基于GO法主给水泵组的可靠性分析
刘东，栾秀春，王虎
（1.哈尔滨工程大学核能科学与技术学院，黑龙江哈尔滨150001；2.中国大唐集团科学技术医究院有限公司，北京100032）
独要：针对核电厂主给水泵组的运行现状，基于GO法分析核电站主给水泵系统可事性，首先对整个系统进行故障分析，做出必要的假设与合理的简化并建立相应的GO模型，运用GO分析法对建立的模型进行可靠性分析，得出可靠性结果.最后对得到的可靠性指标与故障树法的计算结果进行评价比较. 证明了GO法应用在主给水泵组的可靠性分析的有效性，
关键词：主给水泵组：可靠性分析：GO法：最小故障集合
中国分类号：TM623.4 文章标志码：A
文章编号：0258-0918（2014)04-0569-04
TheReliability Analysis oftheMainFeedPump GroupBased on GO Methodology
LIU Dong' LUAN Xiu-chun’ WANG Hu*
(1. Colinge of Nucleer Scienee snd Techsology Harbin Engineering University Harbin I5ooo1 Chine2. Science and Technology Research Institste of China Dutang Corporetion Beijing 100032 China)
Abstract; According the operation status of the main feed group in nuclear power plant the paper proposed a method based on the reliability of the GO method to assess themain feed pump group of nuclear power plant. At first the failure analysis of the entiresystem was made with necessary assumptions andsimplifications and the GO modelreliability of the model and the reliability result was obtained. Finally the caleulated based on the system was established. Then the GO method was used to analyze theresults were pared with that of FTA method. The example calculation proved thatthe reliability analysis of the feed pump group based on the GO methodology is valid.
minimum fault set word Key words:The main feed pump group; reliability analysis; GO methodology:
核电站主给水系统是核电厂二回路系统中的重要组成部分，为蒸汽发生器提供足够的给
水，用以产生蒸汽推动汽轮机微功，其中主给水泵组失效将导致一回路冷却不足，使反应堆功率产生较大的波动，严重时导致堆芯损坏，同时二国路也无法正常做功用以发电，因此研究主 给水系组失效概率的可靠性分析对核电站的安全运行及国家电力事业的发展都具有重要意义.
已在核电设备性能分析、电网配电、地 一种系统可靠性分析方法（GO法）目前铁牵引供电系统、汽车的EPS系统等领域得到成功应用.本文将GO法应用于核电厂主给水泵组的可靠性分析，推导了主给水分析和定量计算. 泵组稳态下的概率计算公式，并进行了定性
1系统介绍及故障分析
1.1主给水泵组简介
要功能为将除氧器的水抽出并升压，经高压加根据图1建立给水泵组的GO图，如图荷范围内向蒸汽发生器提供不同且足够的给水流量.
系统包含三台主给水泵，两台正常汽动泵运行，一台电动泵备用，当汽动泵中一台出现故障时，电动泵自动投人运行，以确保给水泵组的正常工作，当出现两台给水泵故障时，要根据情况进行紧急停堆并对故障处进行维修使给水 泵组尽快恢复并再次投入运行.
1.2系统故障分析
在正常工作情况下自除氧器出来的给水经过电动阀11/12进人给水泵并通过道止阀1/2 与电动阀12/22进人高压加热器，完成给水泵的工作.然面由于各类阀门、水泵及相关管路附件可能在运行过程中出现故障，从而导致给水泵组的失效，因此为了保证给水泵组的可靠性，为两台汽动系设置了一台电动泵作为备用， 电动泵在其中一台汽动泵失效隔离后，自动切入运行，当汽动泵恢复后，将退出工作.当有两台以上给水泵由于故障失效时，则需要停止聚前置泵和压力级系的给水泵作为一个整体，以共有4个输入操作符Ps-Pc，P=Pc
方便研究，动力源分别为小型汽轮机和发电机，简化后系统图如图1所示，
电动淘31汽动系C图1核电站给水泵组简化图Fig. 1 Simplified chart of the feed pumpsystem of nuclear power plant
2主给水泵组可靠性分析
给水泵组是主给水系统的主要部分，其主2.1系统GO图的建立
热器送到蒸汽发生器，保证在反应堆整个热负2.其中逆止阀为可修两状态单元，用类型1操作符代表，并用信号流连接.电动阀的电机向电动阀提供动力源，自除氧器来的给水可以看作为一个水源，汽动泵的汽轮机 及电动泵的电机为其运行提供动力源，用类型5操作符代表，电动阀的动力源提供动力信号面运行，给水泵的动力源提供动力时投人运行，属于有信号面导通的元件，用操作符 6代表，面在三个支路出来的信号流存在备用关系，并有较复杂的逻辑关系，因为正常情况下是汽动泵两台运行，出现故障时才启示，采用简单的3取2余. 用电动泵，因此三个支路用并联结构单元表
2.2概率计算公式推导及计算方法
下面根据GO图给出概率公式的计算推导过程，在表达式中P表示编号为的信号流的成功概率，P表示编号为i的操作符的成 功概率，Q、Q表示相应的故障概率，为故障率，为平均修复时间的倒数.
共有十个输人操作符，但由于三个支路为组的工作，并根据情况进行反应堆停闭.由于并联支路，因此在计算公式上完全相同，因此以 本文做给水泵组的可靠性分析，因此将实际的第一个支路为例（操作符3、5、8计算公式类似），
P=Pa，Ps=Pc
根据上述计算公式可根据输人参数得出Ps，同理可得出Ps和Ps
操作符3
泵支路为有复杂相关性的逻辑关系，根据并联 对于操作符23，根据前面的分析三台给水结构的等效单元，将三条支路由相同的部件组成的3取2余结构，有1个备用，有1个维修工，当有2条支路故障时就处于故障状态，表 示相关性的参数为M=2，K=2，I=1，L=1，J=1.操作符23表示这个3取2的元余并联结构，需要进行单独定量计算，得出信号流23即为整个系统的成功概率.
(1)
(2)
(3)
(4)
操作符6
(5)
(6)
(7)
(8)
图2给水泵组GO图
Fig. 2 GO chart of feed pump system
2.3GO法模拟结果
计算出整个系统的可靠性结果.
查阅关于核设备可靠性的相关文献11]，得知所研究的主给水泵组的各组件的可靠性参数，见表1.依据上节概率公式（1）~（8）和元余并联结构计算方法利用MATLAB编程可以
整个系统的可靠性计算结果在表2中，同时根据GO法的定性分析可得出核电站主给水泵组故障的最小故障事件集合及其发生的概率.
Table 1 The reliability parameter of the main feedwater pump system of noclear power plant
表1主给水泵组系统的可靠性参数
编号 类型号 部件名称 故障率x/（次/2）平均修复时间/h 平均成功概率 平均放障率1 5 水源 0 0 1. 000 000E00 0 000 000E002 5 电源11 0.012 40 9. 999 452E-01 5. 479 152E-053 6 电动阀11 0.015 60 9 998 973E-01 1. 027 292E-045 汽轮机A 0.005 140 9 999 201E-01 7. 990 229E-05
续表
编号 类型号 部件名称 故障率1/（次/a）平均修复时间/h 平均成功概率 平均故障极率5 6 主泵A 0.008 200 9. 998 174E-01 1. 826 150E-046 7 1 5 港止阀11 电源12 0.012 0.01 40 9 999 315E-01 9 999 452E-01 6. 848 846E-05 5. 479 152E-058 6 电动阀12 0.015 60 9. 998 973E-01 1. 027 292E-049 5 电源21 0.012 40 9. 999 452E-01 5 479 152E-0510 6 电动阀21 0.015 60 9 998 973E-01 1. 027 292E-0412 11 5 6 汽轮机8 主泵B 0.005 0.008 140 200 0-0666 9. 998 174E-01 7 990 229E-05 1. 826 150E-0413 1 进止阀21 0.01 60 10-391E 6666 6. 848 846E-0514 5 电瓶22 0.012 40 9. 999 452E-01 5 479 152E-0515 16 5 6 电动阀 22 电源31 0.015 0.012 60 40 9. 998 973E-01 9. 999 452E-01 1. 027 292E-04 5. 479 152E-0517 6 电动属31 0.015 60 9. 998 973E-01 1. 027 292E-0418 5 汽轮机C 0 005 140 9. 999 201E-01 7. 990 229E-0519 6 电源C 0.008 200 9. 998 174E-01 1. 826 150E-0420 21 1 5 进止阀31 电源32 0.012 0.01 40 60 5. 999 452E-01 9. 999 315E-01 5. 479 152E-05 6. 848 846E-0522 6 电动间32 0.015 60 9. 998 973E-01 1. 027 292E-04
表2核电站主给水泵组可靠性计算结果
Table 2The reliability calculation resuls of the maln feedwater pump system of the nuclear power plant
平均故障率/（次/a） 平均故障修复时间/h 平均工作概率 平均故障摄率 平均故障频率/（次/）1. 677 828E-01 6. 739 899E01 9 999 983E-01 1. 668 612E-06 1. 677 828E-01
重状态、有时序功能变化的复杂系统的可靠性和安全性分析.
3 GO法模拟结果分析
根据计算分析，已经对整个系统的可靠性9.999983E-01，失效概率为1.677828E-01. 得出了精确的计算结果，结果中的工作概率为符合核安全准则中对系统的可靠性做出的规定.通过GO法的定性计算结果中可计算出核电厂主给水聚组的最小故障集合，其中二阶故障集合共有147个，并可给出故障集 合的平均故障率、平均修复时间和平均故障率等可靠性指标，
3.2实例可靠性分析比较
对本文所计算例子应用故障树分析法进行失效概率的分析，根据故障树分析法，绘出故障 树，通过对故障树的分析主给水泵组有21个基本故障事件和13个逻辑门，应用故障树分析软件（FTAS）对主给水泵组进行定量分析，分析所得故障树顶事件的故障率为1.72468E-06.
对于给水泵组故障树定量计算，采用最小割集独立近似假设，进行顶事件故障概率的定量计算.计算结果与GO法分析结果一致但计算所得结果要比GO法得到的精确值要大一的计算偏差. 些，这是由于故障树法最小制集不是完全独立
3.1与故障树分析法的比较
在系统可靠性和风险评价分析中，故障树法，而GO法是另一种以成功为导向的系统可 分析法是一种成熟的，已被广泛应用的有效方靠性分析方法，有其自身的特点，更适合于有多
（下转第576页）
5结束语
（上接第572页）
4结论
参考文献：
找到并解决了供应商遗留的此系列安全级设备 本文通过对偶发性问题的深人分析研究，的共模缺陷问题，对本电站乃至世界其他应用此类设备的电站的安全稳定运行起到良好的作用，同时，此问题的处理方法对其他偶发 类问题的处理起到了借鉴作用，对在工厂试验
本文利用GO法分析核电厂主给水泵组的可靠性，通过对系统的合理简化建立更直观的 GO图模型，并根据系统的可靠性参数得出了精确的失效概率，本文所提出的基于GO法模型的给水泵组的可靠性分析得出了以下结论：
法，可以有效地应用到核电站主给水泵组的可 （1）GO法这种概率论的可靠性分析方靠性分析中.通过相应的概率计算可以得出精确的失效概率即1.677828E-01次/a，并且可以求出全部的最小故障集合.
（2）分别用GO法与故障树法对主给水泵组进行失效概率分析时，可以发现GO法可根据原理图或流程图直接建模，逻辑清晰：在计算过程中，以成功为导向，可以直接进行系统成功 概率计算，面且结果与故障树相比较更加精确，对可修系统的可靠性分析更有优势.
[1]郭强，赵新文，蔡琦，反应堆安全注射系统的GO法可576
图2参数修改前后录波对比
Fig.2Compsrison of waveform records before and after parameter modificatin
参考文献：
中关键敏感环节利用何种试验方法诊断和解决此类概率性问题提供了参考.
[1]渡继龙，大亚湾核电站运行教程（上、下册）[M.北京：[2]万晖，开关量控制技术及其应用[M]北京，中国电力 原子能出版社，1998.12.出版社，2009.5.
靠性分析[.核动力工程，2007.28（2）：39-41.[2]徐别州，李扬，基于GO法的复杂配电系统可靠性评估[3]游专，何仁，基于GO法的地铁牵引供电系统的可靠性 [J].电工技术学根，2007.22（1），150-153[4]景需、基于GO法的汽车EPS系规可享性分析[J] 研究[D]，西安：西安交通大学，2009.27-62.实验室研究与探索，2013.32（1）：220-223[5]广东核电培训中心，900MW压水堆核电站系统与设备 [M].北京：原子能出版社，2005：406-419.[6]沈祖路，黄祥瑞，GO法原理及应用[M]，北京：清华大 学出版社.2004 42.[7]沈祖略，高佳，GO法原理及改进的定量分析方法[J].请[8]Zupei Shen.Xingjian DaiXingri Hng.A 华大学学报，2002.42（5）：15-17uplemel algorih fr e reirble ytm inthGO methodology [J]. Reliability Engineering &. System Sefety.2006 91(8) 940-944.[9]李暂，杨小明，鲁宗相，基于GO法的多状态可修系统 故障率分析[J].原子能科学技术，2011.45（11）1341-1345.[10]LAEA-TECDOC636-1992 Manul om Reliability Dsta[11] 1AEA-TECDOC-478-1588.CompomentReliability Dst for Use in Probabilistic Sefety Asesment IAEAVienna [S].
