ГОСТ Р МЭК 62342-2016 Атомные станции. Контроль и управление, важные для безопасности. Управление старением

Приложение В
(справочное)

Примеры практики управления старением для некоторых элементов контроля и управления на АС

Настоящее приложение основано на отчете Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) по управлению старением оборудования контроля и управления на атомных станциях: TECDOC-1147 (июнь 2000 г). В отчете выбран ряд ключевых элементов контроля и управления, для которых важно управление старением. В отчете приведены примеры этапов, выполняемых при управлении старением этих элементов. Резюме данного отчета и дополнительная информация о старении оборудования контроля и управления на АС приведены в настоящем приложении.

В.1 Управление старением электронных и электрических элементов

В.1.1 Эффекты старения

Высокая температура и цикличное ее изменение - доминирующие причины старения электронных элементов и схем. Изготовители используют данные воздействия для ускорения старения для того, чтобы принудительно вызвать ранние отказы тех элементов, которые будут изъяты до поставки. Широко используемая модель U-образной кривой для частот отказов электронных элементов (см. рисунок В.1) дает понятие трех фаз эксплуатационного ресурса элемента:

- ранние отказы (приработка);

- нормальная эксплуатация;

- конец срока службы (износ).

     
Рисунок В.1 - Модель U-образной кривой частот отказов электронных элементов

Начальная фаза часто используется изготовителем во время рабочих испытаний для того, чтобы гарантировать изготовление надежных элементов. Данные отказы обнаруживаются во время пусконаладочных работ или ранней эксплуатации. Две последних фазы эксплуатации непосредственно относятся к старению. Существуют установленные модели и параметры для надежности электронного элемента при нормальной эксплуатации. Однако отсутствуют сопоставимые установленные модели для фазы конца срока службы. Поскольку известно, что сроки службы одинаковых элементов при сходном их применении значительно различаются, такая модель, вероятно, будет отражать специфику конкретного применения. Для оценки конца срока службы могут быть разработаны эмпирические модели, если имеется достаточно данных предыстории о рабочих характеристиках и условиях эксплуатации рассматриваемого оборудования.

Имеется также ряд особых механизмов, воздействующих на электронные компоненты, которые следует рассмотреть при разработке стратегии управления старением:

- перенапряжение;

- число пусков/включений электропитания;

- разряд электростатического электричества.

В следующих пунктах приведены процедуры управления старением для ряда электронных элементов. Однако, прежде чем рассматривать отдельные пункты, важно понять, некачественный изначально проект может оказать огромное влияние на старение элемента. Примеры ошибок при проектировании включают в себя:

- неправильный выбор контактных материалов для поворотных выключателей, которые эксплуатируют редко - контакты могут окислиться и перестать правильно функционировать;

- неправильный выбор контактных материалов для реле, где низкий ток может вызвать нарост окиси на контактах, ведущий к повышенному сопротивлению и возможному отказу;

- не отвечающая требованиям спецификация номинальной мощности для пассивных или активных элементов;

- недостаточная вентиляция или охлаждение корпусов оборудования.

В.1.2 Управление старением электролитических конденсаторов

Доминирующий механизм старения для конденсаторов с жидким электролитом - это потеря электролита через герметизирующую заглушку. Это характерная проблема с резиновыми уплотнениями, когда деградация (порча) резины приводит к утечке электролита. При температуре 20°С для типичного электролитического конденсатора данный процесс может занять 10 лет, но при повышении температуры он ускоряется. Растущее использование уплотнений из новых материалов снизило остроту этой проблемы, но в эксплуатации остается много старых элементов, которые все еще подвержены этому типу отказа.

Потеря электролита увеличивает эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) и уменьшает емкость конденсатора, что может вывести конденсатор из строя, разомкнув цепь либо вызвав короткое замыкание. Отказ может быть катастрофическим, а его последствия будут зависеть от того, каким образом конденсатор используется в схеме. Увеличение ЭПС повышает внутреннюю температуру (в свою очередь, возрастая от нее), что может привести к тепловому пробою и окончательному разрушению элемента.

Если возникает утечка электролита, конденсатор следует немедленно заменить. Допускается применять разнообразные меры для того, чтобы защититься от последствий потери электролита, например:

- периодическая замена;

- замена всех подобных элементов при обнаружении первого отказа;

- использование устройств, по номиналу пригодных для более высокой температуры, чем требуется;