张劲峰，陆乾杰，吴海燕，钱 锐

（中核核电运行管理有限公司 维修五处，浙江 嘉兴 314300）

0 引言

重水堆机组的数据信息处理主要由电站控制计算机（Digital Control Computer， 以 下 简 称DCC） 完成，由于DCC为20世纪60年代设计，人机交互界面较差，为满足监视需求，其数据由电站显示系统（Plant Display System，以下简称PDS）进行二次收集、处理，最终由投影仪投射在幕布玻璃于主控室显示，该监视画面信息为主控室操纵员监视机组各个数据趋势的最主要手段。

每台重水堆机组主控室配备2台投影仪，每台投影仪内含有2枚灯泡。由于机组需要，2台投影仪需要“24h×365”连续运行，且至少保证一台投影仪可用，设备可靠性与设备可用率要求较高。

由于超长时间的连续运行，近年来投影仪故障时有发生，多次出现过单台，甚至双台投影仪失效、黑屏。由于核电站对投影仪使用的特殊性，国内暂无可参考的措施与维护手段。本文从投影仪的运行环境、技术参数和故障记录入手，分析故障原因，并提出解决方案，提高投影仪的设备可靠性与设备可用率，保障了重水堆机组主控室操纵员对机组趋势信息的有效监控手段。

1 PDS与故障分析

1.1 PDS

PDS的主要功能即为接受DCC的数据，而后将其存储并进行显示。

1.1.1 PDS的工作流程

PDS的主要工作流程为：

1）由网关接口服务器接受DCC的数据。

2）将数据传递至数据处理服务器进行储存及格式处理。

3）由数据服务器将标准格式数据发送至桌面显示节点和投影仪显示节点进行显示。其中：

a）PDS服务器端的主要功能与特点

① 与I/O控制器通讯。

② 支持冗余服务器与后台程序。

③ 实时更新的分布式数据库。

④ 为PDS客户端提供显示数据源及实时报警。

b）PDS客户端的主要功能与特点

① 绘制人机显示界面。

② 处理预设点的输入信号显示。

③ 处理人机接口外设信号。

④ 遵照预设规则显示报警信息。

图1是PDS工作流程示意图。

图1 PDS工作流程图Fig.1 PDS Work procedure

1.1.2 PDS的主要设备

表1为PDS所使用的主要设备。

表1 PDS主要设备表Table 1 PDS’s devices table

1.2 故障分析

1.2.1 故障统计

由重水堆机组历史参数数据库，对2012年1月～2015年4月间PDS产生的故障进行统计，如图2所示。

图2 2012年1月～2015年4月PDS故障统计Fig.2 PDS Troubles summary from Jan 2012 to Apr 2015

由图2可明显看出，系统缺陷主要发生在工控机与投影仪，此两项占据了PDS缺陷总量的90%。

要降低系统缺陷率，提高设备可靠性与设备可用率，则预防性维修工作开展的重点与要点即应为工控机和投影仪。

1.2.2 工控机故障分析

PDS的主要数据存贮格式为“Database.txt”格式，以其中一段为例：

“183, MAINT STN CPU FAN SPEED, MAINT_CPU_FAN_SPD, AI, DCCMAINT, 29, 0, 10000, 0, 0, 10000, 0, 0, 0, 6000, 5800,1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 60, 5, CNST0”。

各个字段所表示的含义见表2。

表2 Database.txt文件的字段含义Table 2 Field meaning of the Database.txt File

由重水堆机组数据库，对工控机相关故障进行统计，总结其主要故障原因为：

1）显示节点计算机系统缓存文件过大，工控机运行效率降低，导致工控机进程终止、工控机死机或停止服务，致使显示画面失效。

2）服务器计算机系统缓存文件过大，工控机运行效率降低，导致工控机进程终止、工控机死机或停止服务，致使系统功能停运。

3）工控机风扇由于积灰过多，导致风扇停运，部件故障。如风扇故障、硬盘故障等，导致工控机宕机。

4）工控机内部硬件，如网卡、硬盘等故障，导致工控机宕机或丧失部分功能，致使部分服务失效。

1.2.3 投影仪故障分析

由重水堆机组数据库，对投影仪相关故障进行统计，总结其主要故障原因为：

1）投影仪超长时间服役，内部部件老化，导致投影仪停运。

2）投影仪灯泡超长时间服役，最终灯泡熄灭或者爆炸，导致投影仪停运。

2 预防性维修策略分析

2.1 工控机的预防性维修策略分析

1）缓存文件过大导致的故障

根据对工控机日志文件与缓存文件的分析，工控机从进入系统工作至出现缓存文件过大报警的最短周期为313 h（约13天）。据此，应每周定期清理缓存文件，保证计算机的空余运行空间与内存。

2）积灰导致的故障

工控机应工作环境要相对洁净、低粉尘，根据环境情况，定期更换风扇滤网。

工控机主要放置在主控室和计算机房：

主控室的粉尘较大，据观察，持续工作6个月后，工控机风扇滤网可见明显积灰，程度可致使工控机冷却进气口空气通量明显减小。

计算机房进气存在空气滤网，且工控机布置于机柜内，机柜亦存在空气滤网，持续工作12个月后，轻微积灰。据此，对分布于主控室的工控机每3个月进行定期清灰工作。

3）硬件设备老化导致的故障

根据该型号工控机的技术资料，其平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure，以下简称MTBF）为50000h（约5.7年）。据此，应每3个大修循环（约6年），对PDS所有工控机进行整体更换。

2.2 投影仪的预防性维修策略分析

投影仪所使用的灯泡寿命为2000h，每台共有2枚灯泡，每24h交替使用，共可维持投影仪工作4000h（166天）。据此，应每5个月对投影仪灯泡进行更换，以满足设备参数要求。

1）硬件设备老化导致的故障

根据该型号投影仪的技术资料，其主要部件MTBF值见表3。

表3 该型号投影仪主要部件的MTBF值Table 3 MTBF values table of PDS’s project parts

据此，应每10个月对表2内所述部件进行定期更换，同时对投影仪整机进行离线整备。

另外，根据该型号投影仪的技术资料，在定期进行维护的前提下，其MTBF值为50000h（约5.7年）。由于投影仪超长时间连续运转，MTBF值会较理论值更短。据此，应每5年对投影仪进行整体更换。

2）灯泡寿命到期导致的故障

灯泡是投影仪的主要耗材，该投影仪使用的灯泡为特定型号。根据投影仪的不同工作模式，其寿命有所区别，具体见表4。

表4 该型号灯泡在投影仪不同工作模式下的寿命Table 4 Life of the bulb in different working modes of the projector

由于主控室操纵员长期直视投影仪画面，过亮的画面会加速视觉疲劳，故将投影仪设置为低亮度，此时选择“经济模式”即可在降低亮度的前提下，提高灯泡的使用周期。此时，每枚灯泡的运行时间可达到2000h。每台投影仪共有2枚灯泡，每24h交替使用，共可维持投影仪工作4000h（约166天）。

据此，每5个月对投影仪灯泡进行定期更换。

同时，为了避免在更换灯泡工作过程中，因操作不当对投影仪造成损坏，编制《电站显示系统投影仪灯泡更换规程》，该规程从：“目的”“适用范围”“定义与缩写”“参考资料”“先决条件”“注意事项”“人力和物资准备”“验收准则”“程序”“附录”和“维修记录”，共11个方面对灯泡的更换工作做出指导，保证更换灯泡工作的规范进行，进而确保投影仪不会因维护工作的进行出现故障。

3 预防性维修方案的制定和实施

3.1 工控机的预防性维修的制定和实施

根据对主要故障的逐一分析，为工控机制定了以下预防性维修项目，见表5。

表5 工控机预防性维修项目Table 5 Workstation prevent maintenance procedures table

表5中的预防性维修项目由2015年1月开始时实施，由重水堆机组数据库，对2012年1月～2020年4月PDS由于工控机原因造成的故障进行统计，如图3所示。

图3 2012年1月～2020年4月工控机故障量统计Fig.3 Workstation troubles summary from Jan 2012 to Apr 2020

根据图3可见，自2015年预防性维修项目实施起，已明显遏制了因工控机老化而导致缺陷增加的趋势，节点计算机和服务器失效有明显下降。

3.2 投影仪的预防性维修的制定和实施

根据对主要故障的逐一分析，为投影仪制定了以下预防性维修项目，见表6。

表6 投影仪预防性维修项目Table 6 Project prevent maintenance procedures table

表6中的预防性维修项目由2016年2月开始时实施，由重水堆机组数据库，对2012年1月～2020年4月PDS由于投影仪原因产生的故障进行统计，如图4所示。

图4 2012年1月～2020年4月 投影仪故障量统计Fig.4 Project troubles summary from Jan 2012 to Apr 2020

由图4可知，自2016年预防性维修项目实施后，有效地避免了投影仪缺陷的发生，至今PDS未发生任何由投影仪本体原因造成的故障。

4 结束语

本文首先针对PDS的主要故障原因进行了分析，找出了主要故障点及其所属设备，确定工作重点；而后对故障多发设备的固有技术参数和实际工作情况进行了综合分析，确定预防性维修策略；最后实施了预防性维修方案，并对实施效果进行了分析，验证了预防性维修策略和预防性维修项目的准确性和有效性，切实提高了设备可靠性与设备可用率，确保重水堆机组主控室操纵员的监视手段稳定可靠。