基于風(fēng)險(xiǎn)的氣動(dòng)閥設(shè)備管理摸索

秦博杰，潘 翔，邱 磊，祝太富，王啟峰

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

1 基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備管理

設(shè)備的大型化、連續(xù)化、自動(dòng)化、智能化決定了設(shè)備的可靠性需要和系統(tǒng)聯(lián)系，設(shè)備的功能喪失造成的損失已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了設(shè)備自身的價(jià)值，用最小的資源消耗保持設(shè)備固有可靠性和安全性的原則已經(jīng)不再適合目前設(shè)備維修管理的發(fā)展要求?；谠O(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的維修，則是兼顧“設(shè)備故障率低”和“設(shè)備功能喪失造成的系統(tǒng)故障后果最小”兩方面因素的邏輯判斷進(jìn)行的，基于設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的維修認(rèn)為，設(shè)備的故障不僅與零部件的老化磨損等有關(guān)，還和設(shè)備的運(yùn)行工況（溫度、壓力、介質(zhì)）、操作、管理等因素有關(guān)，基于設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的維修，其最終目標(biāo)是讓設(shè)備低風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行。這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)包括對(duì)系統(tǒng)的影響及設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)。

基于設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的維修用最佳的維修理念進(jìn)行維修管理，其主要特點(diǎn)有4 個(gè)。

（1）可建立基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備維修管理制度，不僅考慮維修策略、維修任務(wù)的執(zhí)行，同時(shí)也考慮設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集，并用于下一次維修決策依據(jù)支持，基于設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的維修管理是一個(gè)動(dòng)態(tài)的持續(xù)優(yōu)化的過程。

（2）對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果定量。風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的兩個(gè)要素為故障頻率和故障后果，風(fēng)險(xiǎn)判別準(zhǔn)則由設(shè)備管理目標(biāo)決定，故障頻率和故障后果的數(shù)據(jù)來自該設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)，是非?？陀^的，且可以量化的。對(duì)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估建立在設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，并對(duì)故障模式、故障頻率進(jìn)行定義，最終可計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)。

（3）優(yōu)化維修任務(wù)，確定最佳維修周期。根據(jù)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行故障分析并確定維修任務(wù)，維修周期。一般來說，維修任務(wù)主要為：定期潤(rùn)滑、定期清洗、定期更換、定期試驗(yàn)、定期監(jiān)測(cè)等，根據(jù)維修任務(wù)反饋，了解設(shè)備狀態(tài)，判斷設(shè)備可靠性。

（4）需要風(fēng)險(xiǎn)管理和專業(yè)管理的統(tǒng)籌。只有建立完善的設(shè)備維修數(shù)據(jù)、狀態(tài)特征等數(shù)據(jù)庫(kù)并規(guī)范數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)，才能做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和設(shè)備專業(yè)化管理工作。

2 氣動(dòng)閥管理

2.1 氣動(dòng)閥管理現(xiàn)狀

秦山第二核電廠（以下簡(jiǎn)稱“秦二廠”）一共有4 臺(tái)機(jī)組，使用了大量的氣動(dòng)閥門設(shè)備，對(duì)于這些閥門的管理，目前全部設(shè)備均有預(yù)防性項(xiàng)目，項(xiàng)目的內(nèi)容及頻率主要依據(jù)是設(shè)備的維修操作手冊(cè)及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)解體周期大部分為8 年，閥體解體周期約10 年。同時(shí)，根據(jù)秦二廠多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行故障反饋，也將缺陷率較大的設(shè)備縮短最小至2C 解體。

對(duì)于大部分設(shè)備，尤其是閥體部分，解體后發(fā)現(xiàn)設(shè)備一切正常，狀態(tài)十分優(yōu)秀，浪費(fèi)人力、物力。盡管有足夠高頻率的解體項(xiàng)目，但缺乏對(duì)零部件性能的檢查和關(guān)注，如氣動(dòng)閥的彈簧性能，秦二廠現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生過由于彈簧性能下降導(dǎo)致設(shè)備性能下降及故障的案例。

但值得認(rèn)可的是，秦二廠已經(jīng)開展了閥門性能診斷工作，說明對(duì)閥門性能及狀態(tài)有足夠的意識(shí)，但并沒有進(jìn)一步提升管理，沒有建立以時(shí)間軸的記錄，形成連續(xù)的狀態(tài)跟蹤，并加以趨勢(shì)分析，實(shí)現(xiàn)閥門的預(yù)測(cè)性維修。

2.2 基于設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的氣動(dòng)閥分級(jí)

為了便于電廠生產(chǎn)管理及維修資源的合理分配和優(yōu)化利用，確保對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生重要影響的系統(tǒng)、設(shè)備得到充分重視，需要對(duì)氣動(dòng)閥設(shè)備實(shí)行分級(jí)管理。分級(jí)管理中，主要基于能動(dòng)性、高風(fēng)險(xiǎn)及設(shè)備分級(jí)這三點(diǎn)進(jìn)行邏輯判斷。

加大政府宣傳力度，電視、新聞、報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)等媒體深入宣傳國(guó)家糧食政策，報(bào)道耐密型玉米增產(chǎn)典型、高產(chǎn)栽培技術(shù)和增產(chǎn)潛力。良種補(bǔ)貼向耐密型玉米品種傾斜，適當(dāng)增加玉米高產(chǎn)創(chuàng)建示范區(qū)數(shù)量，做好示范觀摩，讓更多農(nóng)民親身體驗(yàn)?zāi)兔苄陀衩椎脑霎a(chǎn)實(shí)效，從而積極主動(dòng)地選擇耐密型玉米品種，改變種植稀植大穗的老習(xí)慣。

（1）能動(dòng)性：定義為當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行其安全重要功能的時(shí)候，必須機(jī)械動(dòng)作。

（2）高風(fēng)險(xiǎn)：由3 部分共同決定，風(fēng)險(xiǎn)增加因子（RIF）、風(fēng)險(xiǎn)減少因子（RDF）及F-V 重要度值，這3 個(gè)參數(shù)，均通過PSA 計(jì)算，如計(jì)算結(jié)果RIF≥2 或RDF≥1.005 或F-V≥0.5%，滿足任意條件，則視為高風(fēng)險(xiǎn)。

（3）設(shè)備分級(jí)：根據(jù)設(shè)備在電站中的作用進(jìn)行分級(jí)，其中關(guān)鍵設(shè)備指對(duì)電站的核安全和機(jī)組發(fā)電具有關(guān)鍵作用的設(shè)備。為進(jìn)一步突出重點(diǎn)，關(guān)鍵設(shè)備又細(xì)分為關(guān)鍵1 級(jí)（CC1）和關(guān)鍵2級(jí)（CC2）。

根據(jù)氣動(dòng)閥對(duì)機(jī)組的影響及作用，分成四類進(jìn)行管理：

1 類氣動(dòng)閥：高風(fēng)險(xiǎn)重要的能動(dòng)型氣動(dòng)閥定義為1 類氣動(dòng)閥。

2 類氣動(dòng)閥：核安全相關(guān)的能動(dòng)閥門但不屬于高風(fēng)險(xiǎn)重要設(shè)備的氣動(dòng)閥定義為2 類氣動(dòng)閥。

3 類氣動(dòng)閥：除1、2 類閥門以外，不承擔(dān)高安全重要相關(guān)功能但是影響電站運(yùn)行（停機(jī)、停堆、降功率）或者對(duì)維修導(dǎo)則功能有重要影響的氣動(dòng)閥，這類閥門定義為3 類氣動(dòng)閥。

4 類氣動(dòng)閥：不屬于以上3 類的氣動(dòng)閥為4 類氣動(dòng)閥。該類氣動(dòng)閥是低安全重要性，同時(shí)對(duì)電站的運(yùn)行沒有十分明顯的潛在影響的閥門。

圖1 氣動(dòng)閥分類流程

2.3 基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備管理策略

（1）風(fēng)險(xiǎn)不同，對(duì)應(yīng)的閥門類別則不同。這就意味著生產(chǎn)管理及維修資源的分配要有側(cè)重，同時(shí)對(duì)優(yōu)化利用有了制定原則。

（2）由于為氣動(dòng)閥門，閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)有橡膠老化件，因此必須有基于橡膠制品壽命的定期解體項(xiàng)目。同時(shí)，還需要制定計(jì)劃，定期檢查氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣密性，以防止密封失效，造成漏氣，影響閥門動(dòng)作。

表1 秦二廠氣動(dòng)閥分類統(tǒng)計(jì)

上述策略針對(duì)的是全部的氣動(dòng)閥。除了以上原則，對(duì)于1 類閥門屬于高風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備，設(shè)備管理策略主要有敏感部件識(shí)別、敏感部件策略緩解、設(shè)備性能診斷等工作；對(duì)于2 類閥門，實(shí)施的策略主要有設(shè)備性能診斷；對(duì)于3 類和4 類閥門，采取糾正性消缺的處理策略，同時(shí)根據(jù)維修歷史決定是否需要進(jìn)行設(shè)備性能診斷工作。

2.4 氣動(dòng)閥設(shè)備維修任務(wù)優(yōu)化

基于風(fēng)險(xiǎn)的維修任務(wù)和周期的設(shè)定，是基于專項(xiàng)管理中的狀態(tài)檢測(cè)來確定的。狀態(tài)檢測(cè)分為性能檢測(cè)和設(shè)備故障歷史數(shù)據(jù)。

2.4.1 性能檢測(cè)在維修任務(wù)優(yōu)化中的作用

根據(jù)氣動(dòng)閥在電廠中的作用、失效后的事故影響進(jìn)行劃分，分別對(duì)不同級(jí)別的氣動(dòng)閥開展不同頻度的在線診斷工作。通過診斷工作，采集設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)作數(shù)據(jù)，輸入閥門管理軟件，通過橫向和縱向比較，得到性能診斷報(bào)告，典型的診斷報(bào)告如圖2 和圖3 所示：由圖2 可以預(yù)判設(shè)備在未來什么階段出現(xiàn)故障，可以在出現(xiàn)故障前及時(shí)借入，實(shí)施維修，選擇最佳的維修時(shí)機(jī)；通過圖3 的批次診斷報(bào)告，可以判斷近期設(shè)備的共性問題，可以進(jìn)行統(tǒng)一排查、處理。查找共性問題。

2.4.2 設(shè)備故障歷史數(shù)據(jù)在維修任務(wù)優(yōu)化中的作用

通過EAM 系統(tǒng)及狀態(tài)報(bào)告系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，在監(jiān)督清單中的設(shè)備如果出現(xiàn)相關(guān)的工作任務(wù)和狀態(tài)報(bào)告，則會(huì)立即進(jìn)行關(guān)聯(lián)、處理。設(shè)備出現(xiàn)異常會(huì)立即通知項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)人需要逐一對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，并給出相應(yīng)合適的糾正行動(dòng)。

2.5 氣動(dòng)閥管理系統(tǒng)

基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備維修管理制度，不僅考慮維修策略、維修任務(wù)的執(zhí)行，同時(shí)也考慮設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集，并用于下一次維修決策依據(jù)支持。只有建立完善的設(shè)備維修數(shù)據(jù)、狀態(tài)特征等數(shù)據(jù)庫(kù)并規(guī)范數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)，才能做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和設(shè)備專業(yè)化管理工作。所以，基于設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的維修管理是一個(gè)動(dòng)態(tài)的持續(xù)優(yōu)化的過程。

圖2 性能趨勢(shì)報(bào)告

圖3 批次診斷閥門數(shù)據(jù)分析報(bào)告

表2 4 個(gè)狀態(tài)色的意義及后續(xù)工作

目前，秦山地區(qū)正在建立ERDB（設(shè)備可靠性管理）平臺(tái)，該平臺(tái)中氣動(dòng)閥專項(xiàng)就是基于風(fēng)險(xiǎn)的氣動(dòng)閥管理。它以設(shè)備專項(xiàng)健康報(bào)告的形式對(duì)建立起管理，并定期發(fā)布評(píng)價(jià)。專項(xiàng)健康報(bào)告基于ERDB 系統(tǒng)進(jìn)行編寫與發(fā)布，對(duì)專項(xiàng)的管理進(jìn)行定期評(píng)估。報(bào)告主要分為兩部分：

（1）一部分為健康概要說明，主要內(nèi)容是對(duì)報(bào)告期內(nèi)的設(shè)備及同行內(nèi)的事件進(jìn)行回顧。要點(diǎn)有：核心指標(biāo)改進(jìn)說明，核心指標(biāo)降級(jí)說明，上期及遺留糾正行動(dòng)完成情況，報(bào)告期內(nèi)狀態(tài)報(bào)告，報(bào)告期內(nèi)預(yù)防性維修及監(jiān)督試驗(yàn)工單延期，報(bào)告期內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備PM延期，報(bào)告期內(nèi)非關(guān)鍵設(shè)備PM 延期，報(bào)告期內(nèi)缺陷工單，報(bào)告期內(nèi)未關(guān)閉的運(yùn)行決策，報(bào)告期內(nèi)重大行業(yè)事件，需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，專項(xiàng)整體健康預(yù)測(cè)等內(nèi)容。這部分內(nèi)容主要通過ERDB 自動(dòng)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)備工程師應(yīng)對(duì)這部分自動(dòng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行審查和確認(rèn)，必要時(shí)進(jìn)行修改或調(diào)整。對(duì)于無法從ERDB 中自動(dòng)獲取的數(shù)據(jù)，由設(shè)備工程師手工收集相關(guān)信息，納入報(bào)告。

（2）另一部分為設(shè)備專項(xiàng)指標(biāo)評(píng)估，采用評(píng)分的模式，對(duì)設(shè)備管理現(xiàn)狀進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估定量。評(píng)估按照四部分執(zhí)行，分別為專項(xiàng)基礎(chǔ)、專項(xiàng)人員、專項(xiàng)實(shí)施和專項(xiàng)設(shè)備4 項(xiàng)，各專項(xiàng)有細(xì)化為各子指標(biāo)并進(jìn)行得分。通過得分的計(jì)算及判斷，通過子指標(biāo)得到4 個(gè)部分的得分及狀態(tài)色，再通過4 項(xiàng)的狀態(tài)色得到整個(gè)專項(xiàng)的狀態(tài)色。狀態(tài)色分為4 種，分別是綠色、白色、黃色和紅色，分別代表的意義及后續(xù)的工作見表2。

根據(jù)各顏色狀態(tài)，分別開發(fā)不同的糾正行動(dòng)，以期望解決各問題，達(dá)到一個(gè)期望目標(biāo)。根據(jù)期望目標(biāo)實(shí)現(xiàn)后對(duì)應(yīng)的狀態(tài)色改變，就叫該顏色的路徑。路徑主要有綠色、白色和黃色路徑。

3 氣動(dòng)閥管理展望

基于風(fēng)險(xiǎn)的氣動(dòng)閥專項(xiàng)管理，首要目標(biāo)是將整體控制在低風(fēng)險(xiǎn)水平的同時(shí)，盡可能降低維修工作。對(duì)于氣動(dòng)閥來說，系統(tǒng)通過長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)跟蹤及不斷的反饋，最終目標(biāo)是對(duì)于工況穩(wěn)定的設(shè)備，取消定期解體工單，僅執(zhí)行定期試驗(yàn)與氣密性檢查，即可替代目前的解體檢查工作，實(shí)現(xiàn)維修資源最大化、維修成本的控制。但是這是一個(gè)長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累過程，需要技術(shù)人員共同長(zhǎng)久的努力。