【摘要】核电站的维修不同于常规电站或其它工业部门的维修，因为它的规模巨大、设备复杂，而停 运带来的损失也很大，并且在核安全以及保护公众健康方面甚为重要。为此，核电站对维修 工作提出很高的要求。文献〔4〕指出，核电站维修部门的短期任务是尽快修复损坏了的设 备，保证机组的安全可靠运行。长期的任务是对故障进行分析，找出对策，制订和完善切实 可行的维修计划，并予以实施。

维修有两层含义：维护系统与设备按设计正常运行；修复失效的系统与设备使其恢复设计的 运行能力。与之相适应，维修一般分为两种类型：预防性维修与纠正性维修。纠正性维修过 程一般为故障诊断、临时处理、计划准备、最终修复和再鉴定试验。设备故障无法绝对避免 ，因而纠正性维修是一种被动的活动，所以维修部门均在预防性维修上下功夫。

预防性维修也包括计划、实施、试验三个步骤。与纠正性维修不同的是，预防性维修是在系 统或设备失效以前采取行动，避免设备失效。预防性维修分类方法目前各国尚未统一，一般 分为以下两种：

A 周期性维修：按预先制定的时间表(根据制造厂提供的维修手册和有关程序)实施维修， 而不考虑设备的状况如何。周期性维修的理论基础是设备失效的浴盆曲线(见图)。t1以前是初期故 障期，t1到t2期间属偶然故障期，t2以后是耗损故障期。在t2到来之前的t3时刻进行维修或 更换部分设备，避免耗损故障期的到来。再经过一个偶然故障期，到达t4。t5-t3即为设备 维修的周期。

B 预见性维修：英文Predicative Maintenance,文献〔4〕和〔8〕中译为判断性维修 。这个 术语用于不需要拆卸而能提供有效监督的方法，特别适用于运行中的复杂机械设备。它通过 监测设备，采集、积累数据来判断故障是否有可能发生，选择设备维修的最佳时机。进行 预 见性判断的数据资料来自于振动监测、润滑油分析、声学监测、红外拍照测温、绝缘电阻测 量等。

改造与更换活动既可以是纠正性维修也可以是预防性维修。机组换料大修基本上是一种周期 性检修，但其过程涉及到几乎所有类型的维修活动。维修活动对机组的安全与性能举足轻重，各国核电站均十分重视维修，制定各自的《预防性 维修大纲》，并根据维修实践的经验反馈不断完善，取得了很大的成绩。

12 核电站维修的误区

当人们认真回顾维修思想的发展过程，并深入地考察各国核电站《预防性维修大纲》的时候 ，会发现各国核电站先后都存在过以下的误区：

A 认为预防性维修越多，维修大纲就越完善。的确，有可能应尽量多地安排实施预防性维 修 活动，但是，除了维修需要人力物力外，执行不必要的预防性维修会降低设备的可用率。

B 认为一个好的《预防性维修大纲》可以消灭所有的故障。有的核电站某一时期的维修方 针是“以预防性维修消灭纠正性维修”。事实上，设备故障是无法绝对避免的，而且，如设 备对安全或发电并不关键，采用故障后维修比周期性维修常常经济得多。

C 认为预防性维修即为周期性维修。提到PM，很多人认为既可以是Periodic Maintenance, 也可以是Preventive Maintenance,将其混为一谈。这并不是因为英文不好，主要原因是， 在很多核电站，预防性维修目前基本上只是一种基于时间的维修--周期性维修。科学分析 与实践表明，周期性更换润滑油、密封材料、滚珠轴承是正确的，但绝无必要随意推广到其 它维修活动。根据南非KOEBERG的资料，调查的设备中，94%设备预防性维修的负面作用大于 正面作用。

D 同一类型的设备采用相同或类似的程序。因维修程序的制定很大程度上受设备制造商用 户说明书的影响，而制造商事先并不知道其产品售后投运的具体情况。同一类型的设备，安 装 环境不同，工况会不一样，投运时间不一样，而且在系统中的重要性不一样，因此不应该采 用完全一样的维修程序。人们在实践中逐渐发现以上问题，并认识到需研究新的维修政策 予以解决。

2 RCM 思想的形成过程

RCM全称为Reliability Centered Maintenance,译为“以可靠性为中心的维修”。RCM思想 是在军事与航空航天工业中发展起来的。过去一直认为飞机的安全是与它的元、部件的可靠 性紧密相关的。每一元、部件的可靠性总是随时间的增加而下降，因此必须经常检查并定期 翻修以恢复原有的可靠性，而检查和翻修周期的长短是控制元、部件可靠性的重要因素， 所以认为预防工作做得越多，飞机就越可靠。这就是以定期全面翻修为主的预防性维修思想 ，其理论基础就是浴盆曲线。因此，对每个产品都要规定一个寿命，在进入耗损故障前进行 翻修。

但在以后的实践中逐渐得到下面的几点结论：

A 对于复杂产品，如系统、设备或部件除了一、二种耗损故障占绝对优势外，浴盆曲线是 不适用的。一般说来复杂产品只有早期故障期和偶然故障期而没有耗损故障期，这是因为复 杂产品是由许多元、部件组成，在使用中究竟哪个出故障是偶然的，元、部件数量越多，偶 然性就越强。

B 既然复杂产品的故障具有偶然性，因而是不可避免的。我们在设计上的对策不是预防故 障的发生，而只能是预防故障危害安全。如应用冗余度、破损安全设计、主要故障的防护装 置(如保险丝、断流器)等。

C 定期解体检查不是连续监控性的，所以在产品的分解检查时，没有客观的办法来鉴定其 元、部件的可靠性下降程度。因此不能提供延长其寿命的客观基础。

D 系统的可靠性和安全性是由设计制造所确定的固有的性能，通过维修只能保持这些固有 的可靠性而不能提高它。

E 维修过程中人的差错无法绝对避免，人们开始承认并且正视人因故障，从而需要努力减 少不必要的维修。

由于有上面这些结论，所以就发展了预见性维修和事后监控方式(让产品一直运行到出故障 以后，采用纠正性维修，并不断收集、分析故障情况和历史资料，采取改造或适当的预防性 措施)，这就标志着RCM--以可靠性为中心的维修思想形成。

最初的RCM方法仍只是独立地考虑某一个设备，如文献〔6〕中，南非RCM研究人员首先挑选 厂用66kV电动机进行RCM研究。随着维修技术的发展，人们把系统论的思想与可靠性数据 结合，即不仅考虑单个设备运行的可靠性，还需研究每个设备在系统中的重要性(对安全、 生产重要性及维修的辐射与成本)，从整体上把握系统的运行性能，在系统结构中更有针对 性地进行维修。

美国电力研究所(EPRI)RCM用户组认为，以可靠性为中心的维修思想可以大致归结为：RCM是 一种发展与优化维修大纲的系统化的评估方法。根据每一种故障的安全和运行后果，以及导 致故障的恶化机制，采用决策逻辑树寻找系统的最优的维修需求。

用RCM思想制订的维修大纲在实践中取得了很大的成功。如B-707飞机原来的99%的产品是用 周期维修方式的，采用新的维修大纲后降到40%，维修费用下降了30%。在设备的复杂程度和 安全的重要性方面，核电站与航空航天工业有很大的相似性。核电领域引入这一思想后，效 果也十分显著〔1，5，6〕。

尽管法国电力公司也进行了一些按时间的维修(周期性维修)，其对于预防性维修的基本态度 却是按设备状态〔8〕即最易于达到经济和技术最佳点的方法。而可靠性分析，是判 断设备状态的一个重要依据，因而近年来法国核电站亦加紧研究RCM技术。在大亚湾核电站 ，《维修政策》规定，应开展RCM研究工作，这项工作由技术支持处实施〔2〕，目前 已开始PSA数据库的工作。

3 RCM研究的基本方法与步骤

具体的工作方法与步骤如下：

Ⅰ 系统选择

系统选择主要考虑系统对电站在安全、可靠性、维修成本、辐射四个方面的重要性。可以通 过加权打分的方法，越是重要的越应首先进行RCM工作。

Ⅱ 数据与信息采集

挑选系统后，必须尽可能多地收集这两个系统的各种信息，确保在RCM研究中充分考虑了系 统设计、运行性能与要求、系统运行历史。信息包应包括RCM研究人员所需要的所有信息， 以确定系统功能、系统边界、功能故障模式、设备失效模式与原因、故障率等。信息的来源 主要是：

---设计规范；

---运行程序与技术规范；-维修与监督要求；

---图纸、描述以及对本系统的已有研究；

---在系统上进行的所有维修与监督任务；

---收集维修历史数据，包括故障日期、原因、后果、维修主要工作等等；

Ⅲ 建立可靠性数据库

设备可靠性数据库记录设备平均无故障时间、失效率、平均故障检修时间、平均故障检修成 本、平均预防维修时间、平均预防维修成本、设备维修辐射代价等等。其中部分参数采用理 想化，如辐射代价，可用打分的方法，最严重的可给10分，无辐射代价给0分。

我国的秦山和大亚湾核电站投运的时间不长，仍属投运的初期，故障原因和类型复杂。如何 减少不定性，提高分析的精度，文献〔3〕已给出方法。多年来，通过试验和实际运行，已 经积累和收集了大量数据，在此基础上形成了公用数据库。核电厂可以结合本厂实践和自己 所收集的数据，对公用数据库采用贝叶斯公式进行更新以形成专用库。数据库建成后，应该是“实时”的，即每次设备故障后，输入本次故障模式、维修时间、成 本等，数据库能根据新的数据和有关的程序，经过计算后更新原有数据库。

Ⅳ 建立系统故障树

系统论认为，系统是指有若干相互联系相互作用的要素构成的，具有特定功能的有机整体， 而系统包含着层次。可靠性工程的故障树分析方法正是一种系统方法，它从系统整体的观点 出发，从系统与要素之间，要素与要素之间，以及系统与外部环境之间的相互联系、相互作 用中考察对象，以达到最佳地处理问题。故障树分析法遵从系统方法的三条原则：整体性原 则，最优化原则和模型化原则。

文献〔3〕将故障树分为三个等级：功能故障树、系统故障树和部件故障树。RCM研究采用系 统故障树，其顶事件是系统功能失效，而底事件是部件或设备的失效。故障树分析的最终任 务是要找出导致顶事件发生的最少的最小割集数以及其相应概率。参考系统手册和系统流程图，分析、确定系统功能、系统边界、系统层次和系统失效模式等 ，建立故障树仿真结构。

Ⅴ 维修的优化决策

我们采用“代价”一词，以区别一般工业中的“费用”，核电站维修所付出的除了 设备维修 费用和系统停运损失费用之外，还包含有安全、辐射方面的代价。代价的另一层含义是，事 件发生的后果与事件发生的概率的乘积。进行预防性维修。核电站维修决策的基本要求是： a系统的可靠度不得低于允许的最小值〔R〕；b系统的维修代价Kr为最少， 或不得大于某个预定的值Krmin,即R(t)≥［R］)

Kr≤Krmin〖JY，22〗(1)

Kr→min

而设备的维修代价一般由几个部分组成：

Kr＝Krb＋Krp＋Krc＋Krs〖JY，22〗(2)

其中Krb-纠正性维修代价；

Krp-预防性维修代价；

Krc-运行监测代价；

Krs-停机损失代价。

以整个系统的可靠性和维修代价为目标，用系统论的观点考查，在时间的发展中考查，合理 地进行维修决策。运算的结果包含两个方面：1寻找系统最薄弱的环节，提出设备维修的 要求；2在保证整个系统综合代价不变或降低的条件下，优化原有的设备预防性维修周期 。这是RCM研究的最终目的。

Ⅵ 比较与分析

将RCM研究的结果与维修大纲有关内容进行比较，论证RCM方法是否可行，是否具有参考意义 。根据国外的经验，进行RCM研究后，预防性维修工作减少，设备可靠性提高。但正如美国人 说，“没有免费的午餐”，仍需付出一定代价的。代价的一个重要方面是，设备故障诊断技 术能力需随之提高。我们不必每年去医院打开胸腔体检，但光靠听诊器是不够准确地测定健 康指标的。这一方面的问题，亦需我们进一步探讨，但不作为本课题主要研究范围。

4 建议

RCM研究的理论基础是可靠性工程、系统理论和优化理论。因为RCM涉及多个系统，多种设备 ，多种专业，从研究工作的开展上，可以说也是一项系统工程，各国核电站或是相关研究机 构都投入一定的人力、物力和时间进行这项工作。不少国家在70年代就开始了这方面的研究 ，但现在仍不能大量付诸实践。其主要原因在于，人们普遍认为，设备内部性能是否完好， 拆检是最直观、最令人信服的手段。而且，取消维修活动，必须有可靠的“健康指标”测量 手段为前提，而这方面的代价是不容忽视的。可以说，RCM思想在核电领域仍有极大的争议 。

尽管有争议，各国并没有停止这方面的研究，因为人们相信，RCM研究的理论基础是正确的 ，其目标也是令人鼓舞的。我们国家的核电起步较晚，我们参考国外经验并结合自己的特点 制定维修政策，有效地开展维修工作，并积极进行了一些创新性的研究与实践。1995年2月 ，I AEA在大亚湾核电站举办了“亚太地区优化维修提高核安全”的培训；1996年6月，又开始了 PSA数据库的工作。对于国内外一些新的思想、方法，我们不只是观望、等待，要跻身于国 际一流核电站的行列，解放思想、积极探索，是可行而且也是必要的。

根据国内核电站现在的情况和国外的经验反馈，建议开始做一些起步的研究工作，可以说是 做一个试验。选择典型的系统，根据其结构，建立系统功能树(故障树)；根据维修历史档案 ，建立可靠性数据库；以系统的安全、经济运行为目标，寻找系统的薄弱环节并优化系统内 设备的维修周期。如分析结论合理可行，真实反应了实际情况，并有一定的参考甚至是指导 性意义，则试验的目的就达到了。

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