核電設備可靠性指標創新與應用

中國核電運行管理有限公司 劉小年 王欣 曹雪明 李建春 吳舜華

1　前言

秦山核電基地是我國核電的發源地，2015年9臺機組全面建成。總裝機容量656.4萬千瓦，年發電量約500億千瓦時，是我國核電機組數量最多、堆型最豐富、裝機容量最大的核電基地。負責9臺機組運行的中核運行管理有限公司（以下簡稱“中核運行”）在中國核能電力股份有限公司（以下簡稱“中國核電”）的部署下，進行深化改革與資源整合，實施“一體兩翼”發展戰略，中核運行緊緊圍繞秦山9臺機組設備管理提升的目標與任務，抓住“以設備可靠性為中心”這一核心，按照“解近憂、謀長遠，打基礎、抓重點”的思路推進設備可靠性體系建設和關鍵設備可靠性提升工作。為了從根本上提高核電機組設備可靠性和可用率，確保機組的長期可靠運行，在不斷學習和吸收國內外先進設備管理經驗的基礎上，建立起與企業實際情況緊密結合的設備管理體系和管理文化，并在設備管理領域進行了有益的探索和創新。中核運行研究對標國際先進核電廠，調研電廠設備可靠性管理工作開展情況和信息數據，在國內業界首先建立了適合自身的設備可靠性指標體系，確定了相關的評價標準，出臺了管理流程，并據此在中國核電設備可靠性管理系統（ERDB）中開發出管理模塊。

2　創新點

中核運行的設備可靠性指標包括設備管理、運行、維修、生產計劃等領域與設備可靠性有關的一系列單項指標，以反映特定機組系統和設備的可靠性整體水平。中核運行以設備可靠性指標（ERI）的應用為契機，先后推動了設備缺陷分類、關鍵設備狀態監測與系統監督、單點敏感設備管理及預防性維修優化等工作，為先進的設備管理流程的建立和設備管理工作的深入規范開展發揮了引領作用。

2.1　在國內首次建立了適合中國核電廠的設備可靠性指標體系

2014年之前，國內核電廠尚未開展設備可靠性指標相關工作。中核運行自2014年開始著手研究ERI，到2014年下半年建立ERI體系和試行ERI管理工作。至2015年1月，ERI模塊上線，ERI數據正式發布。目前9臺機組的ERI得分和排名每月在ERDB中發布，在中核運行設備管理委員會及月度安全生產例會上通報，ERI已經成為管理層使用的重要管理工具之一。另外，ERI體系、模塊及管理方式從2016年開始在中國核電其它運行機組（福清核電、海南核電和江蘇核電）中推廣，至2017年8月已有16臺機組的ERI在ERDB系統中每月發布ERI指標得分情況。

中核運行ERI的體系設置緊緊圍繞先進設備可靠性流程的6個模塊，由18個單項指標組成。指標的設置體現全局的設備管理理念，即圍繞設備的運行、維修、計劃、技術管理等分別設置小的單項指標，每個單項指標給予不同的分值或權重。單項指標又分為過程指標和結果指標。過程指標緊貼關鍵敏感設備管理、系統監督與健康評價、預防性維修工作的實施和優化、長期計劃執行等設備管理具體工作，反映出電廠在設備管理具體環節中的工作開展情況可以用于預警設備管理相關工作中的某些異常。結果指標則用發電、安全系統狀態來反映設備管理落實到設備上最終達到的效果如何。

表1　單項指標考核分類

ERI及單項指標各有其評價標準和狀態色。狀態色的作用是指明管理者對該項指標的期望。ERI狀態色的含義如下：

綠色，設備可靠性整體狀態良好；

黃色，設備可靠性整體狀態需要改進，必須制定長期行動計劃；

紅色，設備可靠性整體狀態急需改進，必須立即制定改進計劃并行動。

單項指標的狀態色與以上含義類似。

電廠對于出現紅色的指標項必須開展深入分析工作，找出問題存在的根本原因并采取糾正行動，并在管理層中進行通報。

2.2　開發了配套管理流程

如何使用ERI這個管理工具促進電廠的設備可靠性管理提升，中核運行為此開發了配套的管理流程。在管理流程中對以下環節進行了規定或規范。

在管理流程中對以下環節進行了規范：

（1）電廠如何設置ERI年度目標。

（2）電廠如何對ERI數據進行采集、核實，如何計算ERI單項指標并評價，如何對單項指標趨勢劣化進行原因分析并制定、實施糾正行動。

（3）電廠如何對預期外的ERI趨勢開展分析。

（4）如何編制電廠及集團ERI報告。（5）如何對ERI的結果進行通報和發布。（6）電廠的各部門在ERI管理流程中的職責。

這些環節的規范促進了電廠ERI管理工作的有序高效開展，促進了電廠各部門圍繞提升設備可靠性這一中心展開分工協作，共同為提高設備管理水平發揮作用。

2.3　開發了面向多機組的智能化ERI管理平臺

中核運行承擔著開發中國核電設備可靠性系統（ERDB），在ERDB中建立了單獨的ERI管理模塊，用于ERI數據的采集、儲存、計算、評價、展示及趨勢跟蹤，大大提高了電廠用于ERI數據采集、統計、計算及趨勢分析上的的工作效率。該模塊面向中國核電所有成員電廠，與各電廠的生產管理系統進行了對接，通過自動定期抽取基礎數據并計算結果，使得指標采集和計算過程簡便快捷。已實現了部分數據智能化采集，自動計算及評價等功能，并可以自動生成電廠所需的報表和審批流程，方便了數據集成管理。利用該模塊，中國核電各機組在ERI所有數據實現了集中存放和共享。

3　實施效果

ERI工作從推行至今，已近兩年，不但起到了“試金石”和“指南針”的作用，也促進了中核運行設備管理水平的不斷提升。其具體實施效果如下：

3.1　反映當前設備可靠性水平，幫助了解機組設備可靠性發展趨勢

ERI不但可以直接反映設備可靠性狀態和管理成效，還可以通過對指標的監督和趨勢跟蹤，了解設備可靠性水平和趨勢。圖1可以看出中核運行9臺機組ERI得分總體呈現上升趨勢。中核運行核電9臺機組的ERI趨勢雖有曲折，但仍是向上的，這與中核運行開展的設備可靠性管理工作的穩步推進息息相關。

3.2　開展設備管理對標

通過定期發布ERI得分和各機組排名，促使各機組的設備管理責任處室對照先進查找不足，見賢思齊，促進了設備管理良好實踐被推廣和采用，客觀上幫助秦山核電四個生產單元9臺機組的設備管理流程加快統一和不斷優化。通過對ERI結果的分析，可以看出在計劃的執行、維修實施方面中核運行核電機組做得較好，但是在關鍵設備故障預防及預防性維修優化等方面還比較薄弱，還有一些設備管理基礎工作如系統監督未全面開展，另外缺陷分類和關鍵敏感設備管理方面投入還不足，與先進的設備管理存有不小的差距，可以考慮從這些領域制定管理措施。

圖1　機組得分趨勢圖

3.3　為提升設備可靠性指明方向

中核運行公司專業化改革后，對設備管理工作進行了流程梳理，設備管理工作得到了進一步優化，ERI得分總體呈現上升趨勢。若電廠實施某項管理措施后，ERI一直沒有出現上升的態勢，說明管理層需要重新考慮該管理措施的有效性。另外，通過單項指標分析可以獲知機組設備可靠性管理中的薄弱環節和異常狀態，有針對性地制定提升設備可靠性的行動。

3.4 促進機組設備管理基礎工作的開展

若要開始ERI的收集，電廠必須按照先進設備管理流程完成設備分級和缺陷分類，否則多項單項指標無法收集。沒有設備分級、缺陷分類這個設備可靠性管理基礎，ERI無從談起。另外，從單項指標的設置來看，機組必須已經開展系統監督和系統健康評價，因此若要開展ERI管理或者提升ERI得分，就必須按照先進設備管理流程的6個模塊來開展設備可靠性管理，建立規范可控的管理流程。故而ERI可以促進電站按照先進設備管理流程來開展規范的設備可靠性管理工作。通過中核運行9臺機組的ERI工作，已促進了以下基礎工作：

1）對安全緩解系統設備缺陷的關注。在開展ERI之前，只有秦二廠4臺機組有MSPI計算結果，目前除方家山機組外，一廠30萬機組和三廠2臺機組均開展了MSPI計算和分析工作，安全緩解系統設備缺陷得到了充分的關注。

2）對導致操縱員負擔的設備缺陷的關注。在開展ERI之前，中核運行大多數機組對操縱員負擔沒有開展集中管理工作，ERI促進了各運行部門及技術部門對操縱員負擔的關注，目前運行部門每個月報送操縱員負擔和挑戰數據，如果數據異常技術部門進行分析然后再返回到運行部門，完成了操縱員負擔的閉環管理。

3）故障/小缺陷的分類。未開展ERI工作之前，9臺機組的缺陷均未按照先進設備管理流程的要求進行分類。由于ERI計算要求，必須將故障和小缺陷分開統計，因此在ERI工作開展后，各電廠對出現的SPV設備的缺陷進行了二次分析，開展故障/小缺陷精確定義工作，確保電廠的資源配置在對電廠運行影響最大的設備缺陷上。

4）對關鍵設備的關注。未開展ERI工作之前，9臺機組的關鍵設備有的已經識別，有的還沒有。未完成分級工作的機組，ERI無法計算或只能計算所有設備的相關量，將直接拉低ERI得分。因此ERI促進了電廠對關鍵設備的識別工作，至2016年底，所有機組的關鍵設備均完成識別。同時由于ERI指標絕大多數都以關鍵設備為對象，因此促進了技術部門、維修部門、生產計劃部門對關鍵設備的故障及消缺、預防性維修安排的關注度，極大地提高了關鍵設備的可靠性。

5）促進貫徹全面設備管理理念。機組的可靠性是一個全面可靠性管理，ERI涵蓋電站設備管理相關的各個方面，包括運行、維修、工作控制、變更、設備監督、系統監督等。因此設備可靠性管理提升并不是電廠哪一部門負責或可以獨自承擔的，也不是靠技術部門多花力氣就可以解決的事情。只有所有相關部門按照科學的方法，為提升設備可靠性做出積極努力的情況下，設備可靠性管理水平才會得到提升，ERI才會有增長。電廠的每個部門都是提高設備可靠性的必不可少的執行者。ERI工作促進了電廠各部門在全面設備管理理念的指引下為提升設備可靠性而開展協作、共同努力。

在中核運行開展ERI管理后，機組非計劃停堆次數顯著下降，連年超額完成發電任務。ERI管理在其中發揮著重要的作用，也起到了良好的示范效應。中國核電已經將ERI管理工作推廣到了其它運行機組，目前所有的成員電廠都在按照這個體系和方法開展設備可靠性指標管理工作，推進設備可靠性提升。ERI將會在更多的電廠中應用實施，為中國的核電廠設備管理提升發揮引領作用。