核電站主線計劃編制過程分析及優化

趙京京

摘 要：當今，隨著2011年日本福島核電站核事故的發生，世界核電的發展越發趨向于保證核安全。某核電站有著“90-30-00”的遠景規劃，其中“30”是指實現大修工期控制在30天內的管理目標。現在某核電站的兩臺機組自商運以來成功實施了十余次次大修，圍繞“30”目標，從大修計劃編制過程研究出發，結合電站自身的大修優化實踐，提出大修工期優化方面的建議和改進措施，為進一步的推動大修工期的縮短提供依據。

關鍵詞：大修檢修窗口 關鍵路徑 工期優化 建議和改進措施

中圖分類號：F426 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（a）-0206-02當今，隨著2011年日本福島核電站核事故的發生，世界核電的發展越發趨向于保證核安全。那么在安全的前提下，提高核電站的經濟效益就取決于電站的能力因子，而提高能力因子就必須提高大修管理水平，大修的質量將直接影響到電站機組的安全性和經濟性。

大修工期的優化與縮短是目前世界各核電站所追求的目標，而這一切的優化都要從大修的源頭—計劃編制開始。

1 核電站大修計劃簡介

一般大修計劃分為以下的三級實施控制。

1.1 一級計劃（里程碑節點計劃）

大修總工期來自于各個檢修里程碑窗口之和，里程碑節點計劃是大的框架計劃，它給出了大修關鍵工作窗口起始點。

1.2 二級計劃（關鍵路徑計劃）

關鍵路徑計劃主要給出大修重大項目、潛在影響大修的工作，大修中各個檢修時間窗口起始點、大修各項工作間的邏輯關系、為大修三級計劃的編制確定相應的窗口。

1.3 三級計劃（主線計劃和項目計劃）

大修三級計劃根據大修二級計劃進行編制。大修三級計劃主要包括大修主線計劃和大修項目計劃。

大修主線計劃目的是讓計劃的執行部門清楚、迅速地了解到本部門即將要開始的工作，同時對邏輯關聯很強的主要大修工作給出前后關系限制，是指導具體大修工作執行時間窗口的總體性計劃。

2 大修計劃的編制過程及分析

某核電站年度大修關鍵路徑分為12個檢修里程碑窗口：M0解列、M1進入正常冷停堆、M2進入維修冷停堆、M3反應堆開蓋結束、M4堆芯倒料開始、M5堆芯倒料結束、M6反應堆扣蓋結束、M7離開維修冷停堆、M8離開正常冷停堆、M9進入熱態、M10臨界、M11并網。

所謂關鍵路徑，其定義是：“是計劃項目中的最長的路徑，即使有很小的變動也可能影響整個大修計劃的完成時間”。按照此定義，我們在編制大修主線計劃時，一般參照反應堆的進度為關鍵路徑。

2.1 M0：解列-M1：進入正常冷停堆

此階段是大修開始階段，主要為機組冷卻的運行操作，包括機組將功率前的其它準備。運行人員嚴格按照運行規程的要求來執行操作。計劃編制過程中，計劃人員通過分析以往大修的執行情況，結合運行部門的運行操作單，來編排該階段的計劃。

2.2 M1：進入正常冷停堆-M2：進入維修冷停堆

大修從此階段起由維修部門接手，開始涉及到反應堆的拆卸工作，各個核電站的堆型結構不同，開堆的方式亦各不相同。某核電站采用的是壓水堆型的核電站，由于其結構的特殊性，無法一體化吊裝。

當一回路通過主泵及余熱導出將溫度降至達到70 ℃，進入正常冷停堆，此時二回路充水冷卻蒸汽發生器使其集流管頂部溫度低于45 ℃，停運最后2臺主泵，控制棒驅動機構斷電，開始壓力容器開蓋前的準備工作。

此時主要關鍵路徑是：（1）拆卸冷卻控制棒驅動機構的冷卻風機。（2）拆除上部組件橫梁。（3）拆除堆內傳感器系統上的保護裝置。（4）解除3個驅動機構的密封面進入維修冷停堆。

分析：此階段的關鍵路徑編輯要根據維修部門的實際工時來進行統計分析，為此需要合理安排計劃順序。

優化及建議措施：（1）對冷卻控制棒驅動機構的冷卻風機的風管進行技改，將鉚釘式連接方式改為搭扣式連接方式，縮短拆卸和安裝時間。（2）運行人員熟悉機組冷卻操作規程，提前做好在線準備，無縫銜接。

2.3 M2：進入維修冷停堆-M3：反應堆開蓋結束

此階段主要關鍵路徑是：（1）排反應堆液位至主結合面以下。（2）解除其余控制棒驅動機構密封。（3）驅動桿和控制棒組件脫鉤。（4）拆除保護鋼結構。（5）溫度與中子測量通道接管和探頭解除密封。（6）上部組件保溫層的拆卸。（7）螺栓拉伸機安裝在壓力容器頂蓋螺栓拉伸機安裝在壓力容器頂蓋上解除密封。（8）從反應堆上拆除上部組件，并吊至到上部組件檢查井。

分析：從該階段反應堆檢修工作開始頻繁使用大型環吊，檢修場地布置工作工作量加大，與此同時其他主要設備的檢修工作也在此時開始鋪開，因此在計劃編制時要注意各個項目的先后順序、前后邏輯關系，要合理的安排環吊的使用。

優化及建議措施：（1）一回路氮氣吹掃方式優化。（2）反應堆主螺栓拉伸機改造。

2.4 M3：反應堆開蓋結束-M4：堆芯倒料開始

此階段主要關鍵路徑是：（1）從上部組件上拆下橫梁并安裝在保護管組件運輸平臺上。（2）把保護管組件運輸平臺安裝到保護管組件之上，并拆除人員過橋。（3）將保護管組件從堆芯吊至保護管組件檢查井，吊運過程中同步升降水位。（4）反應堆上方調試換料機5堆芯卸料先決條件檢查。

分析：該窗口主要是吊出保護管組件，進行堆芯倒料前的準備工作。環吊使用情況與前一階段類似，都是頻繁使用，場地內需要有經驗的現場協調人員協調好環吊的使用，計劃編制時要對工序安排更合理，盡量不要出現穿插使用環吊的現象。

優化及建議措施：（1）論證保護管組件干式吊裝可行性。（2）已取消壓力容器內安裝換料監測系統，節省關鍵時間。

2.5 M4：堆芯倒料開始-M5：堆芯倒料結束

關鍵路徑：（1）控制棒配插。（2）燃料組件倒換及變形檢查。（3）堆芯裝載正確性檢查和堆芯異物檢查。

分析：該窗口主要是倒料工作，由換料機完成，工作步驟固定，主要取決于換料機的可靠性和換料機工作桿速度。換料的方式一般有2種：“全進全出”和“堆芯倒料”。（1）“全進全出”一般是4年全面大修時會采取或者堆芯組件出現問題需要進行排查時使用。（2）“堆芯倒料”一般情況是將需倒換的燃料棒及控制棒啟吊至乏燃料水池后，在乏燃料水池進行配插換料。

優化及建議措施：結合大修換料模式和燃料組件的結構改進，分析研究換料機操作流程和運行速度優化（需進行控制系統改造）。

2.6 M5：堆芯倒料結束-M6：反應堆扣蓋結束

關鍵路徑：（1）安裝靠乏燃料水池側的水閘門，并密封。（2）反應堆豎井排水至主結合面下300 mm。（3）安裝靠堆芯側的水閘門，并密封。（4）測量吊籃在堆芯中的位置。（5）回蓋壓力容器工藝蓋板。（6）壓力容器主結合面及其螺紋孔的清潔。（7）制作鎳墊圈。（8）反應堆豎井充水至29 m水。（9）回裝保護管組件。（10）一回路降水位至主結合面下150 mm。（11）安裝反應堆主密封面鎳墊圈，檢查鎳墊圈在密封槽中的位置。（12）回裝上部組件。

分析：該階段鎳墊圈制作安裝，保護管組件和上部組件回裝工作。此階段除反應堆外的其他主設備工作基本也結束，要合理的利用環吊，主泵可抽出部件拆卸窗口要安排合理。

優化及建議措施：反應堆主螺栓拉伸機改造，提高上部組件頂蓋密封的速度和穩定性。

2.7 M6：反應堆扣蓋結束-M7：離開維修冷停堆

關鍵路徑：1回裝上部組件熱屏蔽2進行驅動機構驅動桿和控制棒的咬合3安裝和密封除中間3個外的驅動機構位置指示器4溫度與中子測量探頭的密封和18個堆內測量通道管的密封5安裝中子溫度測量通道套筒6回裝排氣彎管、冷卻空氣引風管和擋風板7一回路充注至28.7 m水位8安裝和密封中間3根控制棒驅動機構，離開維修冷停堆。

分析：該窗口主要為反應堆回裝工作，與拆堆過程相似，工時基本固定目前。由于結構的限制，所有工作基本都是串接完成。

優化及建議措施：開展逐步減少反應堆控制棒組件數量的可行性論證。

2.8 M7：離開維修冷停堆-M8：離開正常冷停堆

關鍵路徑：（1）一回路充注。（2）一、二回路低壓密封性水壓試驗。（3）啟動兩臺主泵加熱一回路到70 ℃，離開正常冷停堆。

分析：該窗口主要為運行操作，進行一回路充水、低壓密封性試驗和主泵動態排氣，計劃上安排時要注意控制檢修項目完成情況，保證打壓邊界的閥門能夠提早完成，加強維修質量控制，爭取打壓一次成。

優化及建議措施：嚴格控制水壓邊界閥門的檢修質量，確保打壓一次成功。

2.9 M8：離開正常冷停堆-M9：進入熱態

關鍵路徑：（1）繼續加熱一回路到水壓試驗溫度，期間調整水化學工況。（2）一、二回路強度密封性水壓試驗。（3）啟動主泵加熱一回路至熱態。

分析：該窗口主要為運行操作，易受水化學工況調整、打壓缺陷處理及二回路凝汽器建立真空等條件影響。

優化及建議措施：（1）加強維修質量控制，爭取打壓一次成功。（2）組織開展一、二回路水壓試驗優化研究。

2.10 M9：進入熱態-M10：臨界-M11：并網

關鍵路徑：（1）繼續加熱一回路。（2）控制棒組提至工作位置。（3）通過一回路換水進入最低可控水平，達臨界。（4）物理試驗。（5）按照一定速率升反應堆的核功率。（6）穩定反應堆的核功率40%左右，汽機開始沖轉。（7）汽機到額定轉速，動平衡調整8發電機同步并入電網。

分析：該階段計劃編制時要關注一些物理試驗窗口的優化問題，有一些窗口已取消，換水達臨界的時間可以考慮優化。M10～M11主要為低功率物理試驗和汽輪機沖轉，易受振動調整及啟機試驗和沖轉過程中發現的缺陷影響。

優化及建議措施：（1）開展反應堆臨界優化研究。（2）開展低功率物理試驗優化。

3 結論

目前計劃管理和優化是一個動態的過程，現有的方法都是通過累積歷次大修的經驗，積累和內外部經驗反饋不斷進行優化和完善。必須充分利用各種可能的資源，充分借鑒國內外電站大修的經驗，開拓進取、不斷創新，在保證大修安全和質量的前提下，盡可能縮短大修工期，降低大修成本，開拓進取、不斷創新，在保證大修安全和質量的前提下，盡可能縮短大修工期，降低大修成本，為提高機組的負荷因子創造條件，為電站生產運行業績提高做出貢獻。

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