ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА АЭС Н. Я. Вилков, Ю. В. Крюков, С. В. Блинов, Н. В. Воронина ФГУП «НИТИ им. А. П. Александрова» , Сосновый Бор, Россия
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ n n Метрологический контроль качества технологических физико-химических измерений в реальных условиях эксплуатации энергоблоков АЭС – важный аспект эффективного решения задач оценки текущего состояния ВХР и ранней идентификации аномалий ВХР на АЭС Решение задач эффективного метрологического контроля результатов оперативного анализа водных технологических сред в ВХЛ АЭС требует внедрения системы обеспечения качества измерений, максимально свободной от субъективного мнения эксплуатационного персонала
ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ АЭС n Метрологический контроль в условиях АЭС охватывает следующие виды технологических физико-химических измерений q q n количественный химический анализ (КХА) отбираемых проб технологических сред персоналом водно-химических лабораторий (off line) средства непрерывного анализа в составе измерительных каналов систем автоматизированного химического контроля (on line) Обеспечение метрологического контроля методов и средств физикохимических измерений (МСИ) в условиях АЭС включает: q q q оценку характеристик метрологической пригодности МСИ на стадии принятия решений об их выборе для использования в условиях АЭС; оценку характеристик точности используемых МСИ условиях опытнопромышленной эксплуатации (ОПЭ) на линиях отбора проб анализируемой технологической среды; оценку метрологической пригодности МСИ для решения задачи ранней идентификации аномалий ВХР на АЭС в заданной точке отбора пробы; оценку эксплуатационных факторов влияния на стабильность метрологических характеристик МСИ на основании статистических данных, накопленных персоналом референтных АЭС при проведении ОПЭ; создание программных средств информационной поддержки задач метрологического контроля МСИ при сопровождении их эксплуатации.
ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СРЕДСТВ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВУЮЩИХ АЭС n ОПЭ в условиях действующих энергоблоков АЭС является принятой в мировой практике процедурой получения информации, достаточной по своему объему и качеству для: q q q n n Цель проведения ОПЭ - формирование и обновление перечня МСИ, рекомендуемых эксплуатирующей организацией для использования в системах химического контроля на АЭС Подготовка к ОПЭ включает q q n выбора из числа однотипных по назначению МСИ по критерию цена/качество на основе сравнения действительных значений их метрологических и функциональных характеристик, достигаемых в реальных условиях эксплуатации; корректной оценки реальных функциональных возможностей и надежности МСИ на стадии проектирования систем химического контроля; формирования необходимых и достаточных исходных требований для разработки МСИ, отвечающих условиям эксплуатации на АЭС. разработку Типовой (ПРГ АЭС 140 -К 04) и Рабочих программ и методик (ПМ) испытаний, согласование ПМ с метрологической службой эксплуатирующей организации, надзорными органами, научным руководством, проектными институтами, разработчиками и изготовителями МСИ Реализация Программ ОПЭ – на референтных энергоблоках АЭС, выбранных эксплуатирующей организацией
НОРМАТИВНАЯ БАЗА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ НА АЭС При организации ОПЭ в условиях АЭС и разработке программных средств информационной поддержки метрологического контроля МСИ в настоящей работе учитывались следующие основные нормативные документы: n. Национальные q q q q q ГОСТ 8. 565 -96 «ГСИ. Метрологическое обеспечение эксплуатации атомных станций. Основные положения» ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025 – 2000 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий» , Система стандартов ГОСТ Р ИСО 5725 (1 -6) – 2002 «Точность (правильность и прецизионность)» методов и результатов измерений, МИ 2335 – 2003 «Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа» , РМГ 61 – 2003 «Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки» МИ 1317 -86 «ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров» ГОСТ Р 50779. 40 «Статистические методы. Контрольные карты. Общее руководство и введение» ГОСТ Р 50779. 44 -2001 «Статистические методы. Показатели возможностей процессов. Основные методы расчёта» ГОСТ Р 50779. 22 -2005 (ИСО 2602: 1980) «Статистические методы. Статистическое представление данных. Точечная оценка и доверительный интервал для среднего» ГОСТ Р ИСО 16269 -6 -2005 «Статистические методы. Статистическое представление данных. Определение статистических толерантных интервалов» n. Эксплуатирующей q q организации РД ЭО 0418 -02 «Средства измерительной техники в составе систем химического контроля на атомных станциях. Общие технические требования» АЭС ПРГ-140 К 04 «Средства измерительной техники в составе систем химического контроля на атомных станциях. Опытно-промышленная эксплуатация. Типовая программа и методы испытаний»
ОЦЕНКА МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ПРИГОДНОСТИ МСИ В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ n Метрологическую пригодность МСИ для контроля состояния ВХР в заданной условиями эксплуатации точке отбора пробы целесообразно оценивать по: q q n n n приемлемости действительных метрологических характеристик, оцененных по результатам ОПЭ, для решения задачи обнаружения аномалий ВХР на ранней стадии их развития, приемлемости действительного межкалибровочного интервала испытываемых МСИ для эксплуатации в условиях действующих АЭС. Оценка метрологической пригодности МСИ производится в условиях эксплуатации энергоблока, отвечающих стационарным режимам работы оборудования, влияющего на состояние контролируемых технологических сред в заданной условиями ОПЭ точке отбора пробы Оценку погрешности МСИ допустимо проводить на фрагментах результатов измерений, полученных за временные интервалы, существенно меньшие времени значимого изменения контролируемых физико-химических процессов (обеспечение неизменности условий измерения) Оценка действительного межкалибровочного интервала испытываемых МСИ проводится на основании оценки стабильности характеристик точности для серий измерений в начале и в конце периода ОПЭ.
СХЕМА ОЦЕНКИ ПРИГОДНОСТИ МСИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОБНАРУЖЕНИЯ АНОМАЛИЙ ВХР НА РАННЕЙ СТАДИИ ИХ РАЗВИТИЯ Оценка погрешности МСИ в реальных условиях эксплуатации: 1. Формирование массива для оценки q q удаление из исходной серии результатов измерений единичных резко выделяющихся наблюдений, вызванных сбоями в работе средства измерения или случайной локальной вариацией показателей качества технологических сред; проверку полученной после удаления резко выделяющихся наблюдений последовательности результатов измерений на стационарность с использованием непараметрических критериев серий и инверсий или методов регрессионного анализа. 2. Расчет СКО сформированного массива результатов измерения (оценка погрешности) Оценка пригодности МСИ для ранней идентификации аномалий ВХР: 1. Формирование массива для оценки 2. Оценка границ собственной изменчивости – вариабельности (ГОСТ Р 50779. 44 – 2001) контролируемого процесса при соблюдении технологического регламента в условиях стационарного режима работы оборудования, влияющего на состояние контролируемых технологических сред и оценку значения погрешности метода измерения в заданной точке отбора пробы. 3. Собственно оценка пригодности и эффективности метода измерения в реальных условиях эксплуатации по соотношению оценок погрешности МВИ, вариабельности контролируемого процесса и значения границ допуска на контролируемый показатель качества ВХР, устанавливаемые технологическим регламентом.
ВЫЧИСЛЯЕМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ При оценке погрешности: по исходному массиву результатов измерений соответствующему стационарной случайной реализации контролируемого процесса – x 1, x 2, … , xn вычисляют: xср- значение измеряемой величины, полученное в результате реализации измерительной процедуры в реальных условиях эксплуатации мви - СКО случайной составляющей Для оценки пригодности: по стационарной реализации X 1, X 2, … Xi …, XN целиком расположенной в границах предельных уровней значений контролируемого показателя, нормируемых регламентом на ВХР, при соблюдении технологического регламента в условиях стационарного режима работы оборудования, влияющего на состояние контролируемых технологических сред вычисляют: - центральное значение контролируемого процесса в реальных условиях эксплуатации СКО стационарной реализации – (характеристика собственной изменчивости контролируемого процесса) погрешности результата измерения Z /2 квантиль нормированной нормально распределенной случайной величины при уровне значимости двустороннего критерия - ; YВ(Н) верхняя и нижняя границы собственной изменчивости стационарного процесса.
ФОРМИРОВАНИЕ ЗАКЛЮЧЕНИЯ О ПРИГОДНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ n ПРИГОДНОСТЬ при нормальном законе распределения вероятности случайной составляющей погрешности результатов измерения МСИ пригодны для раннего обнаружения аномалий ВХР при выполнении неравенства: МВИ < XMAX(MIN) – YВ (Н) /4, 133 q. XMAX(MIN) – верхний (нижний) предел допускаемых значений измеряемого показателя качества контролируемой среды по технологическому регламенту. q. YВ(Н) верхняя и нижняя границы собственной изменчивости стационарного процесса n ЭФФЕКТИВНОСТЬ эффективность метода измерения с использованием испытываемого средства для раннего обнаружения аномалий оценивается по формуле: NЭФ = XMAX(MIN) – YВ(Н) /4, 133 МВИ При сравнении эффективности методов измерений с помощью различных средств измерения в сопоставимых условиях, более эффективным для решения задачи раннего обнаружения аномалий ВХР признаётся метод с большим значением коэффициента NЭФ.
АНАЛИЗАТОР ИОНОМЕРНЫЙ p. Na – 205. 1. Фрагмент результатов измерений для оценки погрешности метода измерений в условиях ОПЭ. (Энергоблок ВВЭР– 1000. Точка контроля «Вода за КЭН – 1» второго контура. )
АНАЛИЗАТОР ИОНОМЕРНЫЙ p. Na – 205. 1. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТИ МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ОПЭ. (Энергоблок ВВЭР– 1000. Точка контроля «Вода за КЭН – 1» второго контура. ) Реквизиты исходных массивов Результат проверки результатов измерений исходного массива (время формирования и объём на наличие выбросов. массива) Результат проверки на стационарность на основе статистических критериев. Оценка случайной составляющей погрешности метода измерения; Оценка точности метода измерения в условиях ОПЭ. Массив 1 - 100 измерений с Четыре (4) результата интервалом между измерениями измерения 3 минуты. идентифицированы как грубые выбросы. Величина СКО результатов измерений для массива (1): МВИ. = 0, 006 0, 01 ед. р. Na. Границы абсолютной погрешности метода измерения составляют 0, 02 ед. р. Na. Массив 2 - 100 измерений с Выбросов не обнаружено. Стационарность интервалом между измерениями массивов (1) – (3) 3 минуты. подтверждена по критерию инверсий при уровне значимости 95%. Величина СКО результатов измерений для массива (2): МВИ. = 0, 007 0, 01 ед. р. Na. Границы абсолютной погрешности метода измерения составляют 0, 02 ед. р. Na. Массив 3 - 100 измерений с Выбросов не обнаружено. интервалом между измерениями 3 минуты. Величина СКО результатов измерений для массива (3): МВИ. = 0, 007 0, 01 ед. р. Na. Границы абсолютной погрешности метода измерения составляют 0, 02 ед. р. Na.
АНАЛИЗАТОР ИОНОМЕРНЫЙ p. Na – 205. 1. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ПРИГОДНОСТИ В УСЛОВИЯХ ОПЭ. (Энергоблок ВВЭР– 1000. Точка контроля «Вода за КЭН – 1» второго контура. ) Проводимая процедура Вычисляемая характеристика - обозначение Значение вычисляемой характеристики Примечание Формирование исходного стационарного массива. N – объём исходного массива результатов измерений. 5001 результатов измерений Исходный массив – 5001 результатов измерений с интервалом измерений 3 мин. Удаление выбросов из исходного массива. m – обнаруженное количество выбросов. Выявлено и удалено 80 выбросов, m = 80 80 результатов измерений идентифицированы как грубые выбросы в соответствии с алгоритмом, приведённым в Рабочей программе. Проверялся массив среднесменных значений p. Na (всего 33 значения). Число инверсий А = 341. Количество серий NC – не вычислялось На стационарность проверялся массив «среднесменных» значений показателя p. Na, сформированный из исходного массива после удаления выбросов. Стационарность массива подтверждена по критерию инверсий при уровне значимости 95%. Проверка стационарности Число инверсий – А, массива результатов Количество серий – NC измерений на основе критериев серий и инверсий. Оценка границ собственной изменчивости контролируемого процесса. Верхний и нижний толерантные YВ = 7, 81 ед. р. Na; пределы: YВ и YН соответственно. Yср. YН = 7, 69 ед. р. Na. - центральное значение массива. Yср = 7, 75 ед. р. Na (0, 4 мкг/кг) Оценка погрешности метода Случайная составляющая измерения. погрешности я - ( МВИ). МВИ - не более 0, 01 ед. р. Na Заключение о метрологической пригодности метода измерения. R = 0, 81 (ед. р. Na); = 0, 0413 Оценка эффективности метода измерения Пригодность метода измерений: R = (YН – XMIN), = 4, 133 МВИ Эффективность для раннего обнаружения аномалий ВХР: NЭФ = R/. NЭФ = 20 Значение норм качества для показателя р Na: XMIN ≤ 3 мкг/кг ( ≥ 6, 88 ед. р. Na). Закон распределения случайной погрешности результатов измерений соответствует нормальному виду. МСИ пригодны для раннего обнаружения аномалий ВХР при R > , (0, 8 > 0, 04) При сравнении методов измерения на основе различных СИ в сопоставимых условиях ОПЭ, более эффективным признаётся метод с большим значением NЭФ.
Обеспеченность метрологического контроля программными средствами информационной поддержки персонала Контроль качества КХА в ВХЛ АЭС (измерения off line) Разработан программный комплекс, передан в опытную эксплуатацию на АЭС Контроль качества измерений on line Разработаны алгоритмы и математическое обеспечение Требуется разработка комплекса программ, с учетом опыта ОПЭ на действующих АЭС
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ПЕРСОНАЛА ВХЛ АЭС ИППВХЛ Цели создания: n Автоматизация процедур оперативного контроля качества и подтверждения стабильности качества результатов анализа, получаемых в ВХЛ АЭС, в соответствии с требованиями нормативной базы; n Снижение загруженности персонала ВХЛ при реализации трудоёмких процедур контроля и управления качеством получаемых результатов измерений. n Оптимальное разделении персонала ВХЛ на группы пользователей: управляющий по качеству, администратор, инженер, лаборант.
ФУНКЦИИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ИППВХЛ Администрирование: в интерфейсе администратора реализованы экранные формы формирования и сопровождения перечней с необходимой служебной информацией: q перечень пользователей (список сотрудников ВХЛ, каждый сотрудник приписан к одной из групп пользователей комплекса); q перечень контролируемых показателей качества ВХР, распределённых по точкам контроля; q перечень типов средств измерений; q перечень рабочих мест (помещений ВХЛ и находящихся в них используемых средств измерений); q перечень наименований и значений основных метрологических характеристик используемых методик выполнения измерений (МВИ); q перечень точек контроля (точек пробоотбора); q перечень отградуированных средств измерений и другие. . .
ФУНКЦИИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ИППВХЛ Функции инженера: q q q автоматизированное получение градуировочных характеристик используемых СИ, включая контроль правильности получаемой и стабильности используемой градуировочной характеристики; автоматизированный внутренний оперативный контроль показателей качества результатов анализа, получаемых по МВИ - контроль повторяемости (сходимости); контроль внутрилабораторной прецизионности (воспроизводимости) по рабочим пробам; контроль погрешности на основе метода добавок; контроль погрешности с использованием образцов для оценивания; автоматизированный контроль стабильности результатов оперативного контроля, за определённый период времени, на контрольных картах Шухарта в приведённых единицах.
ФУНКЦИИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ИППВХЛ Функции лаборанта q q q автоматизированный ввод результатов анализа проб технологических сред в базу данных; автоматизированное получение результатов анализа проб технологических сред по градуировочной характеристике; автоматизированный контроль повторяемости рабочих и контрольных проб технологических сред.
ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КХА Эксплуатация программного комплекса в ВХЛ АЭС позволяет персоналу ВХЛ: q систематически проводить процедуры оперативного контроля качества и стабильности качества получаемых результатов анализа; q повысить достоверность обнаружения нарушений ВХР по результатам оперативного химического контроля (достоверность выводов, что выход зарегистрированного значения контролируемого показателя за нормируемые уровни вызван действительным изменением ВХР, а не ошибкой измерительной процедуры); q реализовать на практике требования МИ 2335 – 2003 по периодической переоценке показателей качества используемых МВИ в реальных условиях эксплуатации ВХЛ.
ВЫВОДЫ 1. Для обеспечения эффективного метрологического контроля качества технологических физико-химических измерений в реальных условиях эксплуатации на АЭС на единой нормативной базе разработаны n n 2. 3. программный комплекс информационной поддержки задач контроля качества КХА применительно к условиям организации анализа технологических сред в ВХЛ АЭС методики, алгоритмы и математическое обеспечение задач метрологического контроля МСИ при реализации физико-химических измерений в режиме on line. Эффективность разработанных методических решений и программных средств для решения задач метрологического контроля физико-химических измерений подтверждена результатами опытно-промышленной эксплуатации на действующих АЭС. Полученные результаты работы могут быть использованы в качестве методической основы при разработке средств метрологического обеспечения подсистем химического контроля в составе АСУ ТП действующих и вновь проектируемых АЭС.
Скачать презентацию ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ В
e221813f0def8a924c3745b9e898eb27.ppt