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GB T9225-2022核电厂系统与其他核设施可靠性分析应用指南.pdf

ICS 27.120.20 CCS F83

核电厂系统与其他核设施可靠性

GB／T 41105.3-2021标准下载Applicationguidelinesofreliabilityanalysisinnuclearpower generatingstationsystemsandothernuclearfacilities

国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会

GB/T9225 2022

范围. 规范性引用文件 术语和定义 缩略语 目的与方法 定性分析原则 定量分析原则 17 数据获取和应用 38 可靠性方法的应用 附录A（资料性）说明性的例子· 62 附录B（资料性）数据程序· 96 附录C（资料性）平均修复时间· 参考文献… 02

本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 本文件代替GB/T9225一1999《核电厂安全系统可靠性分析一般原则》，与GB/T9225一1999相 比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下： a）修改了术语“可用性”“可靠性”“故障”“共因失效”和“试验间隔时间”的定义（见第3章，1999 年版的第3章）； b）增加了缩略语（见第4章）； c）增加了FMEA的严酷度\发生度\可探测度等级划分（见6.2.3）； d）增加了可靠性分析方法应用及例子“蒙特卡罗法"（见9.6、附录A）。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国核仪器仪表标准化技术委员会（SAC/TC30)提出并归口。 本文件起草单位：中国核电工程有限公司、中国核动力研究设计院。 本文件主要起草人：邢继、徐思敏、黄素文、陈浠毓、杜德君、陈日罡、张玉峰、王硕、冯嘉、陈鹏、 钟思洁、王琳。 本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为： 一1988年首次发布为GB/T9225一1988，1999年第一次修订； 一本次为第二次修订。

核电厂系统与其他核设施可靠性 分析应用指南

核电厂系统与其他核设施可靠性

本文件提供了核电厂安全系统的设计和运行人员以及有关管理部门用于核电厂安全系统可靠性和 可用性分析的一般方法和步骤。 本文件适用于定性和定量分析核电厂安全系统的可靠性，且适用于核电厂安全系统生命周期的各 个阶段。 本文件的定性、定量分析原理适用于分析部件故障对系统可靠性的影响。 本文件的通用可靠性和可用性分析方法适用于核电厂和其他核设施的构筑物、系统和部件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件 日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T7163核电厂安全系统可靠性分析要求 GB/T13284.1核电厂安全系统第1部分：设计准则

试验计划test scheduld

下列缩略语适用于本文件。 FMEA：故障模式与影响分析（FailureModeandEffectsAnalysis） MTBF：平均无故障工作时间（MeanTimeBetweenFailures） MTTF：平均失效（故障）前时间（MeanTimetoFailure） MTTR：平均修复时间（MeanTimetoRepair）

本文件提供了核电厂安全系统可靠性和可用性的定量、定性分析应用指南。在进行分析时宜符合 GB/T13284.1的有关准则和GB/T7163的相关要求。定性分析向设计者提供对系统可靠性有影响的 各种部件故障模式，并指出了能够提高系统在相应环境和时间内执行其功能的概率的一些方法。定量 分析利用系统部件的可靠性数据和运行经验向设计者提供系统可靠性的数值评估。这些分析的结果可 用于确定系统是否适用以及用于建立运行规程（如试验要求等）。

5.2人员可靠性方面的考虑

以往可靠性分析的重点是放在设备的故障与成功上，这忽略了一个重要的方面，即在大多数系统中 人的作用以及人与设备的接口，在决定系统总的成功或失效中起着重要的有时甚至是决定性的作用 已经有过不少例证表明人的因素在系统中可能是薄弱环节，反之也可能是系统中最强的环节。因此在 进行系统可靠性分析时，只有考虑了人员可靠性才能对系统准确建模。这不论是对定性分析还是对定 量分析都是如此。特别是对计算机软件宜进行彻底的评估，因为它可能包含有以前人们作出的不准确 决定。 将人员可靠性纳人系统可靠性分析的相关资料，见参考文献[7]。

5.3.1定性分析的目的

定性可靠性分析用于判定一个系统发生故障的可能途径以及确定适当的预防措施（如设计变更、管 理规程等），从而减少故障发生的频率和减轻故障的后果。 定性分析的目的可包括下述一项或多项： a）确定设计中的薄弱环节； b）有助于对全厂安全的系统性评价； c）记录并评估所有已确定的故障的相对重要性； d）为从事安全相关系统设计和系统间接口设计的人员制定规范与目标； e）为定量分析准备系统性的资料汇编。 这种分析宜成为正常设计过程必不可少的一部分。设计者通常都是有资格的能够判断系统的特定 故障模式及其相对重要性的人员，但是也需注意到设计者可能会忽略一些在原设计过程中他认为是不 重要的故障模式，因此对设计者所作的系统性分析宜由一些未参与该设计的有资格的人员（包括可靠性 分析人员）进行审评。

5.3.2定性分析的一般步骤

定性分析的一般步骤为： a） 判定所要求的系统功能特性； b) 判定系统的边界与包含的部件； C） 2 判定重要的故障及其后果[通常被称为故障模式与影响分析（FMEA）； d) R 将上述信息以表格、图形、故障树或其他形式表示出来； e) 3 评价与上述信息有关的总的系统可靠性并判别潜在的问题； f) 判定对e)项识别出的潜在问题可做出的改进。

每个步骤都要求建立不同的文档和方法，在a)~c）中使用一些专门的格式建立FMEA的文档是有 好处的。故障模式由设计与运行人员来判断，而收集这些模式则通常是可靠性工程师的工作。宜咨询 有经验的可靠性分析人员以使确定在判断故障的过程中要详尽到什么程度。d)项中采用各种类型的 故障逻辑形式（如故障树，系统功能图和可靠性框图）以确定系统内各部件的相互影响并建立文档。 f项，要求分析人员确定系统可改进的地方的优先顺序。

定量分析利用数学模型来表征一个系统，给系统的各个部分分配可靠性与可用性目标，确定相关故 障模式的概率，并将计算出的可靠性和可用性预估值与总的系统目标相比较。定量分析提供了一个合 适的模型来表征系统，使得在电厂寿期中的各个阶段（设计、制造和运行阶段）易于应用各种可靠性工程 技术。 数学模型可用于敏感度分析，从而可鉴别出设计中的关键部分并估计输人参数对分析的影响。在 对安全系统可靠性和可用性预测中也可确定各个部件故障率的相对重要性，

本文件第6章与第7章给出各种可靠性分析方法。5.5概要地说明这些方法可用于增强系统的可 靠性。第8章将挑选出部分方法进行更详细地讨论。尽管可靠性方法各种各样，但它们都有一个共同 点即试图提出一种系统性的方法来评估可能的设计故障的影响。可靠性评价有的对故障率进行详尽的 数学计算，有的则仅是简单列出潜在的故障模式。方法本身仅仅是一种工具，它们得出的一些结果，反 映了同时也受到了输入数据质量以及所采用的假设的局限。如果分析者没有对整个设计功能的全面了 解，那么分析结果就可能是肤浅的，也无法正确地评估或改进可靠性。 可靠性方法分为以下四类来讨论： a）故障模式与影响分析； b）逻辑树分析； c）系统建模； d）可靠性试验。 与其他设计规范一样，在实际应用中，一种方法的结果可作为另一种方法的输人，经过多次选代导 出最终的设计

5.5.2故障模式与影响分析

FMEA常常作为首次可靠性分析活动，以便对设计中的潜在故障有更好的了解。它可局限于定性 分析，但是也可能包括对故障概率进行数值估算的内容，例如关键性分析。 FMEA主要用于： a）未来的试验（如设备鉴定试验）技术规格书，这些试验用于确定系统对FMEA中已鉴别出的特 定故障机理是否具有足够的设计裕度； b）判别“安全"与“非安全"故障，以用于与安全相关的可靠性的定量估计； c）判别重大故障，如果这类故障模式不能在设计中消除，它们就决定了运行试验的频率或维修 间隔； d）估计为达到可靠性目标需要的部件的质量水平（特别是电气系统）； e) 1 鉴别为消除不可接受的故障机理所需进行的设计修改，这类故障可能产生不可接受的安全状 况或运行状况；

在计算系统可靠性和可用性时，要用到联系逻辑和部件的数学描述。根据系统的复杂性以及考虑 因素（如维修或试验）的重要性的不同，而采用不同的方法。常用的两种建模方法是成功/故障状态建模 和马尔可夫建模法。后者在维护活动对总预估具有重要作用时非常有用。对下列应用通常要求使用系 统模型。 a）对各种系统结构的可靠性估计进行比较，以便对初步设计的选择提供参考。但可靠性只是设 计考虑的因素之一；可能由于其他一些因素，最终选取一个具有适当可靠性的（不一定是最佳 可靠性的)初步设计。 b）敏感度分析。用于判定对系统的可靠性有最大影响的部件故障、维护活动、和/或人员可靠性 错误，这些信息可用于考虑采取什么措施，来改善各个部件的可靠性或对修改系统结构提供 指导。 c）估计对系统可靠性有直接影响的定期试验间隔。通过评估试验间隔的变化对预期可靠性的影 响，可在选择试验频率和由试验引人的人员可靠性错误的影响之间得到合适的平衡。 d）分配可靠性目标。对下级子系统或部件的可靠性进行合理的分配，从而达到总的系统可靠性 目标。 e）对预期的系统可靠性是否能满足所分配的目标及能满足到什么程度进行估计。 f 确定各种系统元件、部件（或系统本身）的可靠性验证试验量，以验证是否达到了原定的可靠性 目标

5.5.5.1可靠性试验分类

可靠性试验可分成如下两类： a) 在系统投入运行前，为确认系统可靠性足够而进行的确认试验； b） 在系统投入运行后，为保证高可用性以规定间隔进行的定期试验

5.5.5.2确认试验

试验的目的是要检验所选的部件，是否能够在系统中它所在的位置上达到规定的可靠性要求。 或系统不太昂贵时，做确认试验是一种最直接的方法，这通常需要作大量的试验直到故障发生，

CB/T 9225—2022

对于可靠性极高的系统或部件来说，这种方法就会使试验计划变得不切实际。在有些情况下分析法可 代替确认试验来估计系统或部件的可靠性，在另一些情况下，确认试验则仅是对防止重要故障模式的设 计裕度的确认。当被试部件很大而又相当昂贵时，通常采取分析法，因为这时要通过试验来确定可靠性 的绝对水平是完全不实际的。例如有主变压器或辅助变压器、反应堆停堆系统（包括机械与电气设备） 以及其他大型设备和系统。在这种情况下，故障试验常用于确定重要故障模式的安全裕度（重要故障模 式是由分析法鉴别出来的），而不是去定量确定实际的故障概率。在可行的情况下（如对电气设备）可对 批设备样品在典型条件下进行统计试验从而得到对可靠性的估计。这通常是对那些经数学模型分析 评估为高可靠性系统的子系统或组件进行的。在某些情况下也可利用对类似设备的试验结果或经验， 但要对两者的差别有适当的定量估计

5.5.5.3定期试验

定期试验验证系统及其部件在正常条件下的可运行性，为此而选择的试验间隔满足核电厂的安全 需要是十分必要的。在确定试验间隔时，模拟设备和数字设备有不同的考虑，因为数字设备往往具有自 诊断能力，所以它们的定期试验间隔时间可更长。 用定量可靠性模型来确定初始试验间隔并考虑被测物项的重要性、复杂性及其用途。试验间隔的 长短主要取决于对设备可用性模型的试分析结果，可用性模型反映了预期的与总目标相关的设备工作 时间与故障时间。在此计算中使用了该模型的故障率和现场数据。试验间隔选择过程有助于确保已充 分考虑了被测部件在预期运行条件下的变化趋势、寿命和性能等因素。在役评价有助于确认初始试验 间隔是否合适，或指出由于假设和观察到的分析输人参数之间的不同而需进行修改的必要性。这些修 改不宜与安全系统的设计目标相抵触，并宜符合核电厂的安全要求。在役评价宜根据对试验数据的考 察，确定对频率、型式、复杂性、机理或扰动等因素的改变是否必要和正当。当存在来自运行经验的反馈 数据或系统目标发生了变化.则可能需要修改试验间隔。

TDT 1017-2008 第二次全国土地调查基本农田调查技术规程.pdf6.2.1FMEA分析的目的

FMEA方法是一种基本的分析方法，其主要功能是考虑系统的每一主要部件是如何故障的，以及 故障对系统的影响。FMEA分析的目的是： a）有助于在设计初期选择可能具有高可靠性和高安全性的设计方案； b）确保已考虑了所有可能的故障模式（如瞬态故障，异常故障和参数漂移）及其对系统运行成功 的影响； c)交 列出潜在的故障并确定其影响的大小； d）有助于制订与试验计划、试验检查系统设计有关的初期准则； e）为可靠性和可用性定量分析提供依据； f）提供历史性文件，为以后的现场故障分析以及设计变更提供参考； g）为权衡研究提供输人数据； h）为确定校正行动优先级提供依据；

6.2.2FMEA分析的时机

FMEA是概念设计阶段必不可少的一部分，且宜定期修改以反映在设计或应用上的变化。修改后 的FMEA是设计审查的主要依据。在整个设计过程，从概念选择到最终设计文件形成，特别是在几个 主要节点（概念设计、初步设计、详细设计和设计改进）宜进行FMEA分析

FMEA分析处理的问题

在建高铁瓦斯隧道专项施工方案6.2.4FMEA分析前的准备

准备的深度由系统的复杂程度和分析者的经验所决定。分析前一般需作如下准备。 a） 定义被分析系统及其使命目标。确定系统的范围、组成及其他系统的分界线。确定系统分 的最基本的元件、部件