孤島型650 MW核電機組大修規劃和優化的技術研究

潘春娛，余 迎

（海南核電有限公司，海南??昌江??572733）

孤島型650 MW核電機組大修規劃和優化的技術研究

潘春娛，余 迎

（海南核電有限公司，海南??昌江??572733）

依據中國核電已發布的基于秦山二期M310型機組《標準大修計劃》的工期要求，借鑒中國核電內部核電廠首次大修工期，根據孤島型核電機組投入商業運行即進行調峰運行及周邊核電配套能力差的特點，通過比較研究，提出了孤島型核電機組調峰期內的大修規劃及大修優化措施，為孤島型核電機組大修計劃的制訂提供了充分的參考依據。

孤島型；核電機組；大修；規劃；優化

海南昌江核電站屬于孤島型核電機組，處于小容量的孤網，存在大機小網、先期需進行調峰運行、周邊地區工業和機加工能力受限以及技術支持能力落后等問題，與中國核能電力股份有限公司（簡稱中國核電）已發布的基于秦山二期M310型機組的《標準大修計劃》[1]進行比較，這些條件的存在制約了海南昌江核電站參照參考電站大修計劃執行的可能性。因此，需要根據自身狀況進行機組大修規劃與優化，這不僅對提高孤島型核電機組運行的經濟性有重要意義，也是目前中國核電要求核電廠提升管理、創新工作方式的要求。

目前，海南昌江核電工程已進入調試階段，根據各家運行核電廠的建設經驗，需要在裝料前啟動首次換料大修工作。因此，為了做好首次大修，必須先制定五年大修規劃。

文章以海南昌江核電站的大修規劃和優化為例，根據孤島型核電機組投入商業運行即進行調峰運行及周邊核電配套能力差的特點，通過比較研究，提出了孤島型核電機組調峰期內的大修規劃及大修優化措施，為孤島型核電機組大修計劃的制訂提供了充分的參考依據。

1 五年大修規劃及優化策略

核電廠檢修與常規火電廠相比存在顯著差異，核電廠在燃料燃耗末期需進行換料，因此，核電廠一般利用此機會，根據預防性維修大綱，對部分核電廠的運行設備進行檢查、定期試驗、維修與維護，以確保這些設備在下一個運行周期內能穩定、可靠地運行，保證運行安全與核電廠的經濟性[2]。

海南昌江核電站五年大修規劃及優化通過燃料循環規劃和優化確定了運行五年的大修次數和開始時間；通過關鍵路徑預防性維修項目規劃和優化大致明確五年期間每個循環大修的工期；通過物資優化，對專用工器具的改進，進行合理規劃分布落實，對長周期備件制訂合理采購計劃；通過大修管理、大修技能和大修計劃的優化，根據優化行動項制訂實施計劃，確保優化落實。

1.1 五年大修總體規劃

1.1.1 工期設置

各核電廠商業運行初期，人員實力、周邊核電基礎相對薄弱，首臺機組首次大修工期相對新建核電廠有一定的借鑒意義。同時，海南昌江核電站是以秦山二期1、2號機組為參考電站籌建，設計、設備方面存在一定的可比性。同時，通過將大修項目與各在運核電廠比對，海南昌江核電站歷次大修項目與秦山二期接近，其大修工期設置具有較強的可參考性。

根據秦山二期的大修實踐經驗，首次大修和十年大修一般目標工期為65天左右，五年大修工期一般為50天左右，年度大修工期一般為35～40天左右，綜合考慮海南全島在人力、物資上的劣勢，海南昌江核電站暫定首次大修目標工期為60～65天，五年大修目標工期為50～55天，年度大修目標工期為30～35天，后續隨著人力配置的增強和當地工業水平的發展，對工期再進行修正。

1.1.2 首次大修時間確定

機組首次大修開始時間取決于工程建設進度和首個燃料循環長度。目前，海南昌江核電站1號機組首次大修開始時間按照工程建設工期為60個月，首次燃料循環周期由于調峰方案而無法確定，暫按兩套方案分別規劃。方案一：有效滿功率天（EFPD）按406天計算，考慮第一循環75%FP運行，可以推算出1號機組在2016年6月18日開始首次換料大修；方案二：有效滿功率天按410天計算，考慮第一循環前兩個月75%FP運行，其余滿功率運行，可以推算出1號機組在2016年2月29日開始首次換料大修。如果工程建設進度有變化，根據工程進度順序調整。2號機組首次大修開始時間計算方法相同。

1.1.3 五年大修規劃

（1）調峰方案一的五年大修規劃

第一循環75%FP運行，有效滿功率天按406天計算，推算出海南昌江核電站1號機組2016年6月18日開始首次換料大修；第二循環、第三循環滿功率運行，2018年后進行4.45%富集度18個月換料；大修工期按中核運行推薦的標準，可以推算出時間規劃表。

（2）調峰方案二的五年大修規劃

第一循環75%FP運行，有效滿功率天按410天計算，推算出海南昌江核電站1號機組2016年2月29日開始首次換料大修；第二循環75%FP運行；第三循環滿功率，2018年后進行4.45%富集度18個月換料；大修工期按中核運行推薦的標準，可以推算出時間規劃表。

由于是調峰運行，該規劃以犧牲調峰階段的用電高峰為代價，力爭確保18個月換料大修時間在電網負荷低峰時段，以確保機組有較好的運行經濟性。

1.2 五年大修優化策略

大修優化即在確保核電廠安全性、可靠性、可用性，兼顧經濟性指標條件下，充分吸取同類型核電廠的運行與維修經驗反饋，同時考慮電網對核電廠的要求，通過優化大修計劃，合理布局大修項目，使大修流程優化、工器具優化、人員優化，提高工作效率，縮短大修工期，提高核電廠的經濟效益；其策略是減少糾正性維修活動，增加預防性維修活動，特別是需要開展預防性維修中的預測性維修活動，即以可靠性為中心的維修活動（RCM），解決預防性維修大綱中維修項目與周期不易準確確定的問題。

海南昌江核電站五年大修優化需綜合考慮自身設備特點、海南全島周邊核電產業基礎、首修工期設置、燃料循環時間，并充分借鑒運行核電廠實際經驗；通過梳理重要設備的預防性維修/定期試驗項目，整理出未來五年大修的重要項目，為編排關鍵路徑提供依據。

2 五年大修優化內容研究

海南昌江核電站大修優化參照中國核電發布的基于秦山二期M310型機組的《標準大修計劃》，按其所列的標準窗口節點和工期作為標桿，進行大修工期優化，通過專用工器具、關鍵路徑設備、人員操作技能、管理及計劃優化等手段，盡量達到標準化工期要求。

2.1 大修專用工器具優化

維修設施、工具器有效地支持了維修活動和維修培訓的開展，維修設施的質量直接影響了維修人員維護保養核電廠設備處于最佳待用狀態的能力[3]，經過對大修專用工器具的比較研究，需優化的專用工器具如下：

（1）低壓缸螺栓加熱裝置優化

經比較加熱裝置的性能，目前國內核電廠廣泛使用電加熱棒式加熱裝置，采用電加熱棒將螺栓加熱至300?℃需要40?min；而螺栓高頻感應加熱裝置是一種新型的加熱裝置，將螺栓加熱至300?℃僅需10?min，該裝置不僅成熟可靠，而且大大縮短加熱時間，對檢修工期優化有重要意義，海南昌江核電站計劃用未來的2～3年時間完成工器具優化工作。

（2）應急柴油機工器具優化

經過梳理，海南昌江核電站第5臺應急柴油機隨機工器具中缺少內窺鏡等重要工器具，計劃在首次大修前采購柴油機專用工器具內窺鏡，以滿足大修工器具要求。

（3）SG螺栓拉伸機優化

海南昌江核電站蒸汽發生器（SG）螺栓拉伸機為德國ITH生產，與參考電站秦山二期相比，讀數表與表座由磁力連接改為螺紋連接，拉伸量讀數由人工讀數改為電子讀數，大大提高了設備可用性和檢修效率，工器具的優化，縮短了檢修工期。

（4）裝卸料機優化

大修期間裝卸料操作占用了大修較多時間，裝卸料機的穩定、可靠、高效地運作，對縮短大修工期具有重要作用，而對其常見故障的維修與全水下操作環境配備專用工器具，可以有效縮短維修時間，從而縮短整個大修工期。經過調研與比較，擬配備以下專用工器具：

1）手動脫聯扣工具：主要用于裝卸料機抓具在無法開啟或閉合抓爪時，用于手動操作伸縮套筒中的抓具，完成抓爪的開啟或閉合，保證燃料組件的安全性與可靠性，防止抓具事故發生而拖延時間。

2）小靴幫（單邊、雙邊）：用于燃料裝料過程中輔助燃料組件就位，縮短組件在堆芯就位時間。

3）標尺模型：用于提供抓具和組件高度上的參考，輔助判斷故障，防止造成燃料組件碰撞等事故，提高了裝卸效率。

2.2 長周期備件優化

備品、備件的儲存對核電廠的經濟運行有極其重要的作用，但過度儲存又會造成資源的巨大浪費，怎樣合理地儲存備品、備件是目前整個核電系統面臨的棘手問題。備品、備件的儲備不僅涉及系統設備本身質量，而且涉及系統設備的運行環境、維修、維護水平，因此很難評價備件的儲備量是否合理。針對海南昌江核電站是孤島電站，且周邊工業加工能力不足，環境高溫，臺風多的特點，本次優化研究調研了參考電站備件需求與儲備情況，重點梳理了長生產周期備件的需求量及庫存，由生產處室提出了具體需求時間及需求量，此次共梳理出長周期備件較為合理的儲備項1?772項，在保障機組安全運行的同時，也優化了備件儲備，減少了資源的浪費。

2.3 大修管理優化

（1）承包商管理

提前考慮大修期間的外委項目，將大修外委承包商與日常承包商統籌考慮，擬與承包商簽訂框架協議，提前進行大修人員準備，優化管理。

與此同時，提前啟動大修承包商營地建設規劃。由于孤島型核電機組的特殊地理位置，周邊可利用資源較少，給大修承包商常駐現場帶來不便。提前統籌考慮建安施工單位撤廠與大修承包商進駐進度，綜合對比承包商營地代建方案和自建方案，開展經濟性分析，初步制定承包商營地建設方案。

（2）設備跟蹤

對制造、安裝和運行期間的設備問題進行管理，并定期匯總形成設備遺留問題清單來跟蹤管理。截至目前，除了汽輪機葉片問題外，尚未收到其他部門上報的可能影響大修工期的設備問題。對于汽輪機葉片問題，成立專項小組，制訂專項計劃來進行后續的跟蹤處理。

2.4 大修技能優化

大修工期是否可以有效縮短，不僅與上述優化項目有關，而且還與維修人員技能密切相關，滿足熟練的大修技術要求的維修人員可以有效進行相應維修工作，減少因技能不足而引起的人因失誤，從而縮短大修工期。本次優化根據維修工作負責人的學歷、經歷及技術水平，選派關鍵技術人員前往成熟核電基地技能培訓中心進行技能培訓，主要培訓內容包括PMC實際操作，關鍵儀控系統維修，關鍵泵、閥解體實習，電源系統培訓等，為大修開展提供合格熟練的維修人才。

2.5 預防性維修的優化

1）合理地采用“在線維修”，即在正常運行期間，安排不影響核電廠安全和可用率的維修活動，通過減少大修期間的維修活動，達到縮短大修工期的目的；如果涉及核安全相關的系統和設備，應進行風險分析，分析確認停運這些系統和設備，不會造成核安全水平的下降或仍然滿足運行技術規范要求。

2）應減少整套設備的不可用性，同時盡量執行對整套設備的機械、電氣、儀表等的預防性維修活動。

3）連續幾年按預防性維修實施大綱要求，進行相同的維修活動，將能提高技術熟練程度，減小風險，弱化工作強度。

4）標準更換將減少設備的不可用性和維修隊伍的壓力，但要與增加備用設備的費用綜合考慮。

5）對于因預防性維修產生的費用相對比較昂貴，而不進行預防性維修的設備，只要其故障率能夠控制和/或可接受，或設備不具有重要功能，可對其進行糾正性維修。

3 結束語

大修規劃及優化必須與核電廠中長期規劃的目標一致。要有助于維修管理，并給維修執行者提供幫助，更加有利于提高維修大綱的指標。海南昌江核電站依據孤島小容量電網特點及調峰運行實際情況，充分借鑒國內核電廠首次換料大修計劃及工期，吸取參考電站首次換料大修的經驗，對1號機組首次換料大修及五年調峰運行期內的維修進行了規劃，并對大修計劃的實施進行了優化。為孤島型核電機組大修計劃的制訂及優化提供了決策參考依據，大修規劃的實施也將對孤島型核電機組維修水平的提高起到積極促進作用。

[1]?中國核電《標準大修計劃》管理程序[R]，2013.（China?Nuclear?Power“Standard?Overhaul?Plan”Management?Procedure[R],?2013）

[2]?昝云龍.?核電站生產管理[M].北京:?原子能出版社，2000.（ZAN?Yun-long,?Nuclear?Power?Plant?Production?Management[M].?Beijing:?Atomic?Energy?Press,?2000.）

[3]?世界核電運營者協會.?WANO導則2001-03.核電站維修導則[R]，2002.（WANO.?WANO?Guidance?2001-03.?Guidance?for?Nuclear?Power?Plant?Maintenance[R],?2002.）

The Research of Planning and Optimization of Outage for Isolated Island Type 650 MW Nuclear Power Units

PAN?Chun-yu，YU?Ying
(Hainan?Nuclear?Power?Co.，Ltd.，Changjiang?of?Hainan?Prov.?572733，China)

This?paper?is?according?to?‘Standard?Planning?of?Outage’,?which?is?based?on?the?experience?of?M310?units.?By?learning?form?first?outages?of?CNNP’s?nuclear?power?plants?and?analyzing?disadvantages?in?the?prior?operation?stage?of?isolated?island?type?nuclear?power?units,?this?paper?presents?outages’?planning?and?optimization?measures?for?isolated?island?type?nuclear?power?units.?It?provides?a?reference?to?outages?planning?of?isolated?island?type?nuclear?power?units.

isolated?island；nuclear?power?units；outage；planning；optimization

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TL94

A

1674-1617(2014)02-0177-05

2014-05-15

潘春娛（1975—），女，黑龍江哈爾濱人，工程師，本科，從事核電廠維修計劃管理工作。