صنعت هسته ای
استانداردهای قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی IEC در صنعت هسته ای
نویسنده: M.S. Grover*1, T. Van Hardeveld, P.Eng.2
ترجمه و تلخیص: جلال راعی
مقدمه
استانداردهای قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی IEC/TC56 به هم مرتبط و مکمل هستند، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. در حالی که جنبه‌های قابلیت نگهداری به طور عمده طی طراحی و نصب اعمال می‌شوند، قابلیت پشتیبانی بیشتر در مرحله بهره‌برداری مرتبط با عوامل خارجی و سن سیستم‌ها و تجهیزات تغییر می‌کند. استانداردهای قابلیت نگهداری و پشتیبانی IEC/TC56 نیز توسط استانداردهای قابلیت اطمینان در فنون قابلیت اطمینان مانند IEC 60812 – تحلیل مدهای وقوع خرابی و اثرات (FMEA) و IEC 61649 – تحلیل Weibull پشتیبانی می‌شوند.
لازم به ذکر است که مجموعه استانداردهای نگهداری و قابلیت پشتیبانی IEC در حال حاضر در دست بررسی و به روز رسانی می‌باشند. استانداردی که به صورت NWI در شکل زیر آورده شده است، New Work Item است و در سال آینده منتشر خواهد شد. استاندارد اصلی برای قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی IEC 60300-3-10 است. اگرچه، در حال حاضر این استاندارد به عنوان یک راهنمای کاربردی برای قابلیت نگهداری عنوان شده است، اما در حال تغییر برای قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی است.
استاندارد IEC 60300-3-10 Ed. 1.0 راهنمای کاربرد – قابلیت نگهداری
این راهنمای کاربرد را می‌توان برای اجرای یک برنامه قابلیت نگهداری که مفهوم، طراحی، تکوین، تدارک، نصب/راه‌اندازی و مراحل در حال خدمت یک سیستم/تجهیز را در بر می‌گیرد، استفاده کرد. این استاندارد در مورد این که چگونه جنبه‌های نگهداری تکالیف باید در نظر گرفته شود تا به قابلیت نگهداری بهینه دست یابد، راهنمایی ارائه می‌دهد. از سایر استانداردهای IEC، به ویژه در سری IEC 60706، به عنوان اسناد مرجع استفاده می‌شود که راهنمایی در مورد چگونگی انجام یک کار خاص ارائه می‌دهد.
استانداردهای متمرکز بر قابلیت نگهداری
استاندارد IEC 60706-2 Ed. 2. قابلیت نگهداری تجهیزات – قسمت 2: الزامات قابلیت نگهداری و مطالعات در مرحله طراحی و تکوین
این بخش از سری استانداردهای IEC 60706 الزامات نگهداری و پارامتر طراحی مرتبط را بررسی می‌کند و جزئیات فعالیت‌های ضروری برای دستیابی به ویژگی‌های نگهداری مورد نیاز و ارتباط آنها با طرح‌ریزی نگهداری را ارائه می‌دهد. این رویکرد کلی در دستیابی به اهداف قابلیت نگهداری را توصیف کرده و نشان می‌دهد که چگونه ویژگی‌های قابلیت نگهداری بایستی در الزامات مدرک یا قرارداد مشخص شود. این استاندارد به قصد راهنمای کاملی در مورد نحوه تعیین یا قرارداد برای نگهداری در نظر گرفته نشده است. هدف آن تعریف محدوده ملاحظات زمانی است که ویژگی‌های قابلیت نگهداری به عنوان الزامات تکوین یا برای کسب یک قلم گنجانده شود.
استاندارد IEC 60706-3 Ed. قابلیت نگهداری تجهیزات – قسمت 3: تأیید، جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها
این بخش از سری استانداردهای IEC 60706 جنبه‌های مختلف تأیید لازم را برای اطمینان از برآورده شدن الزامات نگهداری مشخص شده یک قلم توصیف می‌کند و روش‌ها و شیوه‌های آزمون مناسب را ارائه می‌دهد. این استاندارد همچنین به جمع‌آوری، تحلیل و ارائه داده‌های مربوط به قابلیت نگهداری می‌پردازد، که ممکن است در حین و در پایان طراحی و در طول تولید و بهره‌وری مورد نیاز باشد.
استاندارد IEC 60706-5 Ed 2.0 قابلیت نگهداری تجهیزات -قسمت 5 قابلیت آزمون و آزمون تشخیصی
این بخش از سری IEC 60760 راهنمایی برای در نظر گرفتن اولیه جنبه‌های قابلیت آزمون در طراحی و تکوین ارائه می‌کند و به تعیین روش‌های آزمون مؤثر به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از بهره‌برداری و نگهداری یک قلم کمک می‌کند.
استانداردهای متمرکز بر قابلیت پشتیبانی
استاندارد IEC 60300-3-14 Ed 1.0 راهنمای کاربرد-نگهداری و پشتیبانی از نگهداری
این استاندارد چارچوبی را برای نگهداری و پشتیبانی نگهداری و حداقل شیوه‌های متداول مختلف که باید انجام شود را توصیف می‌کند. به طور کلی، فرایندها و فنون مدیریت مربوط به نگهداری و پشتیبانی نگهداری را تشریح می‌کند که برای دستیابی به قابلیت اعتماد کافی برای برآوردن نیازهای بهره‌برداری مشتری ضروری است. این استاندارد برای قلم‌هایی کاربرد دارد که شامل انواع محصولات، تجهیزات و سیستم‌ها (سخت‌افزار و نرم‌افزارهای مرتبط) می‌شود. بسیاری از این قلم‌ها نیاز به سطح معینی از نگهداری دارند تا اطمینان حاصل شود که وظیفه‌مندی، قابلیت اعتماد، توانمندی، اقتصادی، ایمنی و الزامات مقرراتی آنها محقق می‌شود.
استاندارد IEC 60300-3-16 Ed1.0 راهنمای کاربرد-راهنمایی‌هایی برای مشخصات خدمات پشتیبانی نگهداری
این استاندارد چارچوبی را برای مشخصات خدمات مربوط به پشتیبانی نگهداری محصولات، سیستم‌ها و تجهیزات تشریح می‌کند که در مرحله بهره‌برداری و نگهداری انجام می‌شود. هدف این استاندارد ترسیم طرح کلی توافقنامه‌ها برای خدمات پشتیبانی نگهداری و همچنین راهنمایی‌هایی برای مدیریت و نظارت بر این قراردادها توسط شرکت و تامین خدمات است.
استاندارد IEC 62550 تامین قطعات یدکی (در دست تدوین)
این استاندارد به قصد تشریح الزامات، کاربردها و مسائل مدیریتی مربوط به تامین قطعات یدکی برای پشتیبانی از فعالیت‌های نگهداری و پشتیبانی نگهداری تدوین شده است که تداوم بهره‌برداری محصولات، تجهیزات و سیستم‌ها را برای کاربردهای مورد نظرشان حفظ کند. انتظار می‌رود که طیف گسترده‌ای از تامین کنندگان، صاحبان کارخانه/ تاسیسات، سازمان‌های پشتیبانی نگهداری و غیره استفاده شود.
استانداردهای قابل کاربرد در قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی
استاندارد IEC 60300-3-11 Ed. 1.0 راهنمای کاربرد- نگهداری مبتنی بر قابلیت اطمینان RCM
این راهنمای کاربردی راهنمایی‌هایی را برای تدوین یک برنامه نگهداری پیشگیرانه اولیه برای سازه‌ها، سیستم‌ها، تجهیزات و اجزا با استفاده از فنون تحلیل نگهداری مبتنی بر قابلیت اطمینان (RCM) ارائه می‌کند. تحلیل RCM را می‌توان برای مواردی مانند وسایل نقلیه زمینی، کشتی، نیروگاه‌های هسته‌ای و دیگر نیروگاه‌های برق، هواپیما و غیره که از سازه‌ها و تجهیزات تشکیل شده‌اند، به عنوان مثال، ساختمان، بدنه هواپیما یا بدنه کشتی اعمال کرد. به طور معمول، یک قلم شامل تعدادی از سیستم‌ها و زیرسیستم‌های الکتریکی، مکانیکی، ابزار دقیق یا کنترل می‌شود که می‌توان آنها را به گروه‌های به تدریج کوچک‌تر تقسیم کرد، همانطور که برای مقصود تحلیل لازم است.
استاندارد IEC 60300-3-12 Ed. 2.0 راهنمای کاربرد-پشتیبانی لجستیک یکپارچه
این استاندارد یک راهنمای کاربرد برای ایجاد یک سیستم مدیریت پشتیبانی لجستیک (ILS) است. مقصود از تدوین این استاندارد استفاده توسط طیف گسترده‌ای از تامین کنندگان از جمله شرکت‌های بزرگ و کوچک است که مایل به ارائه یک کالای رقابتی و با کیفیت هستند که برای خریدار و تامین کننده برای چرخه عمر کامل کالا بهینه شده است. همچنین شامل شیوه‌های متداول و تحلیل داده‌های لجستیکی است که با ILS مرتبط هستند.
قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی در نیروگاه‌های هسته‌ای
نیاز به قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی [7، 8، 9، 10 و 13]
نیاز به قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی در نیروگاه‌های برق هسته‌ای به این دلیل است که سازه‌ها، سیستم‌ها یا اجزاء/تجهیزات خراب می‌شوند (به دلیل محدودیت حداکثر قابلیت اطمینانی که می‌توان از نظر اقتصادی برای آنها به دست آورد) و نیاز به نگهداری اصلاحی یا نگهداری پیشگیرانه دارند. طیف وسیعی از فعالیت‌های نگهداری شامل نظارت، بازرسی، آزمون، ارزیابی، کالیبراسیون، سرویس، اورهال، تعمیر و جایگزینی است. در فرآیند طراحی باید گام‌هایی برداشته شود تا سیستم‌ها و تجهیزاتی طراحی شوند تا قابلیت اطمینان، قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی بهبود یافته و در نتیجه آمادگی بالا باشد.
قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی معمولاً به عنوان یک شریک در الزامات قابلیت اطمینان، آمادگی و نگهداری (RAM) در برنامه های RAM در نظر گرفته شده است که توسط شرکت‌های هسته‌ای در طراحی نیروگاه‌های هسته‌ای در آمریکای شمالی به کار گرفته شده است. درک رو به رشدی وجود دارد که قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی به خودی خود نیاز به توجه دارند. دلیل این امر به رسمیت شناخته شدن در صنعت برق بوده است که بسیاری از هزینه‌های بالای مرتبط با فعالیت‌های نگهداری و از کار افتادن کارخانه، ناشی از قابلیت نگهداری و پشتیبانی ناکافی است. به عنوان مثال، هزینه جایگزینی انرژی به دلیل از کار افتادن یک واحد هسته‌ای به اندازه یک واحد پیکرینگ[1] (~515 مگاوات) در انتاریو می‌تواند به راحتی به 1 میلیون دلار در روز نزدیک شود. علاوه بر هزینه‌های انرژی جایگزین، هزینه‌های مربوط به حفظ ذخیره سیستم (هزینه‌های ذخیره سیستم) و فعالیت‌های نگهداری (کار نگهداری، تدارکات، مواد، قطعات یدکی و غیره) وجود دارد. علاوه بر این، آژانس‌های نظارتی نیز در حال تعریف نیازها برای برنامه‌های نگهداری هستند [6].
[1]– Pickering
بهبود قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی
از بررسی تجربیات گذشته واضح است که قطعی نیروگاه به دلیل ویژگی‌های فقر نگهداری ایجاد یا طولانی شده است، و سیستم‌های ایمنی به دلیل خطاهای نگهداری مختل شده یا موقتاً غیرفعال شده‌اند. صدمات به دلیل نگرانی طراحی ناکافی برای ویژگی‌های ایمنی کارکنان برای رسیدگی به ایمنی متعارف و تشعشع رخ داده است و بهره وری کارکنان نگهداری در نتیجه توجه ناکافی به الزامات قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی مختل شده است. برخی از نگرانی‌های کلیدی شناسایی شده توسط کاربرها و نگهبانان نیروگاه عبارتند از:
- طراحی ناکافی سیستم / تجهیزات؛
- دسترسی ناکافی به تجهیزات؛
- فضای جداسازی و چیدمان ناکافی؛
- امکانات بالابر ناکافی؛
- مشکلات انزوا؛
- محیط کار سخت؛
- برق، نور، و خدمات تهویه ناکافی؛ و
- نیاز به مهارت / قدرت کارکنان بالا [10، 11، 13].
علاوه بر این، توجه بسیار کمی برای تسهیل کارهای مربوط به نوسازی نیروگاه/تمدید عمر در نظر گرفته شد و در نتیجه باعث توقف طولانی‌تر نوسازی با هزینه‌های بالاتر می‌شود. درصد زیادی از دوز تابش نیروگاه طی نگهداری کارخانه صرف می‌شود. بنابراین بدیهی است که با بهبود قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی تاسیسات، سیستم‌ها و اجزای نیروگاه، ایمنی، آمادگی و بهره‌وری متعارف و تشعشع نیروگاه افزایش می‌یابد.
برنامه مدیریت چرخه عمر (LCM)
در سال‌های گذشته، شرکت‌های آب و برق در آمریکای شمالی تاکید خود را به مدیریت سن/کهنگی نیروگاه‌های هسته‌ای فعلی، اجرای برنامه‌های مدیریت چرخه عمر و عمردهی نیروگاه‌ها برای 20 تا 30 سال دیگر تغییر یافته داده‌اند. به منظور دستیابی به این اهداف، شرکت‌ها طرح‌های قابلیت اطمینان و نگهداری بلند مدت یا برای سازه‌ها، سیستم‌ها و اجزای بحرانی(SSC) -به اصطلاح برنامه‌های مدیریت چرخه عمر (LCM) ایجاد کرده‌اند. LCM شامل روش‌شناسی سیستماتیک برای درک اثرات سن و اطمینان از آشکارسازی و کاهش آن است. این یک طرح بلند مدت برای نگهداری پیشگیرانه، جایگزینی، بازسازی، و/یا طراحی دوباره SSC است که برای ایمنی و قابلیت اطمینان تولید و بهینه ساختن هزینه‌های چرخه عمر مهم است. برای نیروگاه‌های موجود، چنین طرح‌هایی باید در محدوده فضا، مسیریابی و سایر محدودیت‌ها قرار گیرند. فنونی از قبیل نگهداری مبتنی بر قابلیت اطمینان (RCM) برای تسهیل دستیابی به اهداف LCM استفاده می‌شود[12]. برخی از سازمان های طراحی نیروگاه هسته‌ای از فرایندهای مانند COMS (قابلیت ساخت، عملکرد، قابلیت نگهداری و ایمنی) در اصلاح نیروگاه یا فرایندهای پس-پیش، استفاده می‌کنند، اگرچه سطح سخت‌گیری اعمال شده باید بیشتر بهبود یابد. بدیهی است که اگر نیروگاه با قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی ساخته شده باشد، می‌توان به اهداف گسترش چرخه عمر نیروگاه به طور نسبتا موثری دست یافت.
نسل جدید نیروگاه‌های هسته‌ای برای دستیابی به عمر نیروگاه هدف 60 سال (در مقایسه با 30 سالی که در ابتدا برای نیروگاه های موجود در نظر گرفته شده بود) با ضریب ظرفیت طول عمر 90% و نرخ خاموشی اجباری ~ 1.5% طراحی شده است. (50٪ از دومی ممکن است به سیستم تامین بخار هسته‌ای نسبت داده شود). اینها اهداف نسبتاً تهاجمی هستند و بدون تلاش عمدی و سیستماتیک برای بهبود قابلیت اطمینان، قابلیت نگهداری و پشتیبانی SSCهای حیاتی (به عنوان مثال، نقاط آسیب پذیری منفرد) قابل دستیابی نیستند.
به طور خلاصه، هزینه‌های عدم آمادگی و نگهداری، انگیزه بزرگی برای بهبود قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی نیروگاه است. ایمنی کارگران، تشعشعات و محیط‌زیست نیز با قابلیت نگهداری و پشتیبانی بهتر بهبود می‌یابد، زیرا این امر بدیهی است که تجهیزاتی که به راحتی قابل نگهداری هستند، نیروگاه‌های ایمن‌تری را با حوادث کمتر و کاهش دوز تشعشع برای کارگران تولید می‌کنند.
استانداردهای IEC و قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی نیروگاه هسته ای
چندین موضوع از موارد ذکر شده در بالا را می‌توان با پیروی از یک رویکرد منظم و سیستماتیک مورد توجه قرار داد که در استانداردهای IEC برای رسیدگی به قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی پرداخته شده است. همانطور که قبلا ذکر شد، استاندارد اصلی IEC در مورد قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی، IEC 60300-3-10 راهنمایی‌هایی را در مورد اجرای برنامه قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی در مراحل مختلف چرخه عمر نیروگاه‌های هسته‌ای و SSC های آن ارائه می‌دهد. تکالیفی مانند بازنگری تجربیات گذشته، تعریف مفهوم نگهداری، شناسایی و تخصیص الزامات قابلیت نگهداری، تعریف چیدمان نیروگاه و سیستم‌ها، مشخص کردن الزامات قابلیت نگهداری و قابلیت پشتیبانی در تهیه تجهیزات و قطعات، تدوین طرح منابع پشتیبانی نگهداری، طرح‌های آموزش کارکنان نگهداری و غیره را مشخص می‌کند، و راهنمایی در مورد نحوه اجرای آنها ارائه می‌دهد. استانداردهای IEC 60706-2،IEC 60706-3 و IEC 60706-5 بیشتر گسترش می‌یابند و راهنمایی‌هایی را برای انجام برخی از وظایف در طراحی و در مراحل بعدی برای دستیابی به قابلیت نگهداری بهینه ارائه می‌دهند. به طور مشابه، استاندارد IEC 60300-3-14 می‌تواند به شناسایی نیروگاه‌های برق هسته‌ای کمک کنند و فرایندها و فنون مدیریت SSCs آنها که می‌توانند به طور مؤثر و کارآمدی نیازهای عملیاتی نیروگاه و SSCهای آن را برآورده کنند و در عین حال هرگونه الزامات نظارتی را نیز برآورده کنند. اگر کاربر نیروگاه هسته‌ای تصمیم به قرارداد خدمات پشتیبانی نگهداری برای قطعات اصلی تجهیزات کند، استاندارد IEC 60300-3-16 می‌تواند برای تدوین و نظارت بر قرارداد خدمات استفاده شود. به طور مشابه، IEC 62550 ممکن است برای حمایت از تعیین الزامات تامین قطعات یدکی و بهینه سازی موجودی قطعات یدکی استفاده شود. IEC 60300-3-11 بر فن نگهداری مبتنی بر قابلیت اطمینان (RCM) متمرکز شده است. می‌توان از آن برای انجام تحلیل RCM روی سیستم‌ها و تجهیزات نیروگاه هسته‌ای برای تعیین سیستماتیک وظایف و توالی‌های نگهداری مربوطه بر اساس احتمال و عواقب وقوع‌خرابی استفاده کرد. استاندارد IEC 60300-3-12 با پشتیبانی لجستیک یکپارچه (ILS) سروکار دارد، که یک فرآیند مدیریتی و فنی است که از طریق آن ملاحظات قابلیت پشتیبانی و پشتیبانی لجستیک در طراحی یک سیستم یا تجهیز یکپارچه شده و در طول چرخه عمر آن در نظر گرفته می‌شود. برای سیستم‌ها و تجهیزات نیروگاه هسته‌ای، فرآیند ILS می‌تواند به‌منظور طرح‌ریزی، کسب، آزمودن، و ارائه به موقع و مقرون‌به‌صرفه تمام عناصر پشتیبانی لجستیکی مورد استفاده قرار گیرد. تامین کننده تجهیزات و مالک نیروگاه هر دو از طریق بهینه‌سازی چرخه عمر کامل تجهیزات از این فرآیند بهره‌مند می‌شوند.
مطالب بیشتر
