基于Markov模型的核电站功能安全数字化控制系统可靠性评估方法研究

发布时间：2017-10-22 23:29

  本文关键词：基于Markov模型的核电站功能安全数字化控制系统可靠性评估方法研究

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【摘要】：数字化控制系统的可靠性直接影响核电站的安全性和可用性,本文针对核电站数字化功能安全控制系统,研究了其适用的可靠性评估方法。用于数字化仪控系统可靠性评估的方法很多,但是在核电行业并没有统一的标准和业界普遍认可的一套方法用于数字化仪控系统的可靠性评估。核电数字化仪控系统的可靠性评估既要考虑控制系统与工艺系统之间的相互影响,又要考虑控制系统本身部件之间的相互影响,现行采用的故障树分析方法是静态的方法,它可以刻画控制系统与工艺系统之间的相互影响,但是它无法描述系统的动态特性。本文以核电站典型的数字化功能安全控制系统为研究对象,采用Markov模型对其进行可靠性评估。主要内容如下:1.分析了核电站仪控系统的主要功能,核电站仪控系统的总体结构、保护系统的结构特点,分析了核岛典型功能安全数字化控制系统的结构、组成、特点以及工作模式和流程。2.采用故障模式和影响分析方法对核岛典型功能安全数字化控制系统的模拟量输入模块、主控制器、备用控制器、电源模块、数字量输出模块等部件进行分析。3.建立了核岛典型功能安全数字化控制系统的Markov模型,计算了其可用率和MTTF,验证了Markov模型可以提供用户需求的信息。4.对控制器的共模故障进行了探讨,建立核岛典型功能安全数字化控制系统考虑共模故障的Markov模型,并计算了其可用率和MTTF,共模故障对于可靠性影响较大,评估过程中必须考虑其影响。5.将Markov模型与现行的核电站静态分析方法-故障树进行了比较,相比于故障树分析方法,Markov模型具有如下优点:1)一个Markov模型可以求解多类可靠性指标,比如计算系统的稳态可用率和MTTF,为用户提供要求的信息。2)一个模型可以反映系统多种状态(正常运行、降级运行和失效状态),可以分析多个影响可靠性的因素。3)Markov模型可以刻画维修等系统的动态特性。通过结果对比可知Markov模型计算的结果正确的,Markov模型可用于核电站核岛典型功能安全数字化控制系统的系统级可靠性评估。
【关键词】：核电站 数字化控制系统 可靠性 故障模式和影响分析 Markov
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM623.8
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 研究的背景及意义11-13
• 1.2 可靠性评估的规范要求13-14
• 1.3 核电站数字化仪控系统传统可靠性静态分析技术现状14-17
• 1.4 数字化仪控系统可靠性评估动态方法分析17-21
• 1.5 核电数字化仪控系统可靠性分析方法的适用性探讨21-22
• 1.6 论文主要内容和结构安排22-24
• 第二章 核电站数字化仪控系统结构分析24-36
• 2.1 概述24
• 2.2 核电站仪控系统的功能24-26
• 2.3 数字化仪控系统总体结构26-29
• 2.4 核电站保护系统的结构29-31
• 2.5 核电站核岛典型功能安全数字化控制系统结构31-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 数字化仪控系统故障模式和影响分析36-46
• 3.1 故障模式和影响分析方法36-38
• 3.1.1 FMEA分析的目的36
• 3.1.2 FMEA分析范围36-37
• 3.1.3 分析前的准备37
• 3.1.4 FMEA通用方法37-38
• 3.2 核岛典型功能安全数字化控制系统的故障模式和影响分析38-44
• 3.2.1 模拟量输入模块39-40
• 3.2.2 主控制器A40-42
• 3.2.3 备用控制器B42-43
• 3.2.4 数字量输出模块43-44
• 3.2.5 电源模块44
• 3.2.6 切换单元44
• 3.3 关键性分析44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 MARKOV模型可靠性分析方法46-63
• 4.1 MARKOV模型概述46-49
• 4.2 基于MARKOV模型的核岛典型功能安全数字化控制系统分析49-59
• 4.2.1 Markov模型49-51
• 4.2.2 系统可用率计算51-52
• 4.2.3 系统平均故障前时间（MTTF）计算52-55
• 4.2.4 关于共模故障的讨论55-59
• 4.2.5 Markov模型分析与讨论59
• 4.3 MARKOV方法与故障树分析方法的比较59-61
• 4.3.1 故障树模型59-61
• 4.3.2 比较分析61
• 4.4 本章小结61-63
• 第五章 总结和展望63-65
• 5.1 总结63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文69

【共引文献】

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1 李伟;袁屹昆;徐霞军;苑伟宇;;WWER型核电机组反应堆停堆保护系统设计优化与改造[J];核电子学与探测技术;2011年12期

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3 周卫东;组合导航系统应用软件可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

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本文编号：1080616