核電廠儀控設備電子元器件質(zhì)量控制

周文斌

摘要：電子元器件作為組成儀控設備的一個個細小單元，它們既要獨立、穩(wěn)定地完成自身工作，還需協(xié)同實現(xiàn)儀控設備的控制功能，確保核電廠安全穩(wěn)定地運行。因此，針對電子元器件的質(zhì)量進行控制管理工作是十分必要的。本文首先列舉可能對電子元器件質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素，進而詳細介紹電子元器件質(zhì)量控制措施，以期給予相關行業(yè)工作者一些幫助。

關鍵詞：核電廠;電子元器件;電子元器件;質(zhì)量控制

引言：

核電是一種清潔高效低碳的能源，是新能源的重要組成部分，更是我國未來能源可持續(xù)發(fā)展的重要基礎。但由于核電廠核反應發(fā)電、變電、輸電的一系列工作的特殊性，其安全性與穩(wěn)定性尤其重要，儀控設備是保障核電站工作有序進行的重要工具，而電子元器件則是儀控設備的基礎，因此電子元器件的質(zhì)量間接又直接地決定了核電站工作是否能有序進行。

1 電子元器件質(zhì)量影響因素

1.1 溫濕度影響

電子元器件的理想工作環(huán)境對于溫度、濕度和氣壓等一系列指標都具有嚴格要求，當環(huán)境溫濕度未超過電子元器件的承載極限時，電子元器件工作的穩(wěn)定性、安全性與溫濕度呈典型的反線性關聯(lián)，也就是溫濕度越高，設備靈敏度與使用壽命越低，電子元器件內(nèi)外部金屬易被腐蝕，絕緣材料絕緣性下降;當環(huán)境溫濕度超過電子元器件承載極限時，電子元器件可能會出現(xiàn)直接擊穿、斷路等現(xiàn)象。這就要求核電站工作人員對電子元器件工作環(huán)境的溫濕度進行實時監(jiān)控，配置合理的溫濕度控制設備，穩(wěn)定環(huán)境中的溫濕度，為電子元器件創(chuàng)造盡量適宜的工作環(huán)境。

1.2 海拔影響

海拔對于儀控設備的影響主要表現(xiàn)在外部材料絕緣強度、分斷能力和溫升三個方面。海拔的上升意味著氣壓降低，空氣變稀薄，溫度、濕度也隨之下降，進而使外部材料絕緣能力降低，當空氣絕緣強度小于電場強度時，空氣被擊穿，電流形成通路，發(fā)生觸電事故。儀控設備間隙被擊穿使得電壓下降，空氣介質(zhì)開關的滅電弧能力下降，設備的分段可靠性下降。海拔越高空氣介質(zhì)的冷卻效果越差，設備散熱速度慢，且海拔越高紫外線越強，紫外線的長時間照射對外部材料與內(nèi)部電子元器件的壽命起到一定影響，為設備安全穩(wěn)定地運行造成障礙。

1.3 出廠質(zhì)量影響

儀控設備內(nèi)部有許多精密的電路和元器件，任何一個元器件的故障都可能影響整個設備的安全運行。相較于西方國家，我國儀控設備制造發(fā)展起步較晚，發(fā)展時間較短，許多核心技術尚未攻克，且電子元器件制造廠商有時候為趕進度或者追求當前經(jīng)濟效益，往往忽視產(chǎn)品的可靠性，在質(zhì)量監(jiān)督方面缺乏力度，導致產(chǎn)品質(zhì)量不過關，埋下了多種安全隱患。因此在選取電子元器件時應根據(jù)儀控設備的功能要求和工作環(huán)境，合理選擇元器件的種類、規(guī)格。考慮元器件工作時的受力情況，確定元器件的極限值，按降額設計理念選用合適的元器件

1.4機械力的影響

儀控設備在運輸途中會因離心力與沖擊等機械力產(chǎn)生振動，在安裝至核電站后，由于日常工作中的正常使用與碰撞難免會產(chǎn)生振動。振動易造成儀控設備內(nèi)電子元器件的磨損與松動，造成疲勞損壞，甚至發(fā)生嚴重變形，會對設備后續(xù)運行帶來安全隱患。對有觸點的電器元件而言，長期的振動易造成接觸點接觸不良;對于儀控設備外殼與底部固定裝置而言，振動增大了材料內(nèi)部剪力，如機械力超過材料承載范圍，易出現(xiàn)裂縫或斷裂。據(jù)可信數(shù)據(jù)顯示，機械力的附加還會增大灰塵進入儀控設備的幾率，降低設備運行安全性。

2 電子元器件質(zhì)量控制措施

2.1 明確電子元器件選用原則

由于核電站儀控設備的特殊性，在針對儀控設備的電子元器件的選擇時，工作人員應明確電子元器件選用原則，對于每類電子元器件的使用功能、性能特征、注意事項應具備一定的了解，編制電子元器件選購目錄，重點關注電子元器件的質(zhì)量等級與適用范圍。在對電子元器件選取時，考慮的因素不局限于電子元器件對于儀控設備的工作環(huán)境是否適合，質(zhì)量是否可靠，還需考慮電子元器件生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)資質(zhì)與生產(chǎn)能力，能否滿足持續(xù)供貨要求。在核電廠儀控設備研發(fā)初期，對于各類電子元器件的選擇方案不盡周詳，在針對各類電子元器件選型時，僅考慮性能是否滿足要求，對于廠家資質(zhì)與生產(chǎn)能力并未充分考慮，但在每一版新的設計方案更新后，電子元器件的選擇也應進一步完善，為后續(xù)的研發(fā)與生產(chǎn)打好基礎。

2.2 嚴格分類電子元器件質(zhì)量等級

電子元器件的質(zhì)量等級是指在電子元器件的制造、檢查、篩選過程中對其質(zhì)量等級進行評估判定，進而確定其質(zhì)量等級。通常我們用軍級、工業(yè)級、民用級三個等級來定義電子元器件質(zhì)量等級，但這個質(zhì)量等級的判定是從電子元器件的工作環(huán)境溫度角度評判，但筆者認為，電子元器件的質(zhì)量等級評定還需參照元器件生產(chǎn)時所選用的質(zhì)量把控體系與生產(chǎn)工藝，以及檢測所采用的手段及標準。由于國外技術封鎖、國內(nèi)電子元器件生產(chǎn)工藝落后等客觀原因影響，電子元器件的采購很多時候只能依靠本國廠家生產(chǎn)，因此建議采取二次篩選手段，進一步確保電子元器件滿足設計的質(zhì)量等級。

2.3 降低電磁干擾

儀控設備周圍遍布電磁場與電磁波，不僅容易受到外界電磁干擾，內(nèi)部各電子元器件間也存在互相的干擾。電磁干擾會降低和破壞儀控設備的靈敏度，且電磁干擾能量也會對人體組織器官造成傷害，危害工作人員健康。當電子元器件接收大量的電磁能量后可轉換為大電流，在電阻較高的地方，易形成高電壓，造成局部或整個回路的電擊穿。為解決上述問題，可采取如下措施：首先從源頭控制，選擇電磁兼容性能滿足設計需求的電子元器件;其次對電磁干擾傳播環(huán)境進行控制，在儀控設備周圍應按照設計標準及設置間距放置防電磁干擾儀，以達到清除外部電磁干擾的目的，針對儀控設備內(nèi)部元器件間的相互干擾，應在部分電子元器件外部涂刷隔離劑。

3 結語

隨著用電量的逐漸增加，我國新建的核電廠也會逐漸增多，儀控設備也將大量投入使用，只有在源頭上保證電子元器件的運行質(zhì)量，對生產(chǎn)、檢測、安裝、使用的每個環(huán)節(jié)實施切實有效的控制，才能保證每個獨立的電子元器件的穩(wěn)定運行，進而確保整個儀控設備的安全。目前我國對于核電廠儀控設備的研究尚處于探索階段，許多關鍵技術難題尚未得到解決，希望國家、科研機構能夠投入更大的人力物力進行研究，早日實現(xiàn)技術突破。

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