一种核电设备可靠性分析的样本数据生成方法

本发明涉及针对核电站设备自动化管理技术领域，特别涉及一种核电设备可靠性的样本数据生成方法。

背景技术：

目前，核电站设备可靠性数据通过工单系统由人工手动采集，从设备的维修操作工单中计算设备的运行时间，统计故障次数和累计运行时间等，需要消耗较多的人力成本。实时风险监测需要时间相关的设备可靠性参数，就需要详细统计每一个设备寿期内的寿命数据，该数据由设备状态历史记录而来。对于长期积累的设备状态历史及庞大的设备数量需要处理的信息量更加巨大。

核电站数字化仪控系统为设备状态自动采集提供了便利条件，通过设备状态监测系统实时监测设备状态变化，准确记录设备状态变化历史，本

技术实现要素：
基于该历史记录计算不同类型设备的随机截尾样本数据和统计量，计算结果可以用于核电设备时间相关的可靠性数据更新。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于核电设备可靠性分析的样本数据生成方法，该方法利用设备状态历史记录，根据不同的设备状态，统计设备运行寿命数据，生成的样本数据用于设备寿命分布参数估计。

本发明为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：

一种核电设备可靠性分析的样本数据生成方法，该方法包括以下步骤：

s1、根据核电站设备包含的状态类别，将核电设备分为以下三类：

第一类设备为转动有源类设备，第一类设备包含的状态有：运行、备用、维修、故障及试验；

第二类设备为开关阀门类设备，第二类设备包含的状态有：开启、闭合、维修、故障及试验；

第三类设备为无源非能动设备，第三类设备包含的状态有：运行、维修、故障及试验；

s2、分别监测并记录以上三类设备的全部历史状态及状态变更时间。

s3、根据以上三类设备的历史状态及运行变更时间，分别统计从前一次故障/维修状态结束后到后一次故障/维修状态开始前或更新计算时刻，获得这一时间段内的某一状态持续时间，并计算出相应的随机截尾样本数据和统计量。

进一步地，第一类设备的故障样本数据统计从前一次故障/维修状态结束后到下一次故障/维修状态开始前或更新计算时刻这一时间段内，获取运行持续时间，运行持续时间包括运行状态持续时间和试验状态中的试验运行时间。

进一步地，第二种类型设备的故障样本数据统计从前一次故障/维修状态结束后到下一次故障/维修状态开始前或更新计算时刻这一时间段内，获取设备需求可用时间。

进一步地，需求可用时间为两种，第一种为阀门开启/开关断开状态持续时间；第二种为阀门关闭/开关导通状态持续时间。

进一步地，第三种类型设备的故障样本数据统计从一次故障/维修状态结束后到下一次故障/维修状态开始前或更新计算时刻这一时间段内，获取运行状态持续时间。

进一步地，该方法还包括设备需求次数统计：

第一类设备的需求次数统计：需求次数＝备用状态转运行状态次数+运行转备用状态次数+需求失效次数；

第二类设备的需求次数统计：需求次数＝关闭/导通状态转为开启/断开状态次数+开启/断开状态转为或关闭/导通状态次数+需求失效次数；

第三类设备不统计需求失效。

进一步地，该方法还包括统计设备的总运行时间：

第一类设备的运行总时间包括统计时间段内运行状态持续时间和试验状态中的试验运行时间的总时间；

第二类设备的运行总时间包括阀门处于开启、关闭，开关处于断开、导通状态的总时间；

第三类设备的运行总时间为设备处于运行状态的时间总和。

进一步地，所述三类设备的维修状态均包括预防性维修状态和纠正性维修状态，纠正性维修状态出现在故障模式出现之后，设备故障的总修复时间为纠正性维修状态的时间总和。

进一步地，故障模式包括运行失效的故障和需求失效的故障，相应的设备故障的总修复时间包括运行失效的总修复时间和需求失效的总修复时间。

进一步地，运行失效的总修复时间包括运行失效的故障出现后的纠正性维修时间和试验状态中运行试验出现运行失效后的纠正性维修时间的总和；

需求失效的总修复时间包括需求失效的故障出现后的纠正性维修时间和试验状态中运行试验出现需求失效后的纠正性维修时间的总和。

与现有技术相比，本发明的方法将核电站设备按照其包含的状态空间分为三类，从核电站自动状态监测采集的运行历史记录中计算设备寿命样本数据，设备开始运行时间、退出运行时间及故障发生时间都是随机的，因而样本数据为随机截尾数据。本发明按照不同的设备类别，生成用于核电站设备可靠性参数更新的样本数据及统计量。该方法自动生成样本数据，用于设备可靠性参数更新计算，在确保设备运行历史连贯的同时保证参数更新计算的准确性，不会丢失设备寿命数据，减少人因失误，对于核电站设备可靠性评价具有积极的意义。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明实施例中第一类设备的时间状态对应图；

图3为本发明实施例中第二类设备的时间状态对应图；

图4为本发明实施例中第三类设备的时间状态对应图；

图5为本发明另一实施例中第一类设备的时间状态对应图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种核电设备可靠性分析的样本数据生成方法，该方法包括以下步骤：

s1、根据核电站设备包含的状态类别，将核电设备分为以下三类：

第一类设备为转动有源类设备，如泵、风机及电动机等设备，第一类设备包含的状态有：运行、备用、维修、故障及试验；

第二类设备为开关阀门类设备，如电器开关与管道阀门等设备，第二类设备包含的状态有：开启、闭合、维修、故障及试验；

第三类设备为无源非能动设备，如水箱、换热器及电子元器件等设备，第三类设备包含的状态有：运行、维修、故障及试验；

s2、分别监测并记录以上三类设备的全部历史状态及状态变更时间；

s3、根据以上三类设备的历史状态及运行变更时间，分别统计从前一次故障/维修状态结束后到后一次故障/维修状态开始前或更新计算时刻，获得这一时间段内的某一状态持续时间样本数据，并计算出相应的随机截尾样本数据和统计量。如图2至图5所示，分别为实施例中第一类设备、第二类设备和第三类设备时间状态对应图。

优选的，第一类设备、第二类设备和第三类设备的维修状态均包括预防性维修状态和纠正性维修状态，纠正性维修状态出现在故障模式出现之后，设备故障的总修复时间为纠正性维修状态的时间总和。

优选的，第一类设备的故障样本数据统计从前一次故障/维修状态结束后到下一次故障/维修状态开始前或更新计算时刻这一时间段内，获取运行持续时间，运行持续时间包括运行状态持续时间和试验状态中的试验运行时间。第二种类型设备的故障样本数据统计从前一次故障/维修状态结束后到下一次故障/维修状态开始前或更新计算时刻这一时间段内，获取设备需求可用时间。

进一步优选的，需求可用时间为两种，第一种为阀门开启/开关断开状态持续时间；第二种为阀门关闭/开关导通状态持续时间。

具体的，第三种类型设备的故障样本数据统计从一次故障/维修状态结束后到下一次故障/维修状态开始前或更新计算时刻这一时间段内，获取运行状态持续时间。

实施例

a)统计第一类设备的运行时间样本：

如图2所示，从上一次“预防性维修”/“纠正性维修”状态结束开始，到下一次设备“预防性维修”/“故障”状态或到“更新计算时刻”为止，记录处于“运行”状态的时间总和，该时间作为参数估计的样本数据tai，记为样本值(图中t表示时刻)，计算第一类设备的运行时间样本tai：

ta1＝t1-t0，

ta2＝t5-54，

ta3＝在“试验”状态时间段[t7，t8]内设备处于“运行”状态的总时间，

ta4＝t10-t9。

b)统计第二类设备的运行时间样本

如图3所示，从上一次“预防性维修”/“纠正性维修”状态结束开始，到下一次设备“预防性维修”/“故障”状态或到“更新计算时刻”为止，记录处于需求可用状态(包括“阀门开启”/“开关断开”、“阀门关闭”/“开关导通”)的时间总和，该时间作为于参数估计的样本数据tbi，记为样本值，计算第一类设备的运行时间样本tbi：

tb1＝t1-t0，

tb2＝t4-t2，

tb3＝t6-t5。

c)统计第二类设备的阀门开启/开关断开状态持续时间样本

如图4所示，从上一次“预防性维修”/“纠正性维修”状态结束开始，到下一次设备“预防性维修”/“故障”状态或到“更新计算时刻”为止，“阀门开启”/“开关断开”状态的持续时间，记作阀门开启/开关断开状态持续时间样本值tci，以图2中故障模式为“不能保持开”，计算阀门开启/开关断开状态持续时间样本tci：

tc1＝t4-t3，

tc2＝t6-t5。

d)统计第二类设备的阀门关闭/开关导通状态持续时间样本

从上一次“预防性维修”/“纠正性维修”状态结束开始，到下一次设备“预防性维修”/“故障”状态或到“更新计算时刻”为止，“阀门关闭”/“开关导通”状态的持续时间，记为阀门关闭/开关导通状态持续时间样本tdi，以图2中故障模式为“不能保持关”，计算阀门关闭/开关导通状态持续时间样本tdi：

td1＝t1-t0，

td2＝t3-t2。

e)统计第三类设备的运行时间样本

如图4所示，从上一次“预防性维修”/“纠正性维修”状态结束开始，到下一次设备“预防性维修”/“故障”状态或到“更新计算时刻”为止，记录处于“运行”状态的时间总和，该时间作为于参数估计的样本数据tei，记为样本值，计算第三类设备的运行时间样本tei：

te1＝t1-t0，

te2＝t3-t2，

te3＝t5-t4。

该方法还包括设备需求次数统计，计算完成样本数据后，还需要统计设备需求次数等统计量，具体的方法为：1)确定该设备的“设备类所属类别”，指上述设备的分类方法；2)当“变更历史”表中出现该设备状态切换，应当按照如下表映射规则进行“需求次数”计算。

针对不同类型设备进行说明：

第一类设备的需求次数统计：

需求失效既包括备用转为运行时发生的启动失效，又包括运行转为备用时发生的按需停运失效，则：

每当该设备发生备用转运行或运行转备用时，其需求次数刷新并加1；

每当该设备发生故障且故障模式为“需求失效(既包括备用转为运行时发生的启动失效，又包括运行转为备用时发生的按需停运失效)”时，该设备需求次数加1。

因而，第一类设备的需求次数＝备用状态转运行状态次数+运行转备用状态次数+需求失效次数。

第二类设备的需求次数统计：

第二类设备的需求次数包括关闭/导通转为开启/断开需求次数和开启/断开转为关闭/导通需求次数。第二类设备状态包括：阀门关闭/开关导通，阀门开启/开关断开，故障，试验，预防性维修，纠正性维修。

对于第二类设备的关闭/导通转为开启/断开需求次数：

每当该设备关闭/导通状态转为开启/断开状态时，该设备“关闭/导通状态转为开启/断开状态次数”加1；

每当该设备未能按需由关闭/导通状态转为开启/断开状态，即拒开(ro)、过水运行拒开(co)等故障模式发生时，“不能按需开启/断开次数(ro、co等故障模式发生次数)”加1。

因而，第二类设备的关闭/导通转为开启/断开需求次数＝关闭/导通状态转为开启/断开状态次数+不能按需开启/断开次数(ro、co等故障模式发生次数)。

对于第二类设备的开启/断开转为关闭/导通需求次数：

每当该设备开启/断开状态转为或关闭/导通状态时，该设备“开启/断开状态转为或关闭/导通状态次数”加1；

每当该设备未能按需由开启/断开状态转为关闭/导通状态，即拒关(rc)、过水运行拒关(cc)等故障模式发生时，“不能按需关闭/导通次数(rc、cc等故障模式发生次数)”加1。

因而，第二类设备的开启/断开转为关闭/导通需求次数＝开启/断开状态转为关闭/导通状态次数+不能按需关闭/导通次数(rc、cc等故障模式发生次数)。

对于第二类设备的总需求次数：

每当该设备关闭/导通状态转为开启/断开状态时，该设备“关闭/导通状态转为开启/断开状态次数”刷新并加1；

每当该设备开启/断开状态转为或关闭/导通状态时，该设备“开启/断开状态转为或关闭/导通状态次数”刷新并加1；

每当设备未能按需由关闭/导通状态转为开启/断开状态或未能按需由开启/断开状态转为关闭/导通状态，即卡死(cp)等故障模式发生时，“总需求失效次数(cp等故障模式发生次数)”刷新并加1。

因而，第二类设备的总需求次数＝开启/断开状态转为关闭/导通状态次数+关闭/导通状态转为开启/断开状态次数+总需求失效次数(cp等故障模式发生次数)。

第三类设备不统计需求失效。

对本发明方法的进一步优选，还包括统计设备的总运行时间：

第一类设备的运行总时间包括统计时间段内运行状态持续时间和试验状态中的试验运行时间的总时间；

第二类设备的运行总时间包括阀门处于开启、关闭，开关处于断开、导通状态的总时间；

第三类设备的运行总时间为设备处于运行状态的时间总和。

以第一类设备的总运行时间的计算为例说明，如图1所示，第一类设备的运行时间样本为tai及总运行时间ta：

ta1＝t1-t0，

ta2＝t5-54，

ta3＝在“试验”状态时间段[t7，t8]内设备处于“运行”状态的总时间，

ta4＝t10-t9，

ta＝σtai＝ta1+ta2+ta3+ta4。

本发明还可统计核电设备特定故障模式的总修复时间，设备特定故障模式的总修复时间，是设备某一特定故障模式对应的所有处于“纠正性维修”状态的时间总和。

优选的，故障模式包括运行失效的故障和需求失效的故障，相应的设备故障的总修复时间包括运行失效的总修复时间和需求失效的总修复时间。

优选的，运行失效的总修复时间包括运行失效的故障出现后的纠正性维修时间和试验状态中运行试验出现运行失效后的纠正性维修时间的总和；

需求失效的总修复时间包括需求失效的故障出现后的纠正性维修时间和试验状态中运行试验出现需求失效后的纠正性维修时间的总和。

以第一类设备为例，如图5所示，对于第一类设备，其故障模式有2种：运行失效和需求失效，故第一类设备的总修复时间分为“运行失效的总修复时间”和“需求失效的总修复时间”。

第一类设备运行失效的总修复时间的计算如下，以运行失效的修复时间样本tyi及运行失效的总修复时间ty：

ty1＝t5-t4，

ty2＝在“试验”状态时间段[t6，t7]内设备处于“运行”试验时，发生运行失效后进入“纠正性维修”状态的总时间，

ty＝σtyi＝ty1+ty2。

第一类设备需求失效的总修复时间的计算如下，以需求失效的修复时间样本txi及需求失效的总修复时间tx：

tx1＝在“试验”状态时间段[t6，t7]内设备处于“需求”试验时，发生运需求失效后进入“纠正性维修”状态的总时间，

tx2＝t9-t8，

tx＝σtxi＝tx1+tx2。

本发明中的具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。