重水堆核電機(jī)組海水廠用水系統(tǒng)大修計劃的安排策略與優(yōu)化

呂丕賓

【摘 要】在重水堆核電機(jī)組的多次大修中，海水廠用水系統(tǒng)（RAW SERVICE WATER SYSTEM ）一直處于大修關(guān)鍵路徑或次關(guān)鍵路徑之上。本文通過對海水廠用水系統(tǒng)大修計劃時間窗口的思考，特別是增加了設(shè)備冷卻水（RECIRCULATION SYSTEM）檢修備用系統(tǒng)后，探討進(jìn)一步優(yōu)化海水廠用水系統(tǒng)大修時間窗口、工作邏輯和方法，以期達(dá)到縮短大修總工期的最終目的。

【關(guān)鍵詞】重水堆核電；海水廠用水；大修計劃；優(yōu)化

【Abstract】Raw service water（RSW） system is the critical or sub-critical path in most unit outage. In order to optimize unit outage duration， Based on the analysis of the time-window of RSW system outage plan， especially the alternative recirculation cooling water （ARCW） system was put in service， it discusses the optimization of RSW outage plan time-window， work logic and method. In the meanwhile， it studies the possible optimized direction of the RSW system in the future.

【Key words】CANDU nuclear power； Raw service water system； Outage plan； Optimization

0 引言

核電廠的機(jī)組大修工期緊，工作量大，周密的計劃安排和充分的準(zhǔn)備是大修實施的重要保證。中核運行三廠的兩臺重水堆機(jī)組自投入商業(yè)運行以來，已經(jīng)實施了十五次大修工作。在歷次大修中，海水廠用水系統(tǒng)（以下簡稱RSW系統(tǒng)）一直是大修的關(guān)鍵路徑或次關(guān)鍵路徑工作，如何優(yōu)化RSW系統(tǒng)的大修時間窗口，特別是設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（以下簡稱RCW系統(tǒng)）的檢修備用系統(tǒng)增設(shè)完成后，如何利用好備用系統(tǒng)，并通過不斷優(yōu)化大修項目設(shè)置、加強(qiáng)實施組織管理、改進(jìn)工作邏輯關(guān)系等手段，更合理地安排好RSW系統(tǒng)的大修計劃，使處于大修關(guān)鍵或次關(guān)鍵路徑的RSW系統(tǒng)大修工作所需時間最短，將對優(yōu)化機(jī)組的大修總工期起著至關(guān)重要的意義。

本文主要在總結(jié)多年海水廠用水系統(tǒng)檢修計劃安排與實施的基礎(chǔ)上，研究了海水廠用水系統(tǒng)的計劃安排策略、應(yīng)用效果、及其優(yōu)化方向。

1 海水廠用水系統(tǒng)的大修計劃安排

1.1 計劃安排的原則及方法

在確保電站核安全和大修安全、質(zhì)量的前提下，按照安全性、經(jīng)濟(jì)性、適用性和最優(yōu)化性的原則，針對RSW系統(tǒng)的運行方式、現(xiàn)場布置特點等，結(jié)合大修實際情況，對RSW系統(tǒng)的大修計劃做好合理的安排。參照RSW系統(tǒng)布置圖（見圖1），對該系統(tǒng)的大修計劃安排思路和方法主要有以下幾個方面：

1.1.1 系統(tǒng)大安措法

即RSW系統(tǒng)全部停役，將RSW系統(tǒng)的泵房前池、排水口閘板落下，全部系統(tǒng)隔離疏水后，開展大修工作。這種方法的優(yōu)點是：由于系統(tǒng)已全部停役，采用系統(tǒng)大安措，運行操作量較小；缺點是：由于檢修工作量集中，場地空間沖突較多，維修人員工作負(fù)荷大，現(xiàn)場工作協(xié)調(diào)、控制及管理水平要求較高。

RSW系統(tǒng)設(shè)備的檢修基本都是要求系統(tǒng)停役情況下實施的，目前，中核運行三廠CANDU堆機(jī)組主要采用這一方法進(jìn)行RSW系統(tǒng)大修計劃的安排。

1.1.2 局部隔離檢修法

根據(jù)RSW系統(tǒng)的配置特點，對RSW熱交換器、管道過濾器、RSW泵等可以單獨隔離的設(shè)備進(jìn)行局部隔離檢修。這種方法的優(yōu)點是：檢修時間窗口較靈活，便于維修人員合理安排檢修工作量和工作負(fù)荷；缺點是：安措實施量大，運行操作較多，更重要的是，對于系統(tǒng)運行期間無法隔離的設(shè)備則無法開展檢修工作。

這一方法一般與系統(tǒng)停役檢修相結(jié)合，不單獨使用。

1.2 RSW系統(tǒng)的大修計劃的編制流程

RSW系統(tǒng)的大修項目確定后，便初步具備了編制計劃的條件。計劃編制的步驟一般要經(jīng)歷作業(yè)數(shù)據(jù)錄入、建立作業(yè)邏輯關(guān)系并給出作業(yè)工期、進(jìn)行進(jìn)度計算及分析調(diào)整三個階段。RSW系統(tǒng)大修計劃的編制流程如圖2所示：

1.3 設(shè)冷水備用系統(tǒng)增加前、后對RSW系統(tǒng)大修計劃安排的影響

1.3.1 設(shè)冷水備用系統(tǒng)增加前的RSW系統(tǒng)大修計劃安排

由于CANDU堆型設(shè)計的原因，即使在機(jī)組停役期間，反應(yīng)堆相關(guān)系統(tǒng)及設(shè)備仍需冷卻水進(jìn)行冷卻，要求RCW系統(tǒng)必須運行以滿足設(shè)備的冷卻需要，所以RSW系統(tǒng)亦必須運行為RCW系統(tǒng)提供冷卻水，以確保RCW系統(tǒng)能連續(xù)運行。

作為RSW系統(tǒng)的替代手段，可以通過凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)（以下簡稱CCW系統(tǒng)）代替RSW系統(tǒng)為RCW系統(tǒng)的熱交換器提供冷卻水源。因此，在進(jìn)行大修計劃安排時，CCW系統(tǒng)和RSW系統(tǒng)的檢修時間窗口必須串連，即一般在CCW系統(tǒng)檢修工作完成、RCW熱交換器的冷卻水由CCW系統(tǒng)提供后，再安排RSW系統(tǒng)的停役檢修。典型的海水相關(guān)系統(tǒng)計劃安排見圖3。

從圖3可看出，RSW系統(tǒng)的大修工作必須等CCW系統(tǒng)檢修完畢且CCW給RSW熱交換器提供冷卻水后。并且，由于CCW泵的電源是四級電源供電，考慮電源可靠性，要求兩路外電源（即主變（MOT）/高廠變（UST）和啟備變（SST））都可用的情況下，才能停役RSW系統(tǒng)進(jìn)行檢修。因此，RSW系統(tǒng)的大修時間窗口較為固定，缺乏調(diào)整的靈活性，歷次大修期間，RSW系統(tǒng)基本都處于關(guān)鍵路徑上，所以，RSW系統(tǒng)的檢修時間成為制約大修工期優(yōu)化的一個重要因素。

1.3.2 設(shè)冷水備用系統(tǒng)增加后的RSW系統(tǒng)大修計劃的安排

CANDU堆早期設(shè)計的設(shè)冷水系統(tǒng)不具備停役檢修條件，為解決此問題，增設(shè)了一套獨立于目前RSW/RCW之外的檢修備用系統(tǒng)（以下簡稱ARCW系統(tǒng)），在停堆大修3天后，為機(jī)組堆芯及關(guān)鍵負(fù)荷提供冷卻，以便實施RCW系統(tǒng)檢修工作。但根據(jù)RCW檢修備用系統(tǒng)實際容量設(shè)計，其功能主要是為RCW系統(tǒng)停役檢修提供備用手段，備用系統(tǒng)投運有嚴(yán)格的前提條件：以停堆3天后投入為設(shè)計基準(zhǔn)，主系統(tǒng)滿水，且兩臺停冷泵運行，未考慮低水位投用。上述條件使得備用系統(tǒng)投運存在如下問題：

1）母線停電期間不能投運備用系統(tǒng)；

2）難以保證在主系統(tǒng)低水位期間投運RCW檢修備用系統(tǒng)（如環(huán)境溫度較高的春季大修期間）。

為滿足技術(shù)規(guī)格書（TS）里“低水位期間堆芯出口溫度小于38℃”和保證慢化劑系統(tǒng)喪失冷卻后最高溫度不超過69℃的規(guī)定，低水位期間備用系統(tǒng)投運須滿足下列曲線關(guān)系，由于該曲線條件限制，使得每逢春季大修，幾乎不可能在低水位期間投運RCW檢修備用系統(tǒng)。

目前，根據(jù)RCW檢修備用系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)論，一般情況下，在冬季大修期間，可以在低水位期間投用RCW檢修備用系統(tǒng)；在春季大修時，由于環(huán)境溫度較高（初步結(jié)論是認(rèn)為高于30攝氏度時），就不能在低水位期間投用RCW檢修備用系統(tǒng)。可見，RCW檢修備用系統(tǒng)是否順利投運，對RSW系統(tǒng)的大修時間窗口的安排及大修工期都有巨大的影響。

RCW檢修備用系統(tǒng)投運后，可代替RCW正式系統(tǒng)的主要功能，RCW正式系統(tǒng)亦可停役檢修，這樣就不再需要RSW或CCW系統(tǒng)運行為其提供冷卻水源。因此，RSW系統(tǒng)不用等CCW系統(tǒng)檢修完成就可開始檢修了，實現(xiàn)了RSW、CCW系統(tǒng)在部分時間段內(nèi)同時實施大修工作。RCW檢修備用系統(tǒng)投運后，典型的海水系統(tǒng)系統(tǒng)大修計劃安排見圖5。

從圖5可以看出，在RCW檢修備用系統(tǒng)投用后，RSW系統(tǒng)與CCW系統(tǒng)的同時檢修已經(jīng)成為可能。但是，由于RCW檢修備用系統(tǒng)的設(shè)計問題，如RCW檢修備用系統(tǒng)的投用必須在停堆后三天且不能在母線停電期間，所以，RSW系統(tǒng)還不能像CCW系統(tǒng)那樣盡早地安排停役大修，同時，由于需要支持RCW系統(tǒng)大修后的復(fù)役工作，要求RSW系統(tǒng)排水口的工作、1#和2#RSW熱交換器的相關(guān)檢修工作必須在RCW系統(tǒng)檢修后的注水前完成，這些也成為制約機(jī)組大修總工期的一個因素。

1.4 RSW系統(tǒng)大修計劃安排的影響因素與注意事項

1.4.1 海水潮位對RSW系統(tǒng)計劃安排與實施的影響

海水潮位的高低，對截留在RSW系統(tǒng)內(nèi)的海水量會有一定影響。為了減少落好海水閘板后的系統(tǒng)疏水量，縮短系統(tǒng)抽水時間，便于安措盡早生效，落閘板的時間一般選擇在海水低潮位期間（如圖6所示）。

從圖6可以看出，在落閘板時，特別是落第二塊閘板，應(yīng)盡可能選在海水低潮位期間（一般盡可能低于85m），以減少被閘板截留在RSW系統(tǒng)內(nèi)的海水量，減少系統(tǒng)疏水工作量和抽水時間。

1.4.2 妥善安排好RSW系統(tǒng)與設(shè)冷水及凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)的邏輯關(guān)系

一般來說，在機(jī)組停運后，即可安排CCW系統(tǒng)的大修，當(dāng)電氣母線檢修完成后（在春季還要等主系統(tǒng)開始退出低水位），便可投用RCW檢修備用系統(tǒng)，停役RCW、RSW系統(tǒng)進(jìn)行大修工作。為了支持RCW系統(tǒng)大修后的復(fù)役，在RCW系統(tǒng)注水期間，應(yīng)由CCW系統(tǒng)通過1#或2#RCW熱交換器為RCW系統(tǒng)提供冷卻水。為此，要求CCW的大修工作應(yīng)在RCW系統(tǒng)注水前全部完成且系統(tǒng)復(fù)役。RSW、CCW、RCW系統(tǒng)的大修計劃邏輯關(guān)系見圖7。

1.4.3 其他影響因素和注意事項

預(yù)防性維修項目的數(shù)量：預(yù)防性維修項目的數(shù)量多少，會對計劃的安排和工期控制產(chǎn)生直接影響。

RSW系統(tǒng)的檢修安措生效前，需要經(jīng)過一個海水高潮位的驗證，所以，檢修工作計劃的安排，特別是工作票的出票時間，要預(yù)留出海水高潮位驗證的時間。

考慮到機(jī)組核安全與熱阱配置的需要，安排RSW系統(tǒng)停役檢修前，必須確認(rèn)設(shè)冷水檢修備用系統(tǒng)（ARCW）已投運，設(shè)冷水正式系統(tǒng)（RCW）已停役，方可安排海水廠用水（RSW）系統(tǒng)的停役檢修。

管理層的核安全態(tài)度：因海水廠用水系統(tǒng)在核電站承擔(dān)著“核安全保證”的重要角色，所以管理層的核安全態(tài)度和決策也決定了該系統(tǒng)的檢修計劃安排。如何在電廠的經(jīng)濟(jì)性和核安全保障方面尋求一個平衡點，是海水廠用水系統(tǒng)檢修計劃安排需要考慮的另一大重要影響因素。

2 RSW系統(tǒng)大修計劃安排的優(yōu)化

2.1 優(yōu)化的原則

RSW系統(tǒng)承擔(dān)著保障機(jī)組“核安全的”最終熱阱的功能，因此RSW系統(tǒng)大修計劃的優(yōu)化必須建立在科學(xué)合理的基礎(chǔ)上，必須滿足國家的法律和核安全法規(guī)的要求，必須保證電站安全水平和設(shè)備的可靠性、可用性在合理的水平之上，絕不能以犧牲機(jī)組的安全穩(wěn)定運行為代價。基于此，主要從以下幾個方面入手進(jìn)行RSW系統(tǒng)大修計劃的優(yōu)化工作：

優(yōu)化大修項目：運用PSA（概率安全評價）等先進(jìn)的分析方法，對預(yù)防性維修活動和機(jī)組的安全水平，進(jìn)行必要的分析，增加機(jī)組正常運行期間實施的預(yù)防性維修項目數(shù)量，減少機(jī)組大修期間預(yù)防性維修活動是海水廠用水系統(tǒng)優(yōu)化的一個方向。PSA是在風(fēng)險導(dǎo)向管理（risk-informed regulation）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通過PSA風(fēng)險知會管理，對預(yù)防性維修大綱進(jìn)行評估，并結(jié)合機(jī)組大修的長遠(yuǎn)規(guī)劃，在能夠有效控制風(fēng)險結(jié)果的情況下，將原來只能安排在機(jī)組大修期間進(jìn)行的維修活動，安排在機(jī)組正常運行期間實施。從而減少大修項目，降低大修期間的工作量。

優(yōu)化大修計劃：優(yōu)化RSW系統(tǒng)的大修工作邏輯安排，編制RCW檢修備用系統(tǒng)投運后的典型大修計劃窗口邏輯圖，結(jié)合歷次大修實施的最優(yōu)時間合理設(shè)置帶有挑戰(zhàn)性的典型窗口時間。

提升檢修能力：提升大修準(zhǔn)備質(zhì)量，提升大修現(xiàn)場管理能力，減少實施期間的窩工現(xiàn)象，確保大修各項維修工作得到高效的實施。加強(qiáng)重要設(shè)備檢修專用工具的開發(fā)和配置，提高檢修效率。提高維修人員檢修技能（特別是關(guān)鍵和重要設(shè)備的檢修技能）。建立關(guān)鍵和重要設(shè)備的檢修能力，建立關(guān)鍵和重要設(shè)備檢修的人才庫，培養(yǎng)技術(shù)過硬的檢修隊伍，做到關(guān)鍵設(shè)備和重要設(shè)備專人專修。

2.2 已采取的優(yōu)化措施

為了確保安全、順利地實施RSW系統(tǒng)海水閘板的安放工作，根據(jù)以往大修期間遇到的問題和經(jīng)驗反饋，在大修實施前，將閘板相關(guān)設(shè)備作為預(yù)大修項目進(jìn)行預(yù)防性維修，確保各項功能正常，確保安放閘板工作的順利進(jìn)行。同時，安放閘板前，派潛水員進(jìn)行水下清淤和清除海蠣子，確保閘板安放工作的順利實施。

為了盡可能減少RSW系統(tǒng)停役檢修期間的工作量，減輕實施人員的工作負(fù)荷，機(jī)組大修期間，在RSW系統(tǒng)運行時，對于能單獨隔離的設(shè)備（如RSW管道過濾器等），單獨進(jìn)行安排實施，既減輕了RSW系統(tǒng)停役期間的工作負(fù)荷，又緩解了工作期間的場地沖突，促進(jìn)了RSW系統(tǒng)大修工作的順利開展。

管理上采用片長負(fù)責(zé)制。海水領(lǐng)域的片長（即負(fù)責(zé)人）對所轄區(qū)域的大修項目進(jìn)行全面管理，總體負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)所轄區(qū)域大修項目的進(jìn)度安排、施工安全和檢修質(zhì)量，對所轄區(qū)域大修項目的現(xiàn)場安全、施工質(zhì)量負(fù)有首要責(zé)任。實踐證明，通過實施片長、專項負(fù)責(zé)人等管理方式，有力地促進(jìn)了RSW系統(tǒng)大修工作的實施和控制。

精心編制RSW系統(tǒng)的大修計劃，做好大修計劃的交底工作。大修計劃員根據(jù)歷次大修的經(jīng)驗，與實施單位一起，對RSW系統(tǒng)大修計劃的安排進(jìn)行探討和交流，對大修項目間的工作邏輯關(guān)系、重大檢修項目在整個RSW系統(tǒng)大修時間窗口中的位置及作用、重大項目的進(jìn)度風(fēng)險及預(yù)防措施進(jìn)行詳細(xì)地說明。經(jīng)過充分、全面的計劃交底，大修的工作人員了解了RSW大修計劃的安排及大修工作的重點和難點問題，理清了思路，達(dá)成了共識，促進(jìn)了RSW系統(tǒng)大修的順利實施。

3 效果

海水廠用水系統(tǒng)大多數(shù)情況下均處在大修的關(guān)鍵路徑上，通過采取一系列的控制和優(yōu)化措施，不斷地探索檢修工作策略，合理地安排和優(yōu)化大修計劃安排，使海水廠用水系統(tǒng)檢修時間占用機(jī)組大修關(guān)鍵路徑的時間不短縮短，從而，促進(jìn)了機(jī)組大修總工期的不短優(yōu)化。機(jī)組歷次大修總工期優(yōu)化的結(jié)果如圖8所示。

4 結(jié)語

RSW系統(tǒng)大修計劃安排的策略和優(yōu)化，涉及到核安全配置、系統(tǒng)運行方式、人員資質(zhì)及工作經(jīng)驗、預(yù)防性維修數(shù)量等方方面面。通過RSW系統(tǒng)工期的不斷優(yōu)化和對RCW檢修備用系統(tǒng)的進(jìn)一步評價、優(yōu)化限制條件，處于大修關(guān)鍵路徑或次關(guān)鍵路徑上的RSW系統(tǒng)大修工期將會越來越優(yōu)化和合理，將對機(jī)組大修總工期的縮短帶來積極地影響。

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[責(zé)任編輯：王偉平]