淺述建安階段運(yùn)行人員參與核電站設(shè)備可靠性分級(jí)的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)

黃錕

摘 要 以INPOAP-913為框架立足項(xiàng)目實(shí)際，定義分級(jí)準(zhǔn)則、劃分分級(jí)維度、識(shí)別關(guān)鍵設(shè)備。運(yùn)行人員作為對(duì)系統(tǒng)、控制、技術(shù)規(guī)格書、運(yùn)行規(guī)程等有一定認(rèn)知和操作經(jīng)驗(yàn)的群體，在項(xiàng)目建安階段參與設(shè)備可靠性分級(jí)管理，識(shí)別關(guān)鍵設(shè)備和分析失效影響，有利于后續(xù)提升機(jī)組運(yùn)營能力。

關(guān)鍵詞 設(shè)備分級(jí);建安階段;生產(chǎn)運(yùn)行

引言

核電站系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)設(shè)備可靠性考量尤為重視。實(shí)際運(yùn)營階段，設(shè)備失效既可能是隨機(jī)失效，也可能是確定性失效，或綜合結(jié)果。核電站對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成顯著影響的關(guān)鍵設(shè)備大約占設(shè)備總量的20%甚至更少。對(duì)這20%的重要設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性、精細(xì)化管理，即可避免大約80%的潛在重大故障發(fā)生[1]。設(shè)備分級(jí)正是一種方法上切實(shí)可行、形式上可廣泛推行的關(guān)鍵設(shè)備識(shí)別方法。

1設(shè)備分級(jí)準(zhǔn)則和應(yīng)用

1.1 設(shè)備分級(jí)準(zhǔn)則

AP系列核電站最關(guān)注的是關(guān)鍵安全功能（次臨界、堆芯冷卻、熱阱、一回路壓力邊界完整性、安全殼完整性、一回路水裝量）。AP-913根據(jù)設(shè)備對(duì)關(guān)鍵功能的影響程度分為CC1、CC2、NC、RTM四個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)再根據(jù)對(duì)機(jī)組的影響范圍和程度，如是否違反設(shè)備可靠性管理大綱、觸發(fā)停堆或?qū)ＴO(shè)、造成機(jī)組負(fù)荷瞬態(tài)等情況再細(xì)分。

1.2 設(shè)備分級(jí)工作思路和注意事項(xiàng)

設(shè)備分級(jí)主體工作，是針對(duì)系統(tǒng)流程圖和設(shè)備信息表中每一個(gè)設(shè)備，評(píng)估設(shè)備功能、設(shè)備失效模式、設(shè)備失效對(duì)系統(tǒng)/機(jī)組的影響，進(jìn)而確定設(shè)備關(guān)鍵度等級(jí)、判定是否為單一敏感設(shè)備，同時(shí)完成環(huán)境等級(jí)、工作頻度的信息分析判定。對(duì)設(shè)計(jì)思想的解讀、識(shí)別功能（設(shè)計(jì)思想）是分級(jí)核心。

2相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)化建議

2.1 關(guān)注同行經(jīng)驗(yàn)反饋并采取糾正行動(dòng)

建安階段可加強(qiáng)對(duì)同類型機(jī)組經(jīng)驗(yàn)反饋的學(xué)習(xí)，以完善自身設(shè)計(jì)和優(yōu)化管理。

2020年初某AP系列機(jī)組主控室通風(fēng)輻射監(jiān)測(cè)儀A氣溶膠通道，因設(shè)備故障滿足兩通道中任一高2，自動(dòng)延時(shí)隔離主控室，專設(shè)觸發(fā)條件。根據(jù)廠家手冊(cè)，該輻射監(jiān)測(cè)儀通道中的塑料閃爍體探測(cè)器和就地處理單元的平均故障間隔時(shí)間均大于50000h，實(shí)際該機(jī)組剛商運(yùn)不到2年。2018年另一AP機(jī)組試驗(yàn)階段，因主控室壓差真實(shí)低延時(shí)觸發(fā)VES（2取1邏輯）。

法規(guī)規(guī)定，導(dǎo)致專設(shè)安全設(shè)施和反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)或手動(dòng)觸發(fā)的事件（預(yù)先安排的這類試驗(yàn)除外）時(shí)應(yīng)該報(bào)告[2]。若因設(shè)備偶發(fā)故障發(fā)生執(zhí)照運(yùn)行事件，對(duì)運(yùn)營隊(duì)伍帶來額外負(fù)擔(dān)，更可能帶來專設(shè)和保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)。建安階段優(yōu)化重要系統(tǒng)設(shè)計(jì)可帶來長期運(yùn)營穩(wěn)定，如VES驅(qū)動(dòng)邏輯優(yōu)化為3取2，提高AP系列設(shè)冷水/廠用水系統(tǒng)冗余度，可降低關(guān)鍵設(shè)備數(shù)量并提高系統(tǒng)和電廠可靠性。

某AP核電廠一臺(tái)備用柴油機(jī)，因螺母裝配力矩不符合要求、螺母強(qiáng)度性能低問題，執(zhí)行季度試驗(yàn)時(shí)油缸連桿打破曲軸箱，潤滑油及高溫水管路破裂，使備用柴油機(jī)失去備用。備用柴油機(jī)屬于STAC（投資保護(hù)的短期可用性控制）規(guī)定的設(shè)備，在模式1至5要求兩臺(tái)中至少一臺(tái)備用柴油機(jī)可用。僅剩一臺(tái)可用對(duì)核島中壓母線可靠性帶來影響。成套設(shè)備在建安階段和調(diào)試前期，業(yè)主單位對(duì)其內(nèi)部細(xì)節(jié)和使用經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足或資料缺失，在進(jìn)行初次設(shè)備分級(jí)時(shí)一般只停留在設(shè)備整體的失效和影響分析，對(duì)部件失效模式的認(rèn)識(shí)存在不足，因此納入同類型機(jī)組的經(jīng)驗(yàn)反饋可避免共因故障、提高初次設(shè)備分級(jí)時(shí)的現(xiàn)實(shí)依據(jù)，防止影響和危害擴(kuò)大。

2.2 三選算法的儀表分級(jí)

三選算法的設(shè)計(jì)使在單一儀表失效情況下，冗余設(shè)置的儀表輸出信號(hào)可信，且可將其隱性失效通過報(bào)警變?yōu)轱@性，將關(guān)鍵設(shè)備變?yōu)榉顷P(guān)鍵設(shè)備，提高可靠性。

凝結(jié)水系統(tǒng)用三選算法輸出的凝結(jié)水流量信號(hào)作為除氧器水位調(diào)節(jié)閥組的一個(gè)調(diào)節(jié)量，三個(gè)流量儀表A/B/C是顯性失效，單一儀表發(fā)生故障會(huì)有報(bào)警且不會(huì)對(duì)凝結(jié)水流量輸出信號(hào)產(chǎn)生影響。僅在兩個(gè)流量儀表同時(shí)發(fā)生完全一致漂表的極限下才會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)真實(shí)發(fā)生偏差，這在實(shí)際中概率極低。

而M310部分儀表控制思路與此不同，如雖其每臺(tái)SG有3個(gè)蒸汽壓力表，但每列的3個(gè)壓力表功能均不同，且大氣釋放閥雖作為核安全相關(guān)設(shè)備，但其僅由一個(gè)壓力表參與控制排放，其余壓力表承擔(dān)諸如蒸汽流量校正、安注與主蒸汽隔離保護(hù)等。所以三選算法的設(shè)計(jì)更合理可靠。

2.3 一次元件的分級(jí)考量

非能動(dòng)的一次元件（節(jié)流孔板等）通過法蘭或焊接成為管道的一部分，一方面其失效概率低且沒有經(jīng)濟(jì)的維修策略預(yù)防失效，另一方面部分一次元件失效則會(huì)引起對(duì)應(yīng)儀表故障。

凝結(jié)水系統(tǒng)三個(gè)差壓式主流量儀表A/B/C共用一次測(cè)量元件，經(jīng)三選算法輸出的信號(hào)參與除氧器液位控制。如一次元件堵塞嚴(yán)重會(huì)使冗余儀表共同失效，液位控制閥組開大，造成閥門開度余量不足;一次元件泄漏也會(huì)造成除氧器液位控制波動(dòng)。所以一次元件斷然直接歸為RTM，長期無人關(guān)注會(huì)增加其服務(wù)的儀表和主設(shè)備控制風(fēng)險(xiǎn)。

3結(jié)束語

嚴(yán)謹(jǐn)合理的設(shè)備可靠性分級(jí)結(jié)果是核電站設(shè)備管理、資源配置開展的重要輸入依據(jù)，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定有序運(yùn)行，也減少了工作量和經(jīng)濟(jì)成本。設(shè)備可靠性分級(jí)后續(xù)還可以應(yīng)用于預(yù)防性維修、糾正性維修、壽期管理、備品備件管理等。

設(shè)備分級(jí)工作起步階段，難免會(huì)存在認(rèn)知和能力、經(jīng)驗(yàn)不足造成的偏差，這也需要我們不斷向同行學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，立足項(xiàng)目實(shí)際調(diào)整分級(jí)依據(jù)、在實(shí)踐中優(yōu)化細(xì)則和界定特例，不斷完善質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 張圣，陳宇，黃立軍，等.基于INPOAP-913框架的核電廠設(shè)備分級(jí)研究[J].設(shè)備管理維修，2014（11）：17-20.

[2] 國家核安全局.核電廠營運(yùn)單位報(bào)告制度：HAF001/02/01[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995.