2.1 引言

2.2 FMA分解的基础

2.3 核换料机FMA分解

2.4 本章小结

3 核换料机元动作单元故障及可靠性分析

3.1 引言

3.2 核换料机元动作单元定义及建模

3.3 核换料机元动作单元故障形成过程分析

3.4 核换料机元动作单元故障模式及影响分析

3.5 本章小结

4 基于蒙特卡洛方法的核换料机元动作单元故障模式重要度分析

4.1 引言

4.2 相关概念解释与定义

4.3 核换料机元动作单元故障模式蒙特卡洛重要度仿真分析

4.4 实例分析

4.5 本章小节

5 核换料机元动作单元故障原因溯源及控制分析

5.1 引言

5.2 核换料机元动作单元模糊故障树分析

5.3 核换料机元动作单元故障控制分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2创新点

6.3 后续研究展望

致谢

参考文献

附录

A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B.作者在攻读硕士学位期间参与的课题