反应堆主冷却剂泵的FMEMA方法研究

发布时间：2020-09-03 15:39

　　反应堆主冷却剂泵是核电厂的关键设备,其主要功能是驱使冷却剂在一回路系统中循环流动,确保堆芯温度不超过设计限值;同时,主泵的承压部件是一回路压力边界的一部分,用于防止高放射性冷却剂泄漏。因此,主泵的安全可靠运行是极为重要的。故障模式是可靠性研究工作的基础,但传统的故障模式、影响及危害性分析(Failure Mode,Effect and Criticality Analysis,FMECA)方法在主泵的故障模式分析中并不适用。因此,需要研究适用于主泵的故障模式分析方法。本研究以百万千瓦级核电站轴封式主泵的可靠性研究项目为背景,以FMECA方法为基础,结合主泵的结构、功能特点并考虑到主泵维修性分析的需求,提出了主泵故障模式、影响及维修性分析(Failure Mode,Effect and Maintainability Analysis,FMEMA)方法,设计了相应的分析流程与表格,并开发出主泵FMEMA软件,实现数据的存储与查询功能。首先,为了解决FMECA方法的不足,本文提出以下方案:分析人员可依据实际设计工作划分约定层次等级;接口故障模式作为上一层级分析对象的故障;从维修方法、维修时间、维修环境与维修可达性四个方面,综合分析主泵的维修性;故障模式严酷度等级定义时需要综合考虑维修性分析结果。并详细给出了主泵的FMEMA流程与相关表格。然后,依据软件工程的原理,开展了主泵FMEMA软件需求分析、数据库设计以及人机界面设计等研究,完成了 FMEMA数据库软件开发,以便进行故障数据的存储及查询。最后,利用已有的泵本体FMEMA数据,对软件的功能进行验证。分析结果表明,轴封装置模块的1号静环、1号动环等是泵本体的关键零部件,危害性较高的故障模式主要为接口故障。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TL353.12
【部分图文】：

主泵,冷却剂,裂变反应,强迫循环

反应堆主冷却剂泵（简称“主泵”）是核电厂一回路系统的关键设备。它位于反应逡逑堆与蒸汽发生器之间，泵的进出口分别与一回路的冷管段和过渡段的主管道连接。依据逡逑ＡＳＭＥ核设备的安全等级分类标准，主栗属于核安全一级设备ｎ，２］。图１．１为典型的轴封逡逑式核电主泵，主泵的下部为泵本体，上部为电机，中间采用联轴器将栗轴与电机轴相连，逡逑并传递电机的动力至泵轴底端的水力部件，以泵送冷却剂。逡逑ａ飞轮逡逑上sE逡逑－逡逑＝逡逑电机支架逡逑联轴器逡逑娽承逡逑Ｉ逡逑图１．１轴封式核主泵逡逑主泵的主要功能为：一是提供冷却剂在一回路强迫循环的动力，克服在管道与设备逡逑中流动阻力，将堆芯燃料棒发生裂变反应所释放出来的高热量传递至蒸汽发生器，并与逡逑二回路工质进行热交换产生蒸汽以推动发电机做功发电，确保堆芯温度不超过设计限值；逡逑二是主泵的部分部件作为一回路承压边界的一部分，在运行过程中包容高放射性与高压逡逑力的冷却剂，防止放射性含硼水泄漏至安全壳内。除却上述两个主要功能以外，主泵还逡逑１逡逑

可靠性,产品,产品可靠性,可靠性试验

主设计、制造及试验验证工作得到国内外的认可。逡逑主泵国产化的难度不仅体现在生产制造，更在于保证它的可靠性、安全性，即设计逡逑与制造面临的核心问题是如何确保其长时间稳定且无故障地运行。由图１．２知，产品的逡逑生命周期通常可分为设计、制造以及使用三个阶段，其中设计阶段是决定产品的固有可逡逑靠性的关键阶段，制造与使用阶段是用于保证产品可靠性指标的实现［５］。设计阶段的可逡逑靠性设计工作需以可靠性试验数据作为支撑。逡逑￣（邋Ｓｉｔ邋）逦＜邋制造逡逑正可靠性指标逡逑决定固有可靠性逡逑ｄ可靠性设计Ｉ逦逦Ｈ安全可靠运行逡逑可靠性设计的基础逦逦逡逑可靠性试验数据ｈ失效逡逑无可失靠效柂纟－瘦媜逡逑ｙ邋ｆｌｌｇ邋［逡逑图１．２产品各阶段与可靠性关系逡逑ｆ产品可靠性大纲的目标逡逑．对产品可靠性大纲的要求逡逑对产品可靠性信息的要求逡逑、可靠性定性要求逡逑

论文研究,思路,主泵

通过对国内外相关文献的调研，没有找到关于主泵故障模式、影响及维修性分析方逡逑法的研宄报告。逡逑本论文的研宄思路与章节安排如图１．４所示。逡逑论文总体思路是依据主泵的结构、功能特点，及其对于维修性分析的需求，将通用逡逑的ＦＭＥＣＡ方法进行修正，设计出ＦＭＥＭＡ方法及相关表格进行主泵故障模式分析工作。逡逑各章节具体内容安排如下：逡逑第１章主要阐述主泵可靠性研究的重要性与意义，以及ＦＭＥＣＡ方法用于分析主逡逑栗故障模式的缺陷，同时分析国内外有关主泵可靠性、ＦＭＥＡ／ＦＭＥＣＡ方法的研究现状，逡逑确定本文的研究重点与方向；逡逑第２章分析ＦＭＥＭＡ方法的目的与意义，阐述维修性的特点与如何对主泵进行维逡逑修性分析，同时设计主栗ＦＭＥＭＡ分析表格并给出主荥ＦＭＥＭＡ分析流程；逡逑第３章分析主泵ＦＭＥＭＡ软件的功能需求与设计原则，设计软件的底层数据库与逡逑软件模块；逡逑第４章利用主泵的ＦＭＥＭＡ数据

【参考文献】