（
上）基于COFA 的核电厂设备RCM 分析方法研究 乔真，康澄杰，刘
伟
（中核武汉核电运行技术股份有限公司，湖北武汉
430223）
摘要：在压水堆核电厂采用一种简化的以可靠性为中心的维修方法，即失效后果分析方法。该方法直接从设备着手，强调设备
隐性故障分析，同时简化了分析过程，最终将设备关键度分为4个级别，并根据设备分级结果对关键和重要设备开发合适的预防性维修策略。介绍失效后果分析方法及其在某核电厂的应用。 关键词：
核电厂；失效后果分析；设备分级；潜在关键；预维大纲中图分类号：
TM623.7文献标识码：
B DOI ：
10.16621/jki.issn1001-0599.2021.03.070引言
以可靠性为中心的维修（RCM ）是一套确认哪些设备需要预防性维修（PM ）的逻辑方法，广泛用于航空、工业、能源等领域。
1980年代以来，RCM 方法也经历了不断改进和优化，这些方法虽然在流程上略有区别，但都采取了从系统功能着手，而后分析影响功能实现的重要设备[1]。其流程需要分析人员必须了解各系统
设计原理，熟悉RCM 的分析方法，对分析者专业知识要求高，否用人单位职业健康监护监督管理办法
则不仅不能保证功能分析完整，也容易导致重要设备发生遗漏或重复分析，最终分析效果不理想。后来衍生出多种的简化方法，如
SRCM （精简型以可靠性为中心的维修），SRCM 虽简化了分析流程，但容易忽略一些重要的设备，同时缺少设备的隐性故障分析。本文介绍的失效后果分析（COFA ）方法来自《Reliability Centered
Maintenance-Implementation Made Simple 》校园网规划与设计
，是作者Neil B.Bloom 四十多年航空和核电设备可靠性工作经验的总结，该方法弥补了经典RCM 和SRCM 的不足，更加简单和实用。
1COFA 分析方法介绍
在系统复杂、设备众多的核电厂，设备失效后果是设备管理人员关注的重点。COFA 方法在经典RCM 方法的基础上进行了
引申和改进，按照以设备为中心的理念，从设备功能而不是系统功能着手，分析前视每个设备都同等重要。只要分析每一个设备的功能，也就包含了整个系统的所有功能，不会像其他RCM 方法一样发生遗漏系统的功能。
贝壳董事长RCM 起源于航空业，系统边界和接口在民用航空领域已经存在，航空业这样做只是为了方便分析，将RCM 方法完全照搬到核电行业是不合适的[2]。COFA 从设备开始分析，分析过程中省去耗费精力的系统边界和系统功能分析，可以简化分析流程，提高分析效率。虽然COFA 方法会导致设备分析数
量增加，但相较于费事费力的系统边界和系统功能分析，COFA 方法增加的设备分析工作量微不足道[3]。
COFA 方法强调设备的隐性故障分析，设备隐性故障不会
立即对电厂产生影响，且不易被发现，在叠加其他事件（状态转
换、设备失效等）会导致严重后果。隐性故障的分析有助于发现核电厂的潜在隐患，为隐性故障开发合适的维修策略，可以提高核电厂的安全可靠性。
2COFA 分析流程
2.1设备分级导则
COFA 方法中，确定设备分级原则是关键步骤，COFA 方法
使用单一失效原则，隐性故障发生时不会对系统或电厂立即产生影响，所以需要对隐性故障进行多重失效分析。如果隐性故障导致关键功能丧失，则该设备为潜在关键设备。潜在关键设备和运行到失效的设备都不会对电厂立即产生影响，其本质区别是一个为隐性故障、一个为显性故障。
按照设备失效影响重要程度，对Neil B.Bloom 提出的设备
关键度等级进行适应性修改，以满足试点核电厂设备管理要求，由原来的5级（关键设备、潜在关键设备、法规监管的设备、经济类的设备和运行到失效的设备）调整为4个级别：关键设备（CC ）、重要设备（NC ）和一般设备（RTM ）。单个设备故障即可导致电厂停堆、停机、降功率、功率大幅度波动的设备为关键1级设备，对电厂的核安全和机组发电具有关键作用的设备为关键2级设备[4]。潜在关键设备不满足关键1级条款，划分到关键2级；法规监管设备和经济类设备满足重要设备条款，划分到重要设备。
根据设备运行环境的严酷程度和工作频度的高低，将工作环境分为“严酷（S ）”和“良好（M ）”，工作频度分为“高（H ）”和“低（L ）”。2.2设备分级流程
在确定设备分级导则的前提下，基于COFA 方法的设备分
级流程如图1所示。
（1）设备清单。设备清单由核电厂生产管理系统中导出，包括设备编码、设备名称和设备类型。（2）描述设备所有功能及功能故障。根据系统流程图、设计手册、运行规程等资料，分析设备的所有功能，包括正常运行功能及应急保护功能。COFA 方法只分析能动设备，如泵、风机、电动阀、变送器等，不分析非能动设备，如构筑物、管道、节流孔板、手动阀等。如果设备有历史失效记录或行业经验反馈，则需要进行功能分析。功能故障是设备不能完成其设计功能，并不会对分析提供有价值
信息，COFA 方法中设置功能故障是为了更好地了解分析流程，以及使COFA 方法符合美国机车协会（SAE ）JA1011标准中对RCM 的定义。
（3）功能失效的主要设备失效模式。
设备失效模式为核电设
设备管理与维修2021翼3
（
上）备实际可能发生的主要失效模式。对于设备不太可能发生或概率很小的失效模式不予分析，除非设备失效有历史失效记录或
行业经验反馈，要对此失效模式的适用性进行分析。（4）失效模式显、隐性判断。如果设备的故障
模式是显性的，在发生故障时，主控会有仪表监视或报警，主控操作人员可以轻易发现，或现场操作人员可以通过巡检发现。相反，设备的故障模式为隐性的，设备分级采用单一设备失效，对于隐性故障需要采用多重故障分析，对于一直处于备用的系统、设备，分析其在运行状态时的设备失效。
（5）故障影响判断。故障影响分析包括系统级影响和电厂级影响，系统级失效影响分析是为了更好地确定电厂级影响，最后
根据设备分级导则条款确定设备的关键度。
2.3
PM 开发流程
在核电厂实施RCM 是为了编制或优化设备预防性
维修大纲。根据COFA 方法完成设备分级后，对设备的关键/重要故障模式，需要开发适当的PM 策略，其具体流程如图2所示。
从维修的有效性和费用考虑，在选择维修项目时，首先考虑基于状态的、非侵入式的维修任务，比如故障诊断、状态监测等；在没有实施条件的情况下，再考虑基于时间的定期维修，比如定期解体、更
换、校准等维修任务；对于设备故障模式为隐性故障，应为其制定故障查的维修任务，比如定期试验。如果没有合适的故障查维修策略，需要对设备进行设计变更。维修周期可以依据预防性维修模板（PMT ），结合设备运行状态、厂家建议、行业经验、法规要求等内容进行确定，并在实施过程中不断优化。
3COFA 方法应用实例
COFA 方法已经在国内某核电厂得到成功应用，
通过该方法完成了7个重要工艺系统的设备分级及PM 大纲开发。设备分级结果和PM 大纲优化数据统计，如图3
和图4所示。以凝结水系统的设备为例，对COFA 方法进行具体阐述。
3.1设备分级
凝结水系统示例设备分析见表1。在凝结A 运行时，凝泵A 出口逆止阀（CEX004VL ）卡在开位置，这时不会对凝结水系统和电厂产生影响，只有当凝泵A 切换或跳闸时，备用凝结水泵启动，CEX004VL 拒关，会导致凝结水倒流，除氧器供水不足。CEX004VL 的
拒关失效模式是隐性故障。
3.2PM 大纲开发
针对CEX004VL 的重要
故障模式，列出可能的故障机理，并分配能消除这些故障机理的有效维修任务和维修周期，见表2。在PM 大纲开发过程中，充分利用PMT
，
图2PM
开发流程
图3
设备分级结果统计
图4PM
大纲优化统计
图1设备分级流程
设备管理与维修2021翼3
（
上）表1设备分级示例
设备编码
设备名称设备功能
功能故障
故障模式
显隐性叠加故障系统级影响电厂级影响分级结果关键度
工作环境工作频度CEX004VL
凝泵A 出口逆止阀提供通路不能提供通路拒开显性NA
泵损伤
冗余减少
NC NC
S
L
防止倒流
凝结水倒流
路上有惊慌
拒关
隐性
凝泵A 跳闸泵损伤；安全阀动作除氧器水位低
NC
表2PM 大纲开发过程示例
设备编码
设备名称设备类型设备关键度故障模式
故障机理维修周期维修项目维修任务
CEX004VL
凝泵A 出口逆止阀
逆止阀
NC
拒开
销轴弯曲5C 解体检查检查销轴弯曲度，必要时更换销轴连接件卡涩5C 解体检查检查销轴、摇臂配合情况NC
拒关
销轴弯曲
5C 解体检查检查销轴弯曲度，必要时更换销轴连接件卡涩
5C 解体检查检查销轴、摇臂配合情况密封面异物、损伤5C 解体检查检查，密封面研磨、修复阀板冲蚀、
穿孔、变形5C 解体检查检查阀板是否完好阀板脱落
5C
解体检查
检查、复紧阀板和摇臂连接螺母、连接销，
诺顿2013检查摇臂
可以大幅提高PM 大纲的开发效率。丁晓君天女散花
凝结水系统每3个月有凝结水泵定期切换试验，可以作为
逆止阀故障查的任务，本任务包含在凝结水系统定期试验规程中。最后，对同一设备执行周期相同或相近的维修项目（按执行专业）进行汇总，就完成了CEX004VL 维修策略开发，见表3。
表3CEX004VL 预防性维修
4总结
通过COFA 方法优化核电厂PM 大纲，证实该方法更加简
洁高效，实用性强，体系完整，适用于核电厂设备的RCM 分析。
核电厂关键设备的管理已经得到足够多的重视，潜在关键设备的识别及制定合适的维修策略，可以作为电厂提升可靠性的一
个关键手段。
COFA 方法对软件工具没有要求，如果开发适用的软件平台，把分析流程电子化，集成典型设备的故障模式和预防性维修模板，可以大幅提高工作效率，共享已有的分析成果，同时还可
以实现对COFA 分析成果的动态管理。
参考文献
［1］关高.AP1000核电厂设备可靠性分级方法的特点与应用研究［J ］.核
动力工程，2013，34（6）：88-90.
［2］Neil B援Bloom.Reliability Centered Maintenance -Implementation Made Simple ［M ］.New York ：McGraw-Hill援Inc ，2006.
［3］曾利民，陈建新.基于COFA 分析方法的RCM 维修体系研究［J ］.电
力科学与工程，2015（B03）：20-26.［4］海南核电.设备分级管理EQ-HN-706［Z ］.
〔编辑马世骏〕
设备编码
设备名称维修类型维修任务维修周期
CEX004VL
凝泵A 出口逆止阀
解体检查
止回阀零部件外观检查密封面检查和研磨销轴、摇臂配合情况检查阀瓣螺母开口销更换
5C
