WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

УДК 621.039.58 Саакян Сурен Петросович МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ АППАРАТУРЫ КОНТРОЛЯ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПО ДАННЫМ МНОГОЛЕТНЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по энергетике)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Обнинск – 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Обнинский государственный технический университет атомной энергетики (ИАТЭ)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Острейковский Владислав Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Древс Юрий Георгиевич кандидат технических наук, Морозов Владимир Борисович

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций (ВНИИАЭС), г. Москва

Защита состоится «29» декабря 2008 г., в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.176.01 при Обнинском государственном техническом университете атомной энергетики по адресу: 249040, Калужская обл., г. Обнинск, Студгородок, д.1, зал заседаний Ученого совета ИАТЭ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИАТЭ.

Автореферат разослан «_» _2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор Шаблов В.Л.

2

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Ядерная энергетика играет немаловажную роль в общемировой энергетической отрасли и, скорее всего, сохранит свои позиции в XXI веке. Однако ядерные энергетические установки (ЯЭУ) в России и в других странах мира, приблизились к первому «промежуточному финишу» - постепенно заканчивается назначенный срок службы энергоблоков (ЭБ) атомных станций (АС) с реакторами первых поколений. Вопрос об эксплуатации оборудования за пределами назначенных сроков службы напрямую связан с обеспечением надежности и безопасности АС. Обеспечение безопасной эксплуатации действующих ЭБ – центральная задача, которая решается выполнением долговременных мероприятий, предусмотренных в соответствующих планах реконструкции и модернизации.

Развитие атомной энергетики и тиражирование однотипных АС привело к появлению объектно-ориентированной группы штатных технических средств контроля радиационной безопасности аппаратуры контроля радиационной безопасности (АКРБ).

АКРБ служит для эффективного систематического и непрерывного контроля целостности защитных барьеров, обеспечивает получение информации о радиационной обстановке в различных помещениях АС, в санитарно защитной зоне и зоне наблюдения, а также данных индивидуального контроля облучения персонала.

Актуальность темы диссертации определяется необходимостью системного анализа данных при проектировании и эксплуатации систем АКРБ АС с целью определения характеристик надежности этого оборудования. Очевидно, что без знаний о характеристиках надежности оборудования обеспечение работоспособности и безопасности АС сверх установленных при проектировании сроков эксплуатации невозможно. Проблема определения характеристик надежности заключается в том, что имеющиеся методы расчета не позволяют их определить по имеющимся эксплуатационным данным об отказах ввиду их неоднородности.

Таким образом, объектом исследования представленной работы является АКРБ АС, рассматриваемая как сложная система с комплектом запасных элементов.

Предметом исследования являются методы и модели расчета надежности АКРБ, обеспечивающие повышение эффективности и безопасности эксплуатации АКРБ АС.

Цель и задачи исследования. Целью работы является решение проблемы оценивания и прогнозирования характеристик надежности сложных систем при неоднородном потоке отказов на примере АКРБ АС. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) выполнить системный анализ данных об отказах оборудования АКРБ различных ЭБ АС с целью их классификации и систематизации;

2) произвести анализ существующих методов определения характеристик надежности;

3) разработать метод обработки данных для получения характеристик надежности при неоднородном потоке отказов;

4) определить значения характеристик надежности АКРБ по данным многолетней эксплуатации ЭБ АС.

Научный базис для решения проблемы. Исследование опирается на модели анализа надежности систем, представленные во многих работах как отечественных, так и зарубежных авторов. Разработка моделей оценки показателей надежности опирается на труды Ф. Байхельта, А.В. Антонова, Р. Барлоу, Ф. Прошана.

Методы исследований. Представленная работа основывается на использовании и развитии методов теории надежности, теории систем, математической статистики.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые выполнено обобщение, системный анализ и классификация разнородных статистических данных об отказах оборудования различных по структуре систем АКРБ по опыту их многолетней эксплуатации на разных АС;

2. Разработан метод расчета характеристик надежности объектов при неоднородном потоке событий, основанный на новом алгоритме построения нормализующей функции потока отказов.

3. Впервые по эксплуатационным данным выполнен расчет и прогнозирование характеристик надежности АКРБ, ранее рассчитываемых лишь на основе модельных данных на этапе проектирования.

Перспективы использования полученных результатов связаны с методикой оценки и прогнозирования показателей надежности АКРБ АС.

Разработанное методическое обеспечение позволяет применять его не только для АКРБ АС, но и другого оборудования со схожей структурой и спецификой эксплуатации.

Личное участие автора в получении научных результатов, изложенных в диссертации. Все научные результаты, положенные в основу диссертации, получены автором самостоятельно.

Практическая значимость заключается в использовании разработанной методики, программного обеспечения и результатов расчета характеристик надежности в процессе анализа опыта эксплуатации стареющего оборудования АКРБ, принятия решений о его замене или восстановлении (имеются акты об использовании результатов исследования надежности АКРБ Курской и Смоленской АЭС).

Достоверность результатов исследования обеспечена корректным использованием математического аппарата и подтверждается сравнением показателей надежности, рассчитанных разными методами – классическими и новым, предложенным автором.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на конференции и реализованы в методике: «Безопасность АЭС и подготовка кадров: тез. докл. VII Международной конференции, г.Обнинск, 8-11 октября 2001 г. – Обнинск»; «Методика оценки технического состояния и определения остаточного ресурса аппаратуры систем радиационного контроля атомных станций РД ЭО-0519-2005: – М.: Министерство РФ по атомной энергии; Концерн «Росэнергоатом»».

Основные положения, выдвигаемые на защиту:

Результаты анализа и классификация разнородных данных об отказах АКРБ АС, основанная на качественном разделении АКРБ на различные типы, выделении отдельных блоков и устройств, входящих в состав АКРБ, и на разделении причин отказов АКРБ;

Метод определения характеристик надежности сложных систем при неоднородном потоке отказов, основанный на нормализующей функции потока отказов;

Результаты сопоставления характеристик надежности АКРБ, рассчитанных при неоднородном потоке отказов известными методами и методом, выносимым на защиту;

Результаты расчета характеристик надежности оборудования АКРБ АС по данным их многолетней эксплуатации на Балаковской АЭС, позволившие уточнить существующие паспортные данные о надежности, рассчитанные на этапе проектирования.

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и трех приложений. Общий объем диссертации, включая 57 рисунков и 32 таблицы, составляет 134 страниц. Основной текст работы изложен на страницах. Библиографический список содержит 106 наименований.

Краткое содержание диссертации Во введении описан объект исследования и сформулирована научная новизна и практическая значимость работы, представлены положения, выносимые автором на защиту.

Первая глава посвящена анализу существующих литературных источников по проблеме надежности сложных систем. Оценка характеристик надежности различного оборудования осуществляется с использованием различных методов. Представлены методы для оценивания характеристик надежности технических систем, оборудования АС и аппаратуры АКРБ.

Во второй главе представлен качественный анализ эксплуатацион ных данных об отказах элементов, блоков, подсистем АКРБ различных АЭС. Классификация данных об отказах АКРБ АС была выполнена по нескольким критериям: 1) данные об отказах АКРБ в целом; 2) отказы устройств и блоков АКРБ; 3) отказы подсистем и элементов блоков АКРБ;

4)причины отказов.

Необходимость сбора и обработки эксплуатационных данных оборудования АКРБ с целью оценки и прогнозирования надежности, а, следовательно, и безопасности обусловлена объективными обстоятельствами, так как действительные значения показателей качества таких структурно сложных объектов, какими являются системы АКРБ, обычно существенно отличаются от рассчитанных на стадиях проектирования. Кроме того, они не только отличаются от расчетных, но и изменяются с течением времени.

Эти изменения имеют свои особенности для одних и тех же типов объектов, в зависимости от условий эксплуатации и претерпевают колебания во времени и в зависимости от характера выполняемых на объекте работ.

Данные об отказах АКРБ представляют собой информацию о количестве отказов объекта за некоторый временной интервал. В этой ситуации оценка показателей надежности АКРБ возможна только через ведущую функцию или через параметр потока отказов.

В результате выполнения задач диссертации был собран и классифицирован обширный статистический материал об отказах оборудования систем АКРБ пяти АС (Смоленской, Балаковской, Курской, Нововоронежской, Кольской). Общий объем статистики о работоспособности систем АКРБ АС составляет 30676 сообщений. Такой объем статистических данных о функционировании АКРБ подвергнут анализу впервые в практике атомной энергетики в нашей стране и за рубежом. Естественно, что собранные данные позволяют оценить полную картину результатов проектирования и эксплуатации такой важной системы для безопасности АС, какой является АКРБ, и позволяют дать обоснованные рекомендации конструкторам и эксплуатационному персоналу по дальнейшему совершенствованию методов проектирования, техническому обслуживанию и ремонту АКРБ.

Из общего числа статистики данные об отказах АКРБ распределяются по АС следующем образом: Смоленская АЭС ЭБ 1, 2 (АКРБ-06) за период 1990-1996 и 2001-2004 гг. (общее количество отказов 3776), ЭБ САЭС за шесть лет эксплуатации (общее количество отказов 1605); Кольская АЭС ЭБ 1, 2 (Система 8004-01) и ЭБ 3, 4 (АКРБ-03) за три года функционирования (общее количество отказов 1388); Нововоронежская АЭС ЭБ 3, 4 (Система 8004-01) и ЭБ 5 (АКРБ-01, с элементной базой АКРБ-03) (общее число отказов 793 и 1686); Балаковская АЭС (АКРБ-03) за период 1986-2003гг. ЭБ 1-4, спецкорпус и автономные устройства (об щее количество отказов 4383, 3480, 4374, 2274, 2579, 3058); Курская АЭС ЭБ 1, 2 за два года и ЭБ 3,4 за три года (общее количество отказов 423 и 857 соответственно).

В третьей главе показано, что статистические данные об отказах АКРБ имеют ярко выраженный неоднородный характер. Представлены как классические методы расчета показателей надежности, так и разработанный.

Оборудование АКРБ относится к классу восстанавливаемых систем.

Поэтому для определения оценки параметра потока отказов, а также его верхней и нижней границы используются следующие формулы:

n(t) (t) =, (1) Nt (t, t) = Q(t, t)/ t, (t, t) = Q(t, t)/ t ; (2) [100(1 - p)%, 2(n(t, t)+ 1)] ;

Q(t, t) = 2N(t)- n(t, t)+ 0,5[100(1 - p)%, n(t, t)+ 1] [100(1 - p)%, 2n(t, t)], Q(t, t) = 2N(t)- n(t, t)+ 1 + 0,5[100 p%, 2n(t, t)] где – y-процентная точка хи-квадрат распределения с r степенями (y, r ) свободы; n – число отказов оборудования; N – число однотипных устройств.

Метод ядерных оценок параметра потока отказов подробно представлен в работах В.А. Чепурко. Окончательный вид соотношения для оценки параметра потока отказов, когда число отказов n превышает число объектов m (n>m):

n t 1 - i. (3) (t, )= exp- m + (t) 2 im 2i i= (TN -t ) 1 TN - t N 2n, (t) erfc + e 2T 2N 2T TN + t n где N =, t – момент времени.

erfc(z) e-z, m z z В теории надежности для определения различных характеристик широко используется уравнение восстановления, известное как интегральное уравнение Вольтерра 2-го рода. Оно справедливо, если поток событий (отказов или восстановлений) удовлетворяет тому, что времена наработок до отказа были независимыми, одинаково распределенными (НОР) случайными величинами.

По известной теореме теории восстановления при этих начальных допущениях параметр потока отказов при t стремится к постоянной величине.

Данные условия могут соответствовать периоду нормальной эксплуатации.

Pages:     || 2 | 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.