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Assessment of a statistical method for estimating equipment ageing based on operating feedback data


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F. Fradet, O. Elsensohn,
International Workshop on Practical Applications of Age-dependent Reliability Models and Analysis, Fontenay-aux-Roses, 5-6 octobre 2005,
Rapport DSR 86

Type de document > *Rapport/contribution à GT (papier ou CD-Rom), *Congrès/colloque

Mots clés > retour d'expérience d'exploitation, vieillissement

Unité de recherche > IRSN/DSR/SAMS

Auteurs > ELSENSOHN Olivier, FRADET Frédéric

Date de publication > 31/10/2005

Résumé

Evaluation d’une méthode statistique pour estimer le vieillissement d’équipements à partir de données du retour d’expérience

Les tranches les plus anciennes du parc électronucléaire français arrivent à l’échéance importante de leur troisième visite décennale et EDF a indiqué son intention d’en poursuivre l’exploitation jusqu’à au moins 40 ans.
Dans ce cadre, l’autorité de sûreté a demandé que ces troisièmes visites décennales fassent l’objet d’une analyse du vieillissement et de l’obsolescence des matériels.

Cette analyse doit comprendre, en particulier, une évaluation de la suffisance et de la pertinence du programme de maintenance des équipements électriques (instrumentation, actionneurs, contrôle-commande, alimentation électrique) menée par l’exploitant afin de détecter et tenir compte de leur vieillissement.

En effet, du fait de la difficulté qu’il y a à prévoir la durée de vie de ces matériels en se basant uniquement sur des études théoriques de leur comportement, l’exploitant procède principalement à l’évaluation du vieillissement sur la base des taux de défaillance constatés.

Afin d’améliorer sa connaissance des diverses méthodes de suivi et de traitement des taux de défaillance et d’en préciser leur efficacité, l’IRSN a réalisé, en collaboration avec la société NOVATOR, une analyse des défaillances constatées sur certains matériels (disjoncteurs et capteurs).

La méthode qui a été utilisée consiste à calculer un critère statistique basé sur le nombre de fois où le taux de défaillances pendant chaque intervalle de temps retenu est en augmentation par rapport aux autres.

Cette méthode fournit des critères statistiques qui donnent des indications sur la tendance au vieillissement avec un certain niveau de confiance. Ces tendances peuvent servir de base d’analyse dans les études de sûreté relatives au vieillissement.

Du fait de ses caractéristiques intrinsèques, cette méthode permet de :

différencier les taux de défaillances selon l’âge des équipements, prendre en compte les remplacements d’équipements qui ont eu lieu dans le passé, tronquer les données lorsqu’elles sont jugées trop incertaines.
Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence certaines conclusions quant à l’aptitude de cette méthode à détecter de façon précoce le vieillissement des matériels étudiés, ainsi que certaines difficultés de mise en œuvre. Des tendances à la hausse du taux de défaillance d’un certain nombre de groupe d’équipements étudiés ont également pu être mises en évidence.

Bien que le parc électronucléaire français ait la particularité d’avoir été construit par palier, la mise en service des tranches d’un même palier s’est étalée sur une dizaine d’années.

Une des caractéristiques de la méthode utilisée ici, qui permet de différencier le taux de défaillance selon l’âge des équipements, est donc indispensable.
En effet, une méthode qui se baserait uniquement sur le suivi du taux de défaillance sans différencier l’âge des équipements, conduirait à moyenner et à lisser les résultats (en mélangeant des équipements plus ou moins âgés).
De ce fait, la méthode présentée dans cette étude permet vraisemblablement d’aboutir à une bonne évaluation du début de l’apparition des phénomènes de vieillissement.

Cependant, cette méthode nécessite la connaissance détaillée de la vie des équipements (remplacement/modification).
Or, la collecte des informations sur le remplacement des matériels pose des difficultés. En effet, les équipements remplacés peuvent provenir d’autres tranches ou de stocks sans que leur âge soit connu. De plus, le remplacement d’un équipement peut n’être que partiel.

L’âge des équipements a été pris par défaut à partir de la mise en service industrielle des tranches (avec possibilité de réinitialiser l’âge quand l’équipement est remplacé) en l’absence de données complémentaires.
Pour évaluer l’effet de ces imprécisions éventuelles des données, une première évaluation paramétrique de l’effet des dates de remplacement sur les résultats a été menée. Il en ressort que lorsque la population des équipements étudiés est grande et que le nombre de remplacements est petit, la prise en compte du remplacement a peu d’influence.

Enfin, nous avons constaté que le degré de confiance des taux de défaillance calculés est d’autant plus grand que le nombre de données pour chaque tranche d’âge est élevé.
En conséquence, pour analyser une tendance, il s’avère nécessaire de tronquer des données (effets de bord sur la première et dernière périodes d’observation, et d’une façon générale, toutes celles pour lesquelles les taux de défaillances présentent une grande incertitude).

A la suite de cette étude, l’IRSN estime utile d’analyser par cette méthode des jeux de données des équipements en tenant compte des diverses remarques formulées ci-avant et de confronter la méthode à une analyse technologique et qualitative du vieillissement basée sur l’expertise des équipements pour conforter ou infirmer ces résultats purement statistiques.