核電廠關(guān)鍵敏感設(shè)備管理創(chuàng)新與實(shí)踐

大亞灣運(yùn)營(yíng)管理有限公司 陳杰 秦開(kāi)勝 劉凱

0 引言

大亞灣核電基地從2001年起，就針對(duì)性的對(duì)造成機(jī)組重要能力因子損失（發(fā)電損失）和非計(jì)劃停機(jī)停堆事件進(jìn)行反饋分析，并以帕雷托法則（或二八定律）為指導(dǎo)，確定了避免或減少非計(jì)劃停機(jī)停堆事件的設(shè)備管理目標(biāo)，創(chuàng)造性性的提出了關(guān)鍵敏感設(shè)備（CCM）概念，于2007年建立了完整的CCM管理體系，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)反饋進(jìn)行不斷的持續(xù)改進(jìn)和完善。

據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析，自2007年完整實(shí)施CCM管理以來(lái)，大亞灣核電基地平均每堆年減少0.44次非計(jì)劃停機(jī)停堆，CCM缺陷數(shù)量逐年下降并持續(xù)保持低位，CCM可靠性顯著提高。但2014年至今多次發(fā)生的非計(jì)劃停機(jī)停堆事件和造成機(jī)組重要能力因子損失事件，給公司設(shè)備管理帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。因此有必要對(duì)CCM管理現(xiàn)狀進(jìn)行反思，并提出可行的改進(jìn)建議。

1 CCM概念

1897年，意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家維弗雷多·帕雷托在從事經(jīng)濟(jì)學(xué)研究時(shí)發(fā)現(xiàn)了80/20不平衡關(guān)系，這種關(guān)系被后來(lái)的人概括為帕雷托法則（或二八定律），也就是在原因和結(jié)果、投入和產(chǎn)出、努力和報(bào)酬之間存在的這種不平衡關(guān)系，可分為2種不同類型：少數(shù)（20%），造成主要的、重大的影響；多數(shù)（80%），只能造成較小的影響。習(xí)慣上，帕雷托法則討論的是頂端的20%。

核電廠安全生產(chǎn)過(guò)程中，帕雷托法則可理解為20%的設(shè)備完成大約80%的重要功能（核安全、可靠性和發(fā)電相關(guān)功能）。大亞灣公司為了將有限的資源投入到關(guān)鍵領(lǐng)域（指20%的重要設(shè)備），故先將精力集中于會(huì)造成機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)停堆的“關(guān)鍵的少數(shù)”設(shè)備（后續(xù)的實(shí)踐證明，這類設(shè)備占核電站設(shè)備總數(shù)的比例約1.8%），摸索出好的方法，再擴(kuò)展到其他重要設(shè)備。這些“關(guān)鍵的少數(shù)”設(shè)備就是核電廠的CCM。

2 核電廠CCM管理體系

2.1 CCM相關(guān)定義

（1） CCM

CCM指正常運(yùn)行情況下，單獨(dú)失效能導(dǎo)致自動(dòng)停機(jī)停堆或強(qiáng)迫停機(jī)停堆的設(shè)備。包含以下3類：

1） 自動(dòng)停機(jī)停堆的CCM （簡(jiǎn)稱CCM1）：?jiǎn)为?dú)失效能導(dǎo)致自動(dòng)停機(jī)停堆的設(shè)備；

2) 第一組I0 （不可用事件）相關(guān)的CCM（簡(jiǎn)稱CCM2）：?jiǎn)为?dú)失效能導(dǎo)致第一組I0且必須停機(jī)停堆才能恢復(fù)或驗(yàn)證其可用的設(shè)備；

3) 不可隔離和不可達(dá)的CCM（簡(jiǎn)稱CCM3）：日常功率運(yùn)行期間因無(wú)法到達(dá)或無(wú)法隔離而無(wú)法進(jìn)行維修處理且可能導(dǎo)致強(qiáng)迫停機(jī)停堆的設(shè)備。

（2） 正常運(yùn)行

一回路和二回路關(guān)于正常運(yùn)行的機(jī)組狀態(tài)界定不同：一回路指反應(yīng)堆處于臨界狀態(tài)；二回路指發(fā)電機(jī)處于并網(wǎng)狀態(tài)。正常運(yùn)行包含定期試驗(yàn)、系統(tǒng)或設(shè)備的正常切換或隔離，不包含為處理系統(tǒng)及設(shè)備故障而執(zhí)行的切換或隔離。

2.2 CCM管理體系

圖1 CCM管理體系

CCM管理體系中，除CCM標(biāo)識(shí)（有專門(mén)的通用程序管理）外，每個(gè)環(huán)節(jié)都有對(duì)應(yīng)的CCM管理程序進(jìn)行支持，如圖1所示。

2.2.1 核心體系

CCM管理的核心體系是CCM管理的具體實(shí)施流程。

（1） CCM識(shí)別

根據(jù)CCM定義被識(shí)別為CCM1、CCM2，或CCM3的設(shè)備，稱之為CCM（相當(dāng)于INPO的SPV單一薄弱點(diǎn)設(shè)備）。

以CCM1為例，其識(shí)別流程見(jiàn)圖2。

圖2 CCM識(shí)別流程

CCM設(shè)備CCM識(shí)別流程舉例。

某機(jī)組自動(dòng)停堆信號(hào)之一為蒸汽發(fā)生器水位高的識(shí)別過(guò)程說(shuō)明：

第一步：按自動(dòng)停機(jī)停堆CCM定義識(shí)別跳閘設(shè)備、保護(hù)通道設(shè)備和傳感器。其中：跳閘設(shè)備為停堆斷路器（A列和B列）為CCM；因蒸汽發(fā)生器水位高信號(hào)停堆是2/3邏輯，單一保護(hù)通道均不是CCM，故水位測(cè)量傳感器也不是CCM；

第二步：因蒸汽發(fā)生器水位是關(guān)鍵工藝參數(shù)，需按CCM定義識(shí)別出用來(lái)保持蒸汽發(fā)生器水位穩(wěn)定的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的給水調(diào)節(jié)閥為CCM，給水調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)通道和傳感器也為CCM；因其電磁閥還接收反應(yīng)堆來(lái)的保護(hù)信號(hào)，保護(hù)信號(hào)通道中會(huì)造成閥門(mén)誤動(dòng)作的通道設(shè)備也應(yīng)為CCM；

第三步：機(jī)械設(shè)備除了關(guān)注上述執(zhí)行機(jī)構(gòu)外，還應(yīng)包含影響關(guān)鍵工藝參數(shù)的其他機(jī)械設(shè)備。

（2） CCM部件識(shí)別

是指CCM的子部件，在進(jìn)行失效模式分析時(shí)即生成CCM部件。

（3） CCM標(biāo)識(shí)

針對(duì)識(shí)別出的CCM，在核電廠的生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)（大亞灣公司為SAP系統(tǒng)）；在預(yù)防性維修大綱數(shù)據(jù)庫(kù)（IPM）進(jìn)行預(yù)防性維修項(xiàng)目的標(biāo)識(shí)，該標(biāo)識(shí)將會(huì)應(yīng)用到核電廠日常生產(chǎn)和維修工作過(guò)程等的各個(gè)環(huán)節(jié)，如維修工作執(zhí)行文件。

（4） 失效模式分析

失效模式也稱故障模式，是指導(dǎo)致設(shè)備功能失效的事件，失效模式分析用以確定可管理的物項(xiàng)（設(shè)備或部件）的故障技術(shù)特征，以便采取針對(duì)性的管理手段，是CCM管理的技術(shù)核心。核電廠按《CCM故障模式分析導(dǎo)則》組織CCM部件識(shí)別和CCM故障模式分析。其中的分析成果文件包括CCM部件清單和失效模式分析清單，分析文件生效后，再實(shí)施后續(xù)應(yīng)用，包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)任務(wù)制定、預(yù)防性維修大綱優(yōu)化、維修關(guān)鍵點(diǎn)及參數(shù)控制單制定和備件驗(yàn)收及保養(yǎng)等。

（5） 維修關(guān)鍵點(diǎn)和參數(shù)制定

根據(jù)失效模式分析結(jié)果，識(shí)別出能影響CCM部件維修質(zhì)量或CCM整體維修質(zhì)量、并進(jìn)而影響CCM功能實(shí)現(xiàn)的維修工序、工藝和參數(shù)，在CCM維修過(guò)程中關(guān)注這些工序、工藝和參數(shù)以控制維修質(zhì)量。即編制維修關(guān)鍵點(diǎn)和參數(shù)控制單，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)工序進(jìn)行有效的質(zhì)量控制。

（6） 狀態(tài)監(jiān)測(cè)任務(wù)制定

根據(jù)失效模式分析結(jié)果，識(shí)別出能夠反映CCM故障的性能指標(biāo)或狀態(tài)參數(shù)，并對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)和趨勢(shì)分析，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備降級(jí)、控制運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，即制定狀態(tài)監(jiān)測(cè)任務(wù)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)任務(wù)的周期取決于故障模式的發(fā)展速度和監(jiān)測(cè)技術(shù)的敏感性。狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可參考系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)備維修手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、廠家建議以及電廠內(nèi)外部研究成果（如老化分析結(jié)果）。

（7） 維修策略制定

CCM的維修策略制定工作需除遵守設(shè)備運(yùn)行和維修優(yōu)化的一般規(guī)定外，必須進(jìn)行故障模式與影響分析（FMEA），還必須有維修優(yōu)化工程師參與。

（8） 維修見(jiàn)證

系統(tǒng)工程師通過(guò)見(jiàn)證CCM修復(fù)前故障模式的狀態(tài)優(yōu)化CCM維修策略。

（9） 備件驗(yàn)收和保養(yǎng)

在CCM備件到貨后應(yīng)按既定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收檢查，以降低備件缺陷的概率。針對(duì)識(shí)別出的需要保養(yǎng)的CCM備件，按《CCM備件驗(yàn)收與保養(yǎng)導(dǎo)則》編制保養(yǎng)大綱、保養(yǎng)程序和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，并定期執(zhí)行。

2.2.2 反饋體系

CCM缺陷管理是CCM管理體系的反饋體系，用于監(jiān)督CCM管理體系的運(yùn)作效果并形成閉環(huán)管理。通過(guò)對(duì)CCM缺陷的管理，對(duì)核電廠相關(guān)部門(mén)進(jìn)行考核，并通過(guò)CCM缺陷數(shù)量表征CCM管理的有效性，從中發(fā)現(xiàn)CCM管理體系和流程中的薄弱點(diǎn)，以提高CCM的可靠性。

CCM缺陷包括正常運(yùn)行期間的單一CCM失效和單一CCM降級(jí)，有明確的CCM缺陷管理流程和責(zé)任，有專門(mén)的CCM管理項(xiàng)目組進(jìn)行缺陷的認(rèn)定和關(guān)閉。

一旦某個(gè)設(shè)備故障被認(rèn)定為CCM缺陷，核電廠將安排滿足相應(yīng)授權(quán)要求的工程師負(fù)責(zé)該缺陷，并按CCM缺陷管理流程開(kāi)展相關(guān)工作，直至該缺陷被CCM管理項(xiàng)目組批準(zhǔn)關(guān)閉。

2.2.3 支持體系

CCM管理的支持體系是核電廠管理程序，用來(lái)明確對(duì)CCM項(xiàng)目組的運(yùn)作情況、CCM維修活動(dòng)和CCM維修相關(guān)人員資質(zhì)的要求。

（1） CCM負(fù)責(zé)人制度

為落實(shí)CCM管理責(zé)任，需為每個(gè)CCM指定一位負(fù)責(zé)人，該責(zé)任人對(duì)該CCM的可靠性、可用率及維修質(zhì)量負(fù)責(zé)。大亞灣公司根據(jù)《關(guān)鍵敏感設(shè)備負(fù)責(zé)人制度》程序明確CCM負(fù)責(zé)人及其授權(quán)要求。

（2） CCM維修活動(dòng)管理

CCM維修活動(dòng)是指在CCM上進(jìn)行的可能導(dǎo)致CCM失效的檢查、檢修和試驗(yàn)等工作。各維修專業(yè)按《關(guān)鍵敏感設(shè)備維修活動(dòng)管理導(dǎo)則》組織實(shí)施CCM維修活動(dòng)，規(guī)范和統(tǒng)一大亞灣核電基地CCM維修活動(dòng)的管理和運(yùn)作，以確保CCM的維修質(zhì)量。

（3） CCM組織和運(yùn)作

用于規(guī)范CCM管理項(xiàng)目組的組織和運(yùn)作方式，明確組織機(jī)構(gòu)，規(guī)范例會(huì)制度和運(yùn)作流程。

3 核電廠實(shí)施CCM管理的效果評(píng)估

以大亞灣公司2007年建立完整的CCM管理體系為界，從經(jīng)濟(jì)效益、管理水平提升、降本增效及行業(yè)內(nèi)推廣和認(rèn)可等方面進(jìn)行評(píng)估。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益估算

從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)分析，對(duì)于核電廠而言，實(shí)施CCM管理創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益至少包括因減少如下事件次數(shù)而提高的發(fā)電收益：非計(jì)劃停機(jī)停堆次數(shù)、CCM故障引起的機(jī)組被迫降功率次數(shù)、CCM維修質(zhì)量引起的大修機(jī)組狀態(tài)后撤次數(shù)等。

下文僅以大亞灣核電基地2007年前后十年減少非計(jì)劃停機(jī)停堆次數(shù)為例，估算出因減少非計(jì)劃停機(jī)停堆次數(shù)帶來(lái)的發(fā)電經(jīng)濟(jì)收益。

（1） 歷史非計(jì)劃停機(jī)停堆數(shù)據(jù)分析

表1為1998～2017年大亞灣核電基地非計(jì)劃停機(jī)停堆數(shù)據(jù)分析結(jié)果：對(duì)比實(shí)施CCM管理創(chuàng)新前后（10 a）平均每堆年的非計(jì)劃停機(jī)停堆次數(shù)，可計(jì)算出平均每堆年減少的非計(jì)劃停機(jī)停堆次數(shù)為0.44次（即0.44次/堆·年）。

（2） 經(jīng)濟(jì)效益估算

每臺(tái)機(jī)組功率為100萬(wàn)kW，根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)，平均每次非計(jì)劃停機(jī)停堆損失的發(fā)電時(shí)間約2 d，一次非計(jì)劃停機(jī)停堆發(fā)電損失約4800萬(wàn)kW·h，約1920萬(wàn)元。每臺(tái)機(jī)組每年減少非計(jì)劃停機(jī)停堆可避免844.8萬(wàn)元的發(fā)電經(jīng)濟(jì)損失，大亞灣核電基地6臺(tái)機(jī)組因減少非計(jì)劃停機(jī)停堆帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益為5068.8萬(wàn)元。

3.2 管理水平提升

CCM缺陷新增數(shù)量是衡量核電廠CCM管理水平的一個(gè)指標(biāo)，由圖2可看出，自2007年完整實(shí)施CCM管理創(chuàng)新十年以來(lái)，CCM缺陷數(shù)量逐年下降并保持低位，CCM的可靠性顯著提高。

圖2 CCM缺陷新增數(shù)量統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)（橫坐標(biāo)為每季度，如2008Q1，縱坐標(biāo)為缺陷新增個(gè)數(shù)）

3.3 降本增效

CCM管理創(chuàng)新與實(shí)施能達(dá)到企業(yè)降本增效的目的。一方面，將有限的資源投入到“關(guān)鍵的少數(shù)”CCM上（約占核電廠總設(shè)備數(shù)量的1.8%），避免或減少了核電廠因非計(jì)劃停機(jī)停堆造成的發(fā)電損失，提高核電廠的發(fā)電收益；另一方面，CCM管理實(shí)際上是設(shè)備分級(jí)管理的理念，有利于核電廠生產(chǎn)管理及維修資源的合理分配和優(yōu)化利用，降低或消除了在非重要設(shè)備（即對(duì)核電廠影響較小的多數(shù)的80%）上的管理成本投入，實(shí)現(xiàn)了管理效益的最大化，降低了核電廠的營(yíng)運(yùn)成本。

表1 實(shí)施CCM管理創(chuàng)新前后（十年）非計(jì)劃停機(jī)停堆數(shù)據(jù)分析

3.4 行業(yè)內(nèi)推廣和認(rèn)可

CCM管理體系已成為大亞灣公司的一個(gè)品牌，2014年開(kāi)始向中廣核集團(tuán)其他核電基地推廣，如福建寧德核電基地、遼寧紅沿河核電基地、廣東陽(yáng)江核電基地、廣西防城港核電基地。這些新建核電廠在成功移植了大亞灣公司的CCM管理體系后，商運(yùn)至今，其非計(jì)劃停機(jī)停堆次數(shù)長(zhǎng)期處于較低水平（遠(yuǎn)低于同期的大亞灣核電站和嶺澳核電站一期），其CCM狀態(tài)也一直處于較高水平。

另外，大亞灣公司的CCM管理體系還獲得國(guó)內(nèi)外同行的高度認(rèn)可：2007～2016年期間，中核核電運(yùn)營(yíng)公司、中國(guó)臺(tái)灣核電曾多次就CCM管理與大亞灣公司進(jìn)行交流；2016年11月，法國(guó)電力公司（EDF）還專門(mén)派代表團(tuán)到大亞灣核電基地考察學(xué)習(xí)。

4 CCM管理現(xiàn)狀思考

自2007年大亞灣公司完整的實(shí)施CCM管理以來(lái)，CCM可靠性顯著提升，但2014年發(fā)生接連的2次非計(jì)劃停機(jī)停堆事件（經(jīng)CCM項(xiàng)目組認(rèn)定兩次停堆事件均不是CCM缺陷導(dǎo)致）、2016年發(fā)生的CCM設(shè)備維修后造成機(jī)組狀態(tài)后撤事件以及2017年發(fā)生的CCM閥門(mén)隔膜質(zhì)量缺陷導(dǎo)致機(jī)組強(qiáng)迫停堆事件，給核電廠設(shè)備管理帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

CCM項(xiàng)目組對(duì)這些事件進(jìn)行了詳細(xì)分析，并進(jìn)行深刻反思，對(duì)CCM管理的現(xiàn)狀總結(jié)如下：

（1） 截止到目前，大亞灣公司的實(shí)踐表明，CCM管理是有效的，對(duì)單一設(shè)備故障引發(fā)的非計(jì)劃停機(jī)停堆起到了較好的控制作用；但“CCM不是完美的”，在CCM各管理環(huán)節(jié)落實(shí)的過(guò)程中可能會(huì)存在偏差；

（2） “CCM不是萬(wàn)能的”，做好CCM可以有效減少單一設(shè)備故障導(dǎo)致的非計(jì)劃停機(jī)停堆，但CCM目前對(duì)于非單一失效的設(shè)備故障導(dǎo)致的非計(jì)劃停機(jī)停堆是無(wú)法管理的（管理范圍之外）。

5 結(jié)束語(yǔ)

CCM管理是大亞灣公司設(shè)備管理“先行先試”的試驗(yàn)田，已成為大亞灣運(yùn)營(yíng)公司的一張名片，是公司設(shè)備管理體系中不可或缺的組成部分，并已推廣至中廣核集團(tuán)其他核電基地，為降低核電廠非計(jì)劃停機(jī)停堆次數(shù)做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)，其完善的管理體系和成熟的管理方法可推廣至核電廠經(jīng)過(guò)全面設(shè)備分級(jí)后的其他重要設(shè)備，進(jìn)一步提升核電廠設(shè)備可靠性水平。