安全注入系统可靠性评价方法研究及应用

摘要

堆芯燃料延长周期是核电机组正在开展的一项重要工作，现有的方法是在保证机组安全的条件下，通过比较堆芯相关系统设备的历史失效数据，得出系统能够延寿的结论，从而提高机组的经济性。本文在此方法的基础上，通过建立相关系统的可靠性模型来研究其是否符合延寿的要求，为目前堆芯燃料延长周期提供理论依据。论文结合本学科专业知识、可靠性建模理论以及现代数据处理方法，以安全注入系统为对象，进行了相关研究工作，具体工作如下:
　　(1)以威布尔分布为理论基础，针对国内某压水堆核电机组的安全注入系统，采用双线性回归、极大似然估计、支持向量机法以及灰色估计法等方法，构建了该系统相关设备的可靠性模型。利用机组已有的设备故障历史数据，对安全注入系统的设备如止回阀、截止阀、高压安注泵、低压安注泵、流量控制阀等进行了设备模型参数估计，得到了不同方法下的设备参数估计值。通过所建模型得到设备的累积失效概率值，并与经验中位秩公式所获结果进行比较，得出理论计算值与经验值之间偏差的平均值E和标准差σ，通过比较不同方法得到的E和σ，选取偏差最小的一组进行相对误差的计算，得出其模型误差结果小于5％的结论，即从统计学角度验证了该系统设备可靠性模型参数的合理性。为保证所建模型的正确性，将模型得到的安全注入系统设备可靠度和故障率与已有评估方法所获结果相比较，两者一致。
　　(2)根据安全注入系统的特点和串联、并联、旁联以及r/n(G)模型的特征，分别构建了高压安注系统可靠性模型、中压安注系统可靠性模型和低压安注系统可靠性模型，结合设备级的可靠度，对以上三个系统可靠性进行计算和预测。将所获结果与历史值相比较，得到高压安注系统冷热管段同时注入阶段、中压安注系统、低压安注系统冷管段直接注入阶段、低压安注泵冷段再循环阶段的可靠性计算值均与核电工程的安全注入系统长燃料循环周期一致的结论，即安注系统这几个阶段的可靠性在堆芯燃料循环周期由12个月延长至18个月后，能够满足核电运行的要求，验证了这几个阶段可靠性模型的正确性和可行性。而高压安注泵冷管段直接注入阶段、低压安注泵冷热段同时注入阶段的可靠度与历史值相比，在堆芯正常换料周期内（12个月）符合历史值，在12个月至18个月期间接近实际可靠度，也说明了安全注入系统可靠性模型的正确性。
　　(3)编写了MATLAB环境下运行的安全注入系统各设备可靠性评估软件包，软件能实现参数的输入/出、存储，数据的拟合以及图示化等功能，并且对该软件进行数据测试得到了设备的可靠性，该结果与历史值一致，验证其软件的可行性。

目录

声明

摘要

附录

第一章 绪论

1．1 核电站专设安全设施研究的背景和意义

1．2 国内外研究成果及发展动态

1．2．1 系统可靠性分析方法研究状况

1．2．2 威布尔型寿命分布可靠性评估研究状况

1．3 本课题主要内容

1．4 本章小结

第二章 安全注入系统概况

2．1 安全注入系统功能介绍

2．1．1 安全功能

2．1．2 辅助功能

2．2 安全注入系统的系统组成

2．2．1 高压安注系统

2．2．2 低压安注系统

2．2．3 中压安注系统

2．3 安全注入系统运行流程

2．4 主要设备

2．5 本章小结

第三章 安注系统设备可靠性建模与应用

3．1 设备可靠性基础模型介绍

3．2．1 双线性回归估计法

3．2．2 极大似然估计法

3．2．3 支持向量机

3．2．4 灰色估计法

3．3 安注系统各设备可靠陛建模

3．3．1 止回阀可靠性建模

3．3．2 隔离阀可靠性建模

3．3．3 流量控制阀可靠性建模

3．3．4 低压安注泵可靠性建模

3．3．5 试验管线阀可靠性建模

3．3．6 高压安注泵可靠性建模

3．4 安注系统各设备模型正确性验证

3．4．1 止回阀模型验证

3．4．2 隔离阀模型验证

3．4．3 流量控制阀模型验证

3．4．4 低压安注泵模型验证

3．4．5 试验管线阀模型验证

3．4．6 高压安注泵模型验证

3．5 结果比较

3．6 安注系统设备可靠性软件设计

3．6．1 安注系统各设备可靠性软件组成

3．6．2 安注系统各设备可靠性软件功能

3．7 本章小结

第四章 安全注入系统可靠性预测

4．1 安注系统可靠性框图模型介绍

4．2 安注系统可靠性框图分类

4．2．1 安注系统串联模型

4．2．2 安注系统并联模型

4．2．3 安注系统旁联模型

4．3 安注系统可靠性框图构建与分析

4．3．1 高压安注系统可靠性建模与分析

4．3．2 中压安注系统可靠性建模与分析

4．3．3 低压安注系统可靠性建模与分析

4．4 安全注入系统可靠性预测

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文主要工作

5．2 研究展望

致谢

参考文献