袁宏 何戈宁 谈国伟 李磊 李焕鸣
摘 要
非能动余热排出系统换热器（PRS换热器）作为非能动余热排出系统中最关键的设备，其工作性能及制造质量对非能动余热排出系统的安全运行有着重要的影响。本文将FMEA 与PRS换热器结合起来，对PRS换热器的重要零件可能出现的失效模式进行归纳总结，结合原因分析了PRS换热器在制造过程中需关注的方向，为后期PRS换热器的制造及设计提供了一定的参考价值。
关键词
换热器;失效分析;结论
中图分类号： TQ051.5 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.044
0 引言
在目前的先进反应堆中，各国都非常强调非能动安全概念，绝大部分先进压水堆都采用了非能动余热排出系统，以期提高反应堆的固有安全性[1-2]。非能动余热排出系统换热器（PRS换热器）作为非能动余热排出系统中最关键的设备，其工作性能及制造质量对非能动余热排出系统的安全运行有着重要的影响。本文将FMEA与PRS换热器结合起来，对PRS换热器的重要零件可能出现的失效模式进行归纳总结，结合原因分析了PRS换热器在制造过程中需关注的方向，为后期PRS换热器的制造及设计提供了一定的参考价值。
1 失效模式+影响分析（FMEA）
FMEA是一种可靠性设计的重要方法。它实际上是FMA（故障模式分析）和FEA（故障影响分析）的组合，简称失效模式与影响分析或潜在失效模式与后果分析[3]。FMEA作为一种策划用作预防措施工具，其主要目的是发现、评价产品/过程中潜在的失效及其后果;找到能够避免或减少潜在失效发生的措施并且不断地完善。能够容易、低成本地对产品或过程进行修改，从而减轻事后修改的危机，并找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施，FMEA流程图见图1。
对于应用于工程上的设备来说，建立一套完整的FMEA尤其重要，其作用之大，不仅可用来确定设备潜在的失效模式及原因，使设備故障在发生之前就得到预测，从源头阻止设备发生故障;还可以作为设备预防保养的标准之一，同时可作为人员培训之用，指导日常工作。
通过对设备失效严重度（S）、发生率（L）进行评价，计算出RR值（风险危机度，RR=S×L），根据RR值的高低，推荐负责方案，最终目的是降低一个或多个等级。对一些严重问题，虽然RR值较小，但同样考虑拯救方案，根据S、L、RR综合考虑，可评估失效模式/原因事件发生以及严重程度。
2 FMEA应用于PRS换热器
2.1 PRS换热器简介
PRS换热器的主要功能是在全厂断电事故叠加辅助给水系统汽动给水泵启动失效的情况下，以一定的冷却速率导出堆芯余热及反应堆冷却剂系统各设备的显热[4]。同时，PRS换热器也构成二回路压力边界的一部分。
2.2 FMEA的应用
FMEA是一种可靠性设计的重要方法，可用作预防措施工具，本文将FMEA应用于PRS换热器，对传热管、封头、管板重要零件进行原因分析，梳理出了PRS换热器可能存在的后果，可为后续设计提供一定的指导。
2.2.1 传热管（见表1）
2.2.2 封头（见表2）
2.2.3 管板（见表3）
3 结论
本文将FMEA应用于PRS换热器，对重要零件可能出现的失效模式进行归纳总结，结合原因分析梳理出了PRS换热器可能存在的后果，为后续制造过程提出了一定的参考措施。同时，由于FMEA是一种动态的过程，可以对知识库进行不断完善，将工程经验与设计结合起来，为设备的后续设计优化改进提供一定的思路及建议。
参考文献
[1]周涛，李精精，琚忠云，黄彦平，肖泽军.非能动自然循环技术的发展与研究[J].核安全，2013，12（03）：32-36.
[2]周科，张丹，魏宗岚，初晓，吴广皓.压水堆核电厂非能动余热排出系统对比研究[J].科技视界，2017（06）：336-337.
[3]质量管理五大工具之三：失效模式和效果分析[J].中国卫生质量管理，2014，21（03）：51.
[4]李峰，刘昌文，吴清，冷贵君，张晓华，鲜麟，赖建永，汤华鹏.华龙一号二次侧非能动余热排出系统功能论证[J].核动力工程，2019，40（S1）：28-31.
