核电厂数字化仪控设备寿命验证方法研究

核电厂数字化仪控设备寿命验证方法研究

许惠民 王福雨

海南核电有限公司 海南省昌江县 572733

摘要：随着我国科技的不断发展，我国的核电技术也得到了应用和提升，不仅有效地增加了我国的综合国力，同时也有效转变了我国的能源结构，更好地保证了我国的生态环境。目前而言，我国的核电厂正在向着数字化方向发展，有效地提高了我国核电控制的质量和效率。在数字化控制系统当中，数字化仪控系统是其核心的组成部分，主要的作用就是保证核电厂的安全运行。基于此，精确地评估数字化仪器设备的使用寿命，对于核电厂的安全运行有着重要的作用。

关键词：核电厂；数字化仪控设备；加速老化；寿命验证方法

引言：

随着我国数字化技术的不断发展，数字化技术在核电厂仪控设备中得到了广泛的应用和普及，并且成为了核电厂中重要的组成部分。数字化仪控设备有效地提高了核电厂的运行效率和运行质量，减少了核电厂对人力资源的依赖，减少了核电厂的运营成本。但是，数字化仪控设备有着固定的使用寿命，如果数字化仪控设备的使用寿命决定着核电厂的运行的安全性和可靠性，因此，核电厂需要采取科学合理的措施加强对核电厂数字化仪控设备使用寿命的检测，以来保证核电厂的安全运行。本文以核电厂数字化仪控设备为主要的背景，阐述核电厂数字化仪控设备寿命的验证方法，供大家参考借鉴。

一、仪控设备失效和老化机理

（一）仪控设备老化

随着我国科技的不断发展，电子产品在核电厂中得到了广泛的地用和普及，有效地提高了我国核电厂的运行效率和运行质量。但是，电子产品有着固定的使用年限，一旦到达使用寿命，就失去了自身的作用。在核电厂的仪控设备当中，电子元器件也会出现老化失效的情况。比如，大亚湾核电站是我国最大的通入运行的核电站之一，1994年正式投入运行，到2003年时候出现了大量的电子元件老化的情况，在这种情况下，大亚湾核电站就需要对开花的元器件进行更换。为了保证核电站的正常运行，核电厂一般都会对电子元器件的使用寿命进行准确的记录，进而及时地进行更换。但是，核电厂更换电子元器件不仅十分困难，而且十分繁琐，所以，需要采取有效的措施来检测元器件的使用寿命，一旦元器件到达使用寿命，就对相应的期间进行更换，这样一来，有效地兼顾了经济性和安全性的需求。

（二）仪控设备失效控制

众所周知，如果核电厂的仪控设备达到使用寿命，就会失去自身的控制作用。基于此，核电厂需要采取相应的仪器设备进行深入的研究，有针对性地分析仪控设备老化的原因。电子产品随着使用时间的增加，加上各种的操作，也会出现失控的情况，进而加剧仪控设备的使用寿命。一般而言，设备失效可以分为三个阶段，即早期失效阶段、正常使用阶段以及寿命末期阶段。所谓的早期失效阶段，主要是指由于设计、生产或者是因为材料等因素没有满足要求，进而造成了期间的使用寿命相加，对于早期失效的检测成本比较低，准确率也比较高。而正常实效阶段也可以称之为偶然失效或者是随机失效，主要的表现为设备出现运行比较稳定，但是偶尔会出现失效的情况。而寿命末期失效阶段也就是我国所讲的寿命耗损完毕阶段，这段时间里，因为使用的年限增加，由于自然老化、使用磨损、疲劳等因素造成的。所以，为保证仪控设备满足核电厂的正常使用，需要采取有效的措施来评估期间的使用寿命期间，以此来保证核电厂的安全运行。

二、传统寿命验证方法

所谓的寿命试验，属于设备可靠性试验的范畴，也就是在规定的试验条件下或者采取有效的措施检测设备随着使用时间的变化，进而得出设备的使用寿命。目前而言，在核电厂检测设备使用寿命的方法比较多，主要有贝叶斯法、时间截断测试法、加速寿命试验方法。在上述实验方法当中，加速寿命试验方法比较适合核电厂，因为核电行业的特殊性，往往仪控设备的体积都比较小，使用数量也比较大，所以，更适合使用加速寿命试验方法。

三、加速寿命试验法（ALT）

我们通过对核电行业电子设备使用的研究发现，电子设备的老化速度很容易受到外界因素的影响，比如，温度、湿度、使用的频率等因素，这些因素都会对电子器件的使用寿命造成严重的影响。基于此，是进行实验的过程中，需要尝试不同的环境进行实验。比如，我们可以尝试一下在常温环境状态下使用寿命，然后还需要通过改变温度或者湿度的方式来进行加速寿命试验。需要注意的是，加速寿命试验是在不改变产品使用机理的情况下展开的实验，并不是引入新的试验方法，以此来检测设备的使用寿命。加速寿命试验能够在短时间内获得设备的使用寿命数据，进而采取有针对性的措施进行保护。比如，可以在正常工作环境中加压式样方法，使期间能够得出相同的实验结果，并且能够准确地得出使用寿命的数据。这种实验方法不仅能够保证实验数据的准确性，同时也能够地缩短时间的时间和成本，所以，在核电厂中得到了广泛的应用和普及。

（一）加速寿命试验的流程

所谓的可靠性评估，就是结合生产厂家所出具的UMM手册，或者是通过对多家设备进行调查，进而准确地对产品的可靠性进行评估，以此来保证产品符合设计的要求。所谓的可靠性验证，就是结合可靠性的评估实验报告，来确定产品的使用性能。另外，还需要采用加速寿命试验的方式，通过模拟使用器件的环境、温度以及湿度等因素的变化，调整温度的应力或者是压力等方面进行评估。通过加速寿命试验方法，能够在最短的时间内容获得产品的使用寿命，进而保证核电厂的安全平稳地运行。另外，通过加速寿命试验的方法，能够有效地对器件进行应力实验。与此同时，还需要对实验的过程进行科学的总结，总结实验过程中所获得的数据，最终获得仪控设备的使用寿命。

（二）加速寿命试验应力

通过前文的分析我们知道，通过改变使用器件的温度或者是湿度的情况下，能够实现加速期间老化的重要因素。一般而言，在常温的坚定环境当中，实验人员需要模仿核电厂工作的环境，精准地控制使用环境的温度和湿度，进而保证实验数据的准确性。随着科技的不断发展，我们能够通过特殊的设备来控制实验环境的温度和湿度，并且能够有效地改变故障出现的情况，进而有效地调整在实际工作过程中可能出现的问题，进而从不同的角度和方向对器件进行实验，进而保证期间的使用性能。对于有机材料的设备进行实验的过程中，通过采用人工加压的方式进行检测，对于检测的环境而言，需要将环境的湿度控制在25%RH—75%RH，并且从其中选取50%进行计算。如果设备的工作状态处于正常的情况下，工作环境是湿度不应该高于95%RH，并且随着老化速度的加速，实验环境的湿度也可以进行适当的调整。但是，通过模式实验环境的方式也存在一定的误差在其中，所以，通过实验所获得的使用寿命也存在不稳定和不科学的情况，这就需要相关的技术人员结合实际情况，通过建立模型的方式来进行计算，为了减少实验的成本，保证实验数据的准确性，测试的温度最好控制在65℃及以上。通过通过对电子产品加速使用寿命的方式进行推算，同时也需要采取科学合理的措施，最大限度地减少其他因素对实验结果的影响，这就需要相关的技术人员做好设备的调试工作，在实验前要仔细检查模块的外观、模块的实验环境，有效地控制实验环境的温度和湿度，最好能够控制在25℃左右。这样一来，模块的温度能够得到有效地控制，模块的功能也能够得到充分地开发和利用，进而保证实验所获得的数据的准确，能够准确地获得电子器件的使用寿命，进而有效地保证核电厂的安全平稳运行。

结束语：

总而言之，核电厂数字化仪控设备的使用寿命直接决定这核电厂的安全和稳定，所以，需要采取行之有效的方法测定数字化仪控设备的使用寿命，进而及时地采取有效地措施进行更换，或者是采取必要的保护措施，以此来保证我国核电厂的安全运行。

参考文献：

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