核電廠儀控設(shè)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(shè)備的一個(gè)個(gè)細(xì)小單元，它們既要獨(dú)立、穩(wěn)定地完成自身工作，還需協(xié)同實(shí)現(xiàn)儀控設(shè)備的控制功能，確保核電廠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。因此，針對(duì)電子元器件的質(zhì)量進(jìn)行控制管理工作是十分必要的。本文首先列舉可能對(duì)電子元器件質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素，進(jìn)而詳細(xì)介紹電子元器件質(zhì)量控制措施，以期給予相關(guān)行業(yè)工作者一些幫助。

關(guān)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(guó)未來(lái)能源可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。但由于核電廠核反應(yīng)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(shè)備是保障核電站工作有序進(jìn)行的重要工具，而電子元器件則是儀控設(shè)備的基礎(chǔ)，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(jìn)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(duì)于溫度、濕度和氣壓等一系列指標(biāo)都具有嚴(yán)格要求，當(dāng)環(huán)境溫濕度未超過(guò)電子元器件的承載極限時(shí)，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(guān)聯(lián)，也就是溫濕度越高，設(shè)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(dāng)環(huán)境溫濕度超過(guò)電子元器件承載極限時(shí)，電子元器件可能會(huì)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(duì)電子元器件工作環(huán)境的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，配置合理的溫濕度控制設(shè)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(duì)于儀控設(shè)備的影響主要表現(xiàn)在外部材料絕緣強(qiáng)度、分?jǐn)嗄芰蜏厣齻€(gè)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(jìn)而使外部材料絕緣能力降低，當(dāng)空氣絕緣強(qiáng)度小于電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，空氣被擊穿，電流形成通路，發(fā)生觸電事故。儀控設(shè)備間隙被擊穿使得電壓下降，空氣介質(zhì)開(kāi)關(guān)的滅電弧能力下降，設(shè)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(shè)備散熱速度慢，且海拔越高紫外線越強(qiáng)，紫外線的長(zhǎng)時(shí)間照射對(duì)外部材料與內(nèi)部電子元器件的壽命起到一定影響，為設(shè)備安全穩(wěn)定地運(yùn)行造成障礙。

1.3 出廠質(zhì)量影響

儀控設(shè)備內(nèi)部有許多精密的電路和元器件，任何一個(gè)元器件的故障都可能影響整個(gè)設(shè)備的安全運(yùn)行。相較于西方國(guó)家，我國(guó)儀控設(shè)備制造發(fā)展起步較晚，發(fā)展時(shí)間較短，許多核心技術(shù)尚未攻克，且電子元器件制造廠商有時(shí)候?yàn)橼s進(jìn)度或者追求當(dāng)前經(jīng)濟(jì)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(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，埋下了多種安全隱患。因此在選取電子元器件時(shí)應(yīng)根據(jù)儀控設(shè)備的功能要求和工作環(huán)境，合理選擇元器件的種類(lèi)、規(guī)格?？紤]元器件工作時(shí)的受力情況，確定元器件的極限值，按降額設(shè)計(jì)理念選用合適的元器件

1.4機(jī)械力的影響

儀控設(shè)備在運(yùn)輸途中會(huì)因離心力與沖擊等機(jī)械力產(chǎn)生振動(dòng)，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(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)易造成儀控設(shè)備內(nèi)電子元器件的磨損與松動(dòng)，造成疲勞損壞，甚至發(fā)生嚴(yán)重變形，會(huì)對(duì)設(shè)備后續(xù)運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。對(duì)有觸點(diǎn)的電器元件而言，長(zhǎng)期的振動(dòng)易造成接觸點(diǎn)接觸不良;對(duì)于儀控設(shè)備外殼與底部固定裝置而言，振動(dòng)增大了材料內(nèi)部剪力，如機(jī)械力超過(guò)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(jī)械力的附加還會(huì)增大灰塵進(jìn)入儀控設(shè)備的幾率，降低設(shè)備運(yùn)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(shè)備的特殊性，在針對(duì)儀控設(shè)備的電子元器件的選擇時(shí)，工作人員應(yīng)明確電子元器件選用原則，對(duì)于每類(lèi)電子元器件的使用功能、性能特征、注意事項(xiàng)應(yīng)具備一定的了解，編制電子元器件選購(gòu)目錄，重點(diǎn)關(guān)注電子元器件的質(zhì)量等級(jí)與適用范圍。在對(duì)電子元器件選取時(shí)，考慮的因素不局限于電子元器件對(duì)于儀控設(shè)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(shè)備研發(fā)初期，對(duì)于各類(lèi)電子元器件的選擇方案不盡周詳，在針對(duì)各類(lèi)電子元器件選型時(shí)，僅考慮性能是否滿足要求，對(duì)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(shè)計(jì)方案更新后，電子元器件的選擇也應(yīng)進(jìn)一步完善，為后續(xù)的研發(fā)與生產(chǎn)打好基礎(chǔ)。

2.2 嚴(yán)格分類(lèi)電子元器件質(zhì)量等級(jí)

電子元器件的質(zhì)量等級(jí)是指在電子元器件的制造、檢查、篩選過(guò)程中對(duì)其質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行評(píng)估判定，進(jìn)而確定其質(zhì)量等級(jí)。通常我們用軍級(jí)、工業(yè)級(jí)、民用級(jí)三個(gè)等級(jí)來(lái)定義電子元器件質(zhì)量等級(jí)，但這個(gè)質(zhì)量等級(jí)的判定是從電子元器件的工作環(huán)境溫度角度評(píng)判，但筆者認(rèn)為，電子元器件的質(zhì)量等級(jí)評(píng)定還需參照元器件生產(chǎn)時(shí)所選用的質(zhì)量把控體系與生產(chǎn)工藝，以及檢測(cè)所采用的手段及標(biāo)準(zhǔn)。由于國(guó)外技術(shù)封鎖、國(guó)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(gòu)很多時(shí)候只能依靠本國(guó)廠家生產(chǎn)，因此建議采取二次篩選手段，進(jìn)一步確保電子元器件滿足設(shè)計(jì)的質(zhì)量等級(jí)。

2.3 降低電磁干擾

儀控設(shè)備周?chē)椴茧姶艌?chǎng)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(huì)降低和破壞儀控設(shè)備的靈敏度，且電磁干擾能量也會(huì)對(duì)人體組織器官造成傷害，危害工作人員健康。當(dāng)電子元器件接收大量的電磁能量后可轉(zhuǎn)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(gè)回路的電擊穿。為解決上述問(wèn)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(shè)計(jì)需求的電子元器件;其次對(duì)電磁干擾傳播環(huán)境進(jìn)行控制，在儀控設(shè)備周?chē)鷳?yīng)按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)置間距放置防電磁干擾儀，以達(dá)到清除外部電磁干擾的目的，針對(duì)儀控設(shè)備內(nèi)部元器件間的相互干擾，應(yīng)在部分電子元器件外部涂刷隔離劑。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著用電量的逐漸增加，我國(guó)新建的核電廠也會(huì)逐漸增多，儀控設(shè)備也將大量投入使用，只有在源頭上保證電子元器件的運(yùn)行質(zhì)量，對(duì)生產(chǎn)、檢測(cè)、安裝、使用的每個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施切實(shí)有效的控制，才能保證每個(gè)獨(dú)立的電子元器件的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而確保整個(gè)儀控設(shè)備的安全。目前我國(guó)對(duì)于核電廠儀控設(shè)備的研究尚處于探索階段，許多關(guān)鍵技術(shù)難題尚未得到解決，希望國(guó)家、科研機(jī)構(gòu)能夠投入更大的人力物力進(jìn)行研究，早日實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

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