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1、核电站1E级设备鉴定IEEE标准IEEE Std 323TM-2003目录01概述 本标准主要描述了核电站1E级设备及其接口鉴定的基本要求。明确了鉴定过程中设备鉴定，鉴定维持，扩展鉴定的基本原则，方法以及程序。 本标准所述的鉴定要求能够证明设备在工作工况中执行其安全功能，从而降低设备共因故障失效的风险。本标准未考虑外界环境的影响及性能要求。1.概述02参考文件2.参考文件lIEEE Std 344-1987 (Reaff 1993), IEEE Recommended Practice for Seismic Qualification of Class 1E Equipment for Nu
2、clear Power Generating Stations.1,2lIEEE Std 603-1998, IEEE Standard Criteria for Safety Systems for Nuclear Power Generating Stations.lIEEE Std 7-4.3.2-2003, IEEE Standard Criteria for Digital Computers in Safety Systems of Nuclear Power Generating Stations.l本标准的附件中也提供了关于设备鉴定的其他文件。03名词解释l设备 (equipm
3、ent)：用来执行安全功能的设计制造组件的装配体。l1E级设备 (Class1E)：电气设备的安全分级。（安全相关设备，实现三大安全功能的设备）。安全功能：u反应堆紧急停堆和维持反应堆在安全停堆状态u堆芯和安全壳厂房的冷却u放射性物质的封存和限制向环境的排放并控制在规定限制之内l组件 (components)：设备装配的物项，如电阻器，电容器，电线，连接器，晶体管，开关，弹簧等。l接口(interface)：与设备连接的附件，连接器，安装等边界。3.名词解释l设计基准事件 (design basis event)：设计中假想的事件，用来建立结构、系统及组件可接受的性能要求。l状态指标 (con
4、dition indicator)：设备，组件或材料随时间单调变化可测的物理性质，并且在设计基准事件下与安全功能息息相关。l状态鉴定 (condition-based qualification)：基于测量设备，组件或材料的一个或多个状态指标的鉴定。l老化作用 (age conditioning)：将试样暴露在环境、运行及系统条件下一段时间来模拟该条件的影响。l显著老化机制 (significant aging mechanism)：在正常或异常工作条件下引起设备逐步退化，并且在设备执行其安全功能时明显失效的老化机制。3.名词解释l设备鉴定 (equipment qualification)：
5、确保设备一经要求就能投入运行且能满足系统性能要求的证据的产生与维持。l严苛环境 (harsh environment)：由设计基准事件产生的环境条件。即LOCA，HELB，MSLB。l和缓环境 (mild environment)：任何时候不会比正常运行工况更为严重的环境条件（正常运行工况及正常运行瞬态工况）。l裕度 (margin)：设备鉴定中工作条件和鉴定条件之间的差别。l终止条件 (end condition)：设备状态指标在老化结果中的值。3.名词解释l鉴定条件 (qualified condition)：相对于一组规定的运行条件，能通过鉴定证明设备具有满足性能的设备的条件。l工作条件
6、(service condition) ：设备在工作期间所经历的环境、载荷、功率及信号条件（正常运行及异常运行）。l设计寿命 (design life)：在一组规定的工作条件中，设备有令人满意的预期性能的时间间隔。l鉴定寿命(qualified life)：相对于一组规定的运行条件，能通过鉴定证明设备具有满足性能的时间间隔。l工作寿命(service life)：从开始运行到退役的时间间隔。3.名词解释04设备鉴定 鉴定的主要目的是采用合理的证据来证明1E级设备能在设计基准事件前、事件期间、事件后不经历共因故障失效而执行其安全功能。处于和缓环境中的设备没有显著的老化机制，不需要建立鉴定寿命。4
7、.设备鉴定4.1 鉴定目的4.2 鉴定寿命及鉴定条件 将设备暴露在温度、压力、湿度、辐射、振动等极端环境中可以造成1E级设备共因故障失效，因此有必要为具有显著老化机制的设备建立鉴定寿命。建立鉴定寿命同时也就确定了鉴定条件。4.设备鉴定4.3 鉴定方法 试验法就是使代表性样机以及接口经受一系列的试验，模拟在正常运行期间显著老化机制的影响。从而证明设备可以在基准事件之前、期间、之后执行预设的安全功能。l试验法（type testing） 运行经验法就是参考在已知的工作条件下，成功运行设备的性能数据来鉴定其他等同或轻微严苛条件的设备。要求所参考设备的运行经验记录应足够准确和详细。l运行经验法（ope
8、rating experience）4.设备鉴定4.3 鉴定方法 分析法是基于所鉴定设备的一个逻辑评估或者有效的数学模型，采用自然规律，测试数据结果及运行经验等方法进行分析。数据的分析以及材料性能，环境承受力等的测试可以用来鉴定设备，一般分析法不单独用来鉴定。l分析法（analysis） 设备鉴定可以混合适用试验法，运行经验法和分析法。例如，全部的装配件不可能用型式试验完成，而一些组件的测试可以补充使用分析法进行。l组合法（combined methods） 设备鉴定的基本元素包括：a)设备规格书b)鉴定大纲c)大纲的实施d)验收标准e)工作条件的描述，包括设计基准事件及其持续时间f)鉴定相关
9、文件4.设备鉴定4.4 鉴定要素4.5 鉴定文件 鉴定产生的相关文件应记录在案，以证明设备在其鉴定寿命内可以执行安全功能。a)设备规格书l标识文件 对所鉴定的设备进行技术说明，包括性能要求等。由设备制造商提供设备样本全部必要的识别信息。l接口 应该指定接口的载荷；应当指定控制信号的输入输出以及所提供的物理方式（例如，连接器，接线端子）；应当考虑和评估接口处材料的不兼容。l鉴定寿命目标(qualified life objective)l安全功能 设备规格书应当标明设备的安全功能，包括要求的运行时间。 另外，不参与执行设备安全功能的组件，如果可以证明即使失效，对安全功能无任何影响，则可以排除在鉴
10、定过程中。a)设备规格书l工作条件 应当指明设备的工作条件。这些条件包括额定值，极端值及预期持续时间。包括但不限于以下几点：u 环境压力和温度u相对湿度u辐照环境uOBE及非地震振动u运行周期u电力载荷及信号u冷凝，化学喷淋及水淹 同时应当指明设计基准事件，包括规定的HELB，LOCA，MSLB和SSE事件，在此期间或事故后设备需要执行其安全功能。a)设备规格书b)鉴定大纲c)大纲的实施4.设备鉴定4.4 鉴定要素b)鉴定大纲 鉴定大纲应当定义试验，检查，性能评估以及验收标准来证明设备能够执行其规定的安全功能。l老化 1E级设备执行安全功能的能力可能会受到环境和运行条件变化的影响。鉴定大纲应当
11、专门解决老化的影响并评估他们的重要性。解决老化影响的方法包括经验，试验，分析，在役监测，状态监测和维修活动。 如果老化对可运行性有显著的影响，则要求对老化影响评估及确定型式试验大纲。老化类型包括但不限于，温度，辐照，磨损，振动。对于设计基准事件应当考虑评估并标识与设备性能相关的潜在显著老化机制。b)鉴定大纲l显著老化机制 设备应当就设计、材料、功能及环境进行评审来标识可能的显著老化机制。显著的老化机制将导致设备在设计基准事件中失效而无法执行其安全功能。显著老化机制包括磨损、拉伤、氧化以及材料失效等。 l老化考虑（aging consideration） 如果设备确定有显著老化机制，该机制应当在
12、鉴定大纲中说明，且可以通过对试样进行老化作用来进行确定。对于没有显著老化机制的设备不需要进行老化作用。确定老化的方法可能会影响设备保持在鉴定条件的要求。b)鉴定大纲l鉴定寿命目标鉴定寿命目标应当基于一组规定的工作条件。如果设备在服役前发生显著老化，应当考虑对于设备进行预处理。通过老化试样，在鉴定寿命目标等效的时间内模拟显著老化的影响来证明鉴定寿命。 l维护 在鉴定大纲中应当标识老化部件的定期维护和更换。l验收标准 证明设备可以执行其安全功能的性能参数指标和其他标准。验收标准应当指明设备可以执行安全相关功能，其他没有满足验收标准的，在经过修改后都应该表述它的用途。b)鉴定大纲l裕度 在鉴定大纲中
13、应当标识裕度。裕度用来说明设备在生产、测量及试验中的正常变化以及确定满意工作性能中的合理误差。 下列推荐的裕度可用于设计基准事件但不适用于老化作用中：u峰值温度：+8C u峰值压力：+10%u辐照：+10%（事故剂量）u电源电压：10%（但不能超过限值）u设备运行时间：+10%（设计基准事件开始，设备要求的运行时间）u地震振动：+10%（设备安装点的要求加速度）u工频： 5%（额定值）a)设备规格书b)鉴定大纲c)大纲的实施4.设备鉴定4.4 鉴定要素c)大纲实施l型式试验 型式试验必须证明1E级设备可以满足或超过安全功能的要求，型式试验条件必须满足或超过规定工作条件，同时考虑合适的裕度。u试
14、验大纲试验样件的标识、描述及数量包括制造商、模型、序列号等设备安全功能及鉴定寿命目标安装、连接及其他接口要求规定的工作条件及裕度测量的性能及环境条件，包括测量精度运行条件和测量顺序，包括监测要求验收标准 c)大纲实施l型式试验u试验大纲质保要求更改控制老化步骤维护/更换（老化）试验顺序 检查试样并确保其完好无损；在正常工况下，规定的基本性能试验；在设备规格书中给出的极端工况下运行（不包括设计基准事件），除非这些数据可以从其他相同或相近设备的试验中获得；c)大纲实施l型式试验u试验大纲试验顺序 如有需要的话，试样应进行老化来模拟其鉴定寿命末期的功能；试样应当经受规定的非地震机械振动；试样应当经受
15、OBE和SSE地震振动（参见IEEE Std 344-1987）;当试样暴露在模拟的事故工况时，包括事故后要求设备的可运行性，应当执行其规定的安全功能；试样应在试验后检查，所有结果应记录在案。c)大纲实施l型式试验u模拟试验曲线 用户应当提供足够的环境数据来支撑曲线的模拟，试验曲线可能描绘单一的事件或者是包络多个设计基准事件。同时，在规定的工作条件下要考虑裕度进行绘制。c)大纲实施l型式试验u安装 设备应当以某种方式安装在一个位置来模拟其预期的安装。任何安装限制，如安装方向等都应在试验报告中指明。鉴定的设备如安装在试验外的地方，则需要进行分析，表明设备性能不会随着这样的改变而退化。u连接 设备
16、应当以某种方式进行连接来模拟其预期的安装。鉴定的设备如采用试验外的连接，则需要进行分析，表明设备性能不会随着这样的改变而退化。c)大纲实施l型式试验u监测 在试验期间，试验环境和设备的安全功能应采用相关设备进行监测来获得参数的变化。监测的参数包括，环境、电气、流动、辐照特征、开关功能及反馈元件等等，这些都将为其他1E级设备的鉴定提供参考。u辐照 在型式试验中，对于所有因辐射引起显着老化的材料或部件，应进行辐照试验来模拟辐射暴露的影响。如果证明正常或者事故工况下的辐照计量对设备的安全功能没有影响，则可以不进行该试验，并进行记录。c)大纲实施l型式试验u地震和非地震振动 老化之后，设备应进行预期地
17、震事件的鉴定（参见IEEE Std 344-1987）。 设备在正常或异常使用中，非地震振动可能会产生显著的退化如（疲劳，磨损），所以非地震振动应当在地震试验前进行模拟。振动的模拟包括自震，及来自管道、泵及电机的振动以及水力载荷的振动。u正常和设计基准工况下的运行 证明设备在工作条件中可以充分的执行其安全功能。u检查 型式试验完成时，设备应进行目视检查，包括拆机检查记录。c)大纲实施l运行经验法 对于设备鉴定大纲的部分或全部满足记录运行经验的设备，如果相同或者相近的设备在至少同等严苛的条件下成功运行，则认为该设备已经鉴定。若运行经验数据无法包络整个鉴定寿命目标和设计基准事件，则需要对设备做额外
18、的试验。从运行经验中建立的工作条件应当包络所提出的工作条件，再加上适当的裕度，两者之间的差别应当进行评估。所需要的文件应当包括测量结果、鉴定大纲要求、试验记录、故障分析、定期更换及检查等。 c)大纲实施l分析法 采用分析法进行鉴定时，需要一个逻辑评估或者相似性评估或者是一个有效的数学模型来确定设备在规定的工作条件下可以执行其安全功能。分析法对于很多设备是有限制的，所以在鉴定大纲里通常使用分析法、试验法及运行经验法。l插值 插值作为分析法的一种手段，分为内插和外插。主要用于：u不同的工作条件u相似的设备 c)大纲实施l鉴定寿命扩展（extension of qualified life） 设备的
19、鉴定寿命可以采用以下方法进行扩展：u从初始程序开始保持继续老化测试样件或者当鉴定设备在工作中时开始老化新样件。通过模拟设备执行安全功能性能的寿命来增加鉴定寿命。u在相同的工作条件下安装额外的设备，在设备鉴定寿命结束前进行拆除，并进行进一步老化试验来建立额外的鉴定寿命。u在原先环境条件，失效准则及加速老化因子的保守评估中发现，实际条件并非如此严重，鉴定寿命可以适当调整。u标识老化敏感部件并进行更换。 05文件5.文件5.1 和缓环境 文件应该一直保留贯穿整个鉴定寿命周期。1E级设备在和缓条件下需要包括以下文件：l设计/采购规格书l地震测试报告l一致性评估认证报告5.2 严苛环境 1E级设备在严苛
20、条件下应满足规格书要求，建立鉴定寿命、监控周期、维修维护等。严苛环境文件包括：l鉴定设备的标识，关于生产厂家、样机机型、样机机组等l关于安全功能的标识l关于所使用鉴定方法的描述l对于测试样机的标识l关于正常环境条件下的标识l关于验收标准和性能结果的标识l关于试验顺序的标识l关于试验安装要求标识，包括方向、接口及导管密封l关于设备布局标识l关于样机如何对所鉴定设备具有代表性的验证5.2 严苛环境严苛环境文件包括：l显著老化机制的评估和确定鉴定大纲的方法l关于设备的鉴定寿命的标识l老化试验结果的标识l关于设备设计基准工况试验结果的标识，包括温度-时间曲线、压力-时间曲线、湿度等l关于辐照的测试结果
21、的标识，包括辐照类型、剂量等l关于地震载荷的测试结果的标识l关于裕度的标识，包括峰值温度、压力、运行时间等l关于设备鉴定维持要求的监测、维护、测试周期、监督等标识l关于测试异常的记录l总结报告，包括限制、注意事项、鉴定寿命等5.2 严苛环境06总结l设备鉴定专业术语及其含义l设备鉴定目的l鉴定寿命及寿命扩展l鉴定文件l设备鉴定方法的选用及各方法的特点（型式试验法）l老化6 总结07问题&讨论1.老化AgingAge conditioningAging considerationNatural agingSignificant Aging mechanism2. Qualification life objective7 问题&讨论 谢谢！
