CN111398710A - 核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法 - Google Patents

核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于核电维修技术领域，具体涉及一种核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法。本公开实施例的核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法考虑到核电厂现役设备的老化状态和服役工况，通过等效温度换算，针对性的挖掘设备服役的潜在裕量，为核级设备有效鉴定寿命的延续提供了有效地提高了核级电仪设备鉴定寿命评价的效率和准确性；通过等效温度换算和补充鉴定试验设计，针对性的挖掘设备服役的潜在裕量，为核级设备有效鉴定寿命的延续提供了一种校算和试验手段，避免了大量核级设备的非必要更换，在确保安全的前提下，大大提高了核电厂长周期运行的经济性。

Description

核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法
技术领域
本发明属于核电维修技术领域，具体涉及一种核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法。
背景技术
核级电仪设备在安装前均需要通过鉴定试验，确定其鉴定有效寿命。在核电站的长周期运行中，电仪设备往往面临鉴定有效寿命到期的问题。由于初始的鉴定寿命存在较大的裕量，评估结果往往过于保守；另外，当前通用的鉴定试验方法仅适用于新设备的出厂试验阶段，导致许多核级设备还没有真正的到达寿命终点就被迫更换，存在对设备过度老化处理现象。造成了过量维修等问题，也不能满足核电厂长周期运行的经济性需求。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，提供了一种核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法。
根据本公开实施例的一方面，提供一种核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法，所述方法包括：
确定核电站电仪设备服役区域的各待评估子区域在预设周期内的最高温度；
将最高温度大于鉴定温度限值的待评估子区域，作为目标子区域；
针对每个目标子区域，进行以下操作：
根据该目标子区域在预设周期内的各个子时段的温度和特定温度，确定该目标子区域的设备在特定温度下的老化时长；
根据该目标子区域的设备在特定温度下的老化时长，确定该目标子区域的等效温度，该目标子区域的设备在所述等效温度下，经过预设周期之后的老化程度，与该目标子区域的设备在特定温度下，经过所述老化时长之后的老化程度相同；
根据该目标子区域的等效温度和该目标子区域在预设周期内的最大温升，确定该目标子区域的最高服役温度；
根据该目标子区域的最高服役温度与鉴定温度限值的大小关系，确定是否更换该目标子区域的设备。
在一种可能的实现方式中，确定核电站电仪设备服役区域的各待评估子区域在预设周期内的最高温度，包括：根据各待评估子区域在预设周期内的各子时段的温度和温升，确定各待评估子区域在预设周期内的最高温度。
在一种可能的实现方式中，根据各待评估子区域在预设周期内的各子时段的温度和温升，确定各待评估子区域在预设周期内的最高温度，包括：
针对每个待评估子区域，将该待评估子区域在预设周期内的各子时段的温度中的最高温度，与该待评估子区域在预设周期内的各子时段的温升中的最大温升之和，作为该待评估子区域在预设周期内的最高温度。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：根据核电站电仪设备服役区域中设备要求的服役周期，以及核电站电仪设备服役区域中设备的鉴定寿命，采用阿伦纽斯热老化模型，确定所述鉴定温度限值。
在一种可能的实现方式中，根据该目标子区域的等效温度和该目标子区域在预设周期内的最大温升，确定该目标子区域的最高服役温度，包括：
将该目标子区域的等效温度与该目标子区域在预设周期内的最大温升之和，作为该目标子区域的最高服役温度。
在一种可能的实现方式中，根据该目标子区域的最高服役温度与鉴定温度限值的大小关系，确定是否更换该目标子区域的设备，包括：
在判断目标子区域的最高服役温度小于或小于等于鉴定温度限值的情况下，判断无需更换该目标子区域的设备。
在一种可能的实现方式中，根据该目标子区域的最高服役温度与鉴定温度限值的大小关系，确定是否更换该目标子区域的设备，还包括：
在判断目标子区域的最高服役温度大于或大于等于鉴定温度限值的情况下，对该目标子区域的设备进行补充鉴定试验，得到试验结果；
在试验结果符合预设条件的情况下，判断无需更换该目标子区域的设备。
在一种可能的实现方式中，所述试验结果包括该目标子区域的设备的老化程度，所述预设条件包括设备的预期老化程度。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在试验结果不符合预设条件的情况下，判断需要更换该目标子区域的设备。
在一种可能的实现方式中，对该目标子区域的设备进行补充鉴定试验，包括：
将核电站电仪设备服役区域的服役周期和该目标子区域的设备已服役时长之差，作为该目标子区域的补充鉴定时长；
基于核电站电仪设备服役区域中设备要求的服役周期，热老化试验温度、所述补充鉴定时长，以及该目标子区域的最高服役温度，采用阿伦纽斯热老化模型，确定所述补充鉴定试验的热老化时长；
确定该目标子区域的辐照剂量率与辐照老化试验剂量率之间的比值，将所述比值与所述补充鉴定时长之积，作为所述补充鉴定试验的辐照老化时长
采用所述热老化时长对该目标子区域的设备进行热老化处理；
采用所述辐照老化时长对该目标子区域的设备进行辐照老化处理。
本公开实施例的有益效果在于：本公开实施例的核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法考虑到核电厂现役设备的老化状态和服役工况，通过等效温度换算，针对性的挖掘设备服役的潜在裕量，为核级设备有效鉴定寿命的延续提供了有效地提高了核级电仪设备鉴定寿命评价的效率和准确性；通过等效温度换算和补充鉴定试验设计，针对性的挖掘设备服役的潜在裕量，为核级设备有效鉴定寿命的延续提供了一种校算和试验手段，避免了大量核级设备的非必要更换，在确保安全的前提下，大大提高了核电厂长周期运行的经济性。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法中步骤1024的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是根据一示例性实施例示出的一种核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法的流程图。如图1所示，所述方法可以包括：
步骤100，确定核电站电仪设备服役区域的各待评估子区域在预设周期内的最高温度；
步骤101，将最高温度大于鉴定温度限值的待评估子区域，作为目标子区域；
步骤102，针对每个目标子区域，进行以下操作：
步骤1021，根据该目标子区域在预设周期内的各个子时段的温度和特定温度，确定该目标子区域的设备在特定温度下的老化时长；
步骤1022，根据该目标子区域的设备在特定温度下的老化时长，确定该目标子区域的等效温度，该目标子区域的设备在所述等效温度下，经过预设周期之后的老化程度，与该目标子区域的设备在特定温度下，经过所述老化时长之后的老化程度相同；
步骤1023，根据该目标子区域的等效温度和该目标子区域在预设周期内的最大温升，确定该目标子区域的最高服役温度；
步骤1024，根据该目标子区域的最高服役温度与鉴定温度限值的大小关系，确定是否更换该目标子区域的设备。
通常来讲，老化可以表示为系统或部件的特性随着时间逐渐改变的一般过程。目标子区域的设备的老化程度可以表示为目标子区域的系统或部件的特性随着时间逐渐改变的程度。
作为本实施例的一个示例，可以将核电站电仪设备服役区域划分为多个待评估子区域(例如，可以根据核电站电仪设备服役区域的热源和辐照源的分布特点来划分待评估子区域，也可以按照核电站电仪设备的分布特点来划分待评估子区域，本公开实施例对划分待评估子区域的方式不做限定)。可以设置预设周期(例如，预设周期可以为一个燃料循环周期，或者，预设周期也可以为根据经验设定的任意时长，本公开实施例对预设周期的时长不做限定)。
可以获取各待评估子区域在预设周期内的最高温度，例如，针对每个待评估子区域，可以在分别在预设周期内的多个时刻测量得到该待评估子区域的温度，并将多个温度中的最高温度，作为该待评估子区域在预设周期内的最高温度。又如，可以将预设周期划分为多个子时段，分别测量每个待评估子区域在预设周期内的各个子时段的温度和温升(该温升可以例如为欧姆热温升)针对每个待评估子区域，可以将该待评估子区域在预设周期内的各子时段的温度中的最高温度，与该待评估子区域在预设周期内的各子时段的温升中的最大温升之和，作为该待评估子区域在预设周期内的最高温度。其中，还可以根据测量得到的每个待评估子区域在预设周期内的各个子时段的温度和温升，来跟踪气候以及反应堆瞬态变化对机组环境造成的影响。
可以将各待评估子区域的最高温度，分别与鉴定温度限值进行比较(鉴定温度限值可以为预设的温度，可以根据实际需要或经验值确定鉴定温度限值的大小)，将最高温度大于鉴定温度限值的待评估子区域，作为目标子区域，其中，确定的目标子区域可以为一个也可以为多个。针对一个或多个确定的目标子区域中的每个目标子区域，可以进行以下操作：
可以根据核电站电仪设备服役区域中设备要求的服役周期，以及核电站电仪设备服役区域中设备的鉴定寿命，采用阿伦纽斯热老化模型，确定鉴定温度限值。例如，可以根据式1，确定鉴定温度限值：
Figure BDA0002419717280000061
其中，tlife为设备要求的服役周期，tEQ为设备出厂鉴定时的鉴定寿命，TEQ为设备出厂鉴定时的鉴定温度，R为气体常数，Ea为设备的活化能值，Tlimit为鉴定温度限值。
可以根据该目标子区域在预设周期内的各个子时段的温度和特定温度，确定该目标子区域的设备在特定温度下的老化时长，其中，特定温度可以根据经验设定，本公开实施例对特定温度的大小不作限定。例如，可以根据式2，确定该目标子区域在特定温度T0下，各个子时段对应的热老化时长。
Figure BDA0002419717280000062
其中，ti'为第i个时段对应的特定温度T0下的等效老化时长，i为整数，i∈(1，n)，n为预设周期的子时段的个数；ti为第i个子时段的实际时长；Ti为该目标子区域在第i个时段的温度数值；Ea为设备的活化能值；R为气体常数。
可以将各个子时段对应的热老化时长ti'之和，作为该目标子区域的设备在特定温度T0下的老化时长，即该目标子区域在特定温度T0下的老化时长可以为
Figure BDA0002419717280000071
n为预设周期的子时段的个数。
接着，可以根据该目标子区域的设备在特定温度下的老化时长，确定该目标子区域的等效温度，其中，该目标子区域的设备在等效温度下，经过预设周期之后的老化程度，可以与该目标子区域的设备在特定温度下，经过老化时长之后的老化程度相同，例如，可以根据式3，确定等效温度。
Figure BDA0002419717280000072
其中，T等效为等效温度，ti'为第i个时段特定温度T0下的等效老化时长，i为整数，i∈(1，n)，n为预设周期的子时段的个数；ti为第i个子时段的实际时长；Ti为该目标子区域在第i个时段的温度数值；Ea为设备的活化能值；R为气体常数。
接着，可以根据该目标子区域的等效温度和该目标子区域在预设周期内的最大温升，确定该目标子区域的最高服役温度，例如，可以根据式4确定最高服役温度。
Tmax’＝max(△T1，△T2，....，△Tn)+T等效……式4
其中，Tmax’为服役于该目标子区域的设备最高服役温度；△T1,△T2,....,△Tn为采集的该目标子区域在1-n时段的欧姆热温升；T等效为该目标子区域的等效温度。
最后，可以根据该目标子区域的最高服役温度与鉴定温度限值的大小关系，确定是否更换该目标子区域的设备。
例如，在判断目标子区域的最高服役温度小于或小于等于鉴定温度限值的情况下，可以判断无需更换该目标子区域的设备。
又如，在判断目标子区域的最高服役温度大于或大于等于鉴定温度限值的情况下，可以判断需要更换该目标子区域的设备。
本公开实施例的核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法考虑到核电厂现役设备的老化状态和服役工况，通过等效温度换算，针对性的挖掘设备服役的潜在裕量，为核级设备有效鉴定寿命的延续提供了有效地提高了核级电仪设备鉴定寿命评价的效率和准确性；通过等效温度换算和补充鉴定试验设计，针对性的挖掘设备服役的潜在裕量，为核级设备有效鉴定寿命的延续提供了一种校算和试验手段，避免了大量核级设备的非必要更换，在确保安全的前提下，大大提高了核电厂长周期运行的经济性。
图2是根据一示例性实施例示出的一种核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法中步骤1024的流程图。如图2所示，步骤1024还可以包括：
步骤200，在判断目标子区域的最高服役温度大于或大于等于鉴定温度限值的情况下，对该目标子区域的设备进行补充鉴定试验，得到试验结果；
步骤201，在试验结果符合预设条件的情况下，判断无需更换该目标子区域的设备。
作为本实施例的一个示例，在步骤200中，在判断目标子区域的最高服役温度大于或大于等于鉴定温度限值的情况下，可以对该目标子区域的设备进行以下补充鉴定试验：
首先，可以将核电站电仪设备服役区域的服役周期和该目标子区域的设备已服役时长之差，作为该目标子区域的补充鉴定时长；例如，可以根据式5得到补充鉴定时长：
ta＝tb-tc……式5
其中，ta为补充鉴定时限；tb为核电站电仪设备服役区域的服役周期；tc：样本的已服役时间；
接着，可以基于核电站电仪设备服役区域中设备要求的服役周期，热老化试验温度、从式5得到的补充鉴定时长，以及该目标子区域的最高服役温度，采用阿伦纽斯热老化模型，确定补充鉴定试验的热老化时长，例如，可以根据式6得到补充鉴定试验的热老化时长：
Figure BDA0002419717280000091
其中，td为补充鉴定试验的热老化时长；ta为预设的补充鉴定时限；Ea为设备的活化能；R为气体常数；Td为热老化试验温度；Tmax’为该目标子区域的最高服役温度。
还可以确定该目标子区域的辐照剂量率与辐照老化试验剂量率之间的比值，并将比值与补充鉴定时长之积，作为补充鉴定试验的辐照老化时长，例如，可以根据式7得到补充鉴定试验的辐射老化时长：
te＝ta×Di/De……式-9
其中，te为补充鉴定试验的辐射老化时长；ta为补充鉴定时限；Di为该目标子区域中采集的辐照剂量率；De为辐照老化试验剂量率；
在步骤201中，可以采用补充鉴定试验的热老化时长对该目标子区域的设备进行热老化处理；采用补充鉴定试验的辐射老化时长对该目标子区域的设备进行辐照老化处理。在进行热老化时长的热老化处理和辐照老化时长的辐照老化处理后，可以检测该目标子区域的设备的老化程度，形成试验结果。
可以将检测到的老化程度与预期老化程度进行对比(例如，目标子区域的设备的老化程度可以包括目标子区域失效设备数量占总体设备数量的比例；预期老化程度可以为目标子区域的失效设备数量占总体设备数量的比例)，若检测到的老化程度低于预期老化程度，则可以判断无需更换该目标子区域的设备，若检测的老化程度高于预期老化程度，则可以判断需要更换该目标子区域的设备。
这样，本公开实施例可以通过进一步的鉴定试验，进一步挖掘设备服役的潜在裕量，延长核级设备有效鉴定寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种核电站电仪设备剩余鉴定寿命评估方法，其特征在于，所述方法包括：
确定核电站电仪设备服役区域的各待评估子区域在预设周期内的最高温度；
将最高温度大于鉴定温度限值的待评估子区域，作为目标子区域；
针对每个目标子区域，进行以下操作：
根据该目标子区域在预设周期内的各个子时段的温度和特定温度，确定该目标子区域的设备在特定温度下的老化时长；
根据该目标子区域的设备在特定温度下的老化时长，确定该目标子区域的等效温度，该目标子区域的设备在所述等效温度下，经过预设周期之后的老化程度，与该目标子区域的设备在特定温度下，经过所述老化时长之后的老化程度相同；
根据该目标子区域的等效温度和该目标子区域在预设周期内的最大温升，确定该目标子区域的最高服役温度；
根据该目标子区域的最高服役温度与鉴定温度限值的大小关系，确定是否更换该目标子区域的设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定核电站电仪设备服役区域的各待评估子区域在预设周期内的最高温度，包括：根据各待评估子区域在预设周期内的各子时段的温度和温升，确定各待评估子区域在预设周期内的最高温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据各待评估子区域在预设周期内的各子时段的温度和温升，确定各待评估子区域在预设周期内的最高温度，包括：
针对每个待评估子区域，将该待评估子区域在预设周期内的各子时段的温度中的最高温度，与该待评估子区域在预设周期内的各子时段的温升中的最大温升之和，作为该待评估子区域在预设周期内的最高温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据核电站电仪设备服役区域中设备要求的服役周期，以及核电站电仪设备服役区域中设备的鉴定寿命，采用阿伦纽斯热老化模型，确定所述鉴定温度限值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该目标子区域的等效温度和该目标子区域在预设周期内的最大温升，确定该目标子区域的最高服役温度，包括：
将该目标子区域的等效温度与该目标子区域在预设周期内的最大温升之和，作为该目标子区域的最高服役温度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该目标子区域的最高服役温度与鉴定温度限值的大小关系，确定是否更换该目标子区域的设备，包括：
在判断目标子区域的最高服役温度小于或小于等于鉴定温度限值的情况下，判断无需更换该目标子区域的设备。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该目标子区域的最高服役温度与鉴定温度限值的大小关系，确定是否更换该目标子区域的设备，还包括：
在判断目标子区域的最高服役温度大于或大于等于鉴定温度限值的情况下，对该目标子区域的设备进行补充鉴定试验，得到试验结果；
在试验结果符合预设条件的情况下，判断无需更换该目标子区域的设备。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述试验结果包括该目标子区域的设备的老化程度，所述预设条件包括设备的预期老化程度。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在试验结果不符合预设条件的情况下，判断需要更换该目标子区域的设备。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对该目标子区域的设备进行补充鉴定试验，包括：
将核电站电仪设备服役区域的服役周期和该目标子区域的设备已服役时长之差，作为该目标子区域的补充鉴定时长；
基于核电站电仪设备服役区域中设备要求的服役周期，热老化试验温度、所述补充鉴定时长，以及该目标子区域的最高服役温度，采用阿伦纽斯热老化模型，确定所述补充鉴定试验的热老化时长；
确定该目标子区域的辐照剂量率与辐照老化试验剂量率之间的比值，将所述比值与所述补充鉴定时长之积，作为所述补充鉴定试验的辐照老化时长
采用所述热老化时长对该目标子区域的设备进行热老化处理；
采用所述辐照老化时长对该目标子区域的设备进行辐照老化处理。
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