基于風險的氣動閥設備管理摸索

秦博杰，潘 翔，邱 磊，祝太富，王啟峰

（中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

1 基于風險的設備管理

設備的大型化、連續化、自動化、智能化決定了設備的可靠性需要和系統聯系，設備的功能喪失造成的損失已經遠遠超出了設備自身的價值，用最小的資源消耗保持設備固有可靠性和安全性的原則已經不再適合目前設備維修管理的發展要求?；谠O備風險的維修，則是兼顧“設備故障率低”和“設備功能喪失造成的系統故障后果最小”兩方面因素的邏輯判斷進行的，基于設備風險的維修認為，設備的故障不僅與零部件的老化磨損等有關，還和設備的運行工況（溫度、壓力、介質）、操作、管理等因素有關，基于設備風險的維修，其最終目標是讓設備低風險運行。這個風險包括對系統的影響及設備故障風險。

基于設備風險的維修用最佳的維修理念進行維修管理，其主要特點有4 個。

（1）可建立基于風險的設備維修管理制度，不僅考慮維修策略、維修任務的執行，同時也考慮設備運行數據的收集，并用于下一次維修決策依據支持，基于設備風險的維修管理是一個動態的持續優化的過程。

（2）對風險評估結果定量。風險相關的兩個要素為故障頻率和故障后果，風險判別準則由設備管理目標決定，故障頻率和故障后果的數據來自該設備運行的數據，是非常客觀的，且可以量化的。對設備風險的評估建立在設備可靠性數據基礎上，并對故障模式、故障頻率進行定義，最終可計算出風險。

（3）優化維修任務，確定最佳維修周期。根據設備的風險進行故障分析并確定維修任務，維修周期。一般來說，維修任務主要為：定期潤滑、定期清洗、定期更換、定期試驗、定期監測等，根據維修任務反饋，了解設備狀態，判斷設備可靠性。

（4）需要風險管理和專業管理的統籌。只有建立完善的設備維修數據、狀態特征等數據庫并規范數據采集的標準，才能做好風險評估和設備專業化管理工作。

2 氣動閥管理

2.1 氣動閥管理現狀

秦山第二核電廠（以下簡稱“秦二廠”）一共有4 臺機組，使用了大量的氣動閥門設備，對于這些閥門的管理，目前全部設備均有預防性項目，項目的內容及頻率主要依據是設備的維修操作手冊及維護經驗，其執行機構解體周期大部分為8 年，閥體解體周期約10 年。同時，根據秦二廠多年的運行經驗，根據設備運行故障反饋，也將缺陷率較大的設備縮短最小至2C 解體。

對于大部分設備，尤其是閥體部分，解體后發現設備一切正常，狀態十分優秀，浪費人力、物力。盡管有足夠高頻率的解體項目，但缺乏對零部件性能的檢查和關注，如氣動閥的彈簧性能，秦二廠現場發生過由于彈簧性能下降導致設備性能下降及故障的案例。

但值得認可的是，秦二廠已經開展了閥門性能診斷工作，說明對閥門性能及狀態有足夠的意識，但并沒有進一步提升管理，沒有建立以時間軸的記錄，形成連續的狀態跟蹤，并加以趨勢分析，實現閥門的預測性維修。

2.2 基于設備風險的氣動閥分級

為了便于電廠生產管理及維修資源的合理分配和優化利用，確保對機組的安全穩定經濟運行產生重要影響的系統、設備得到充分重視，需要對氣動閥設備實行分級管理。分級管理中，主要基于能動性、高風險及設備分級這三點進行邏輯判斷。

加大政府宣傳力度，電視、新聞、報紙、網絡等媒體深入宣傳國家糧食政策，報道耐密型玉米增產典型、高產栽培技術和增產潛力。良種補貼向耐密型玉米品種傾斜，適當增加玉米高產創建示范區數量，做好示范觀摩，讓更多農民親身體驗耐密型玉米的增產實效，從而積極主動地選擇耐密型玉米品種，改變種植稀植大穗的老習慣。

（1）能動性：定義為當系統執行其安全重要功能的時候，必須機械動作。

（2）高風險：由3 部分共同決定，風險增加因子（RIF）、風險減少因子（RDF）及F-V 重要度值，這3 個參數，均通過PSA 計算，如計算結果RIF≥2 或RDF≥1.005 或F-V≥0.5%，滿足任意條件，則視為高風險。

（3）設備分級：根據設備在電站中的作用進行分級，其中關鍵設備指對電站的核安全和機組發電具有關鍵作用的設備。為進一步突出重點，關鍵設備又細分為關鍵1 級（CC1）和關鍵2級（CC2）。

根據氣動閥對機組的影響及作用，分成四類進行管理：

1 類氣動閥：高風險重要的能動型氣動閥定義為1 類氣動閥。

2 類氣動閥：核安全相關的能動閥門但不屬于高風險重要設備的氣動閥定義為2 類氣動閥。

3 類氣動閥：除1、2 類閥門以外，不承擔高安全重要相關功能但是影響電站運行（停機、停堆、降功率）或者對維修導則功能有重要影響的氣動閥，這類閥門定義為3 類氣動閥。

4 類氣動閥：不屬于以上3 類的氣動閥為4 類氣動閥。該類氣動閥是低安全重要性，同時對電站的運行沒有十分明顯的潛在影響的閥門。

圖1 氣動閥分類流程

2.3 基于風險的設備管理策略

（1）風險不同，對應的閥門類別則不同。這就意味著生產管理及維修資源的分配要有側重，同時對優化利用有了制定原則。

（2）由于為氣動閥門，閥門執行機構有橡膠老化件，因此必須有基于橡膠制品壽命的定期解體項目。同時，還需要制定計劃，定期檢查氣動執行機構的氣密性，以防止密封失效，造成漏氣，影響閥門動作。

表1 秦二廠氣動閥分類統計

上述策略針對的是全部的氣動閥。除了以上原則，對于1 類閥門屬于高風險的設備，設備管理策略主要有敏感部件識別、敏感部件策略緩解、設備性能診斷等工作；對于2 類閥門，實施的策略主要有設備性能診斷；對于3 類和4 類閥門，采取糾正性消缺的處理策略，同時根據維修歷史決定是否需要進行設備性能診斷工作。

2.4 氣動閥設備維修任務優化

基于風險的維修任務和周期的設定，是基于專項管理中的狀態檢測來確定的。狀態檢測分為性能檢測和設備故障歷史數據。

2.4.1 性能檢測在維修任務優化中的作用

根據氣動閥在電廠中的作用、失效后的事故影響進行劃分，分別對不同級別的氣動閥開展不同頻度的在線診斷工作。通過診斷工作，采集設備的運行動作數據，輸入閥門管理軟件，通過橫向和縱向比較，得到性能診斷報告，典型的診斷報告如圖2 和圖3 所示：由圖2 可以預判設備在未來什么階段出現故障，可以在出現故障前及時借入，實施維修，選擇最佳的維修時機；通過圖3 的批次診斷報告，可以判斷近期設備的共性問題，可以進行統一排查、處理。查找共性問題。

2.4.2 設備故障歷史數據在維修任務優化中的作用

通過EAM 系統及狀態報告系統的關聯，在監督清單中的設備如果出現相關的工作任務和狀態報告，則會立即進行關聯、處理。設備出現異常會立即通知項目負責人，負責人需要逐一對該數據進行統計、分析，并給出相應合適的糾正行動。

2.5 氣動閥管理系統

基于風險的設備維修管理制度，不僅考慮維修策略、維修任務的執行，同時也考慮設備運行數據的收集，并用于下一次維修決策依據支持。只有建立完善的設備維修數據、狀態特征等數據庫并規范數據采集的標準，才能做好風險評估和設備專業化管理工作。所以，基于設備風險的維修管理是一個動態的持續優化的過程。

圖2 性能趨勢報告

圖3 批次診斷閥門數據分析報告

表2 4 個狀態色的意義及后續工作

目前，秦山地區正在建立ERDB（設備可靠性管理）平臺，該平臺中氣動閥專項就是基于風險的氣動閥管理。它以設備專項健康報告的形式對建立起管理，并定期發布評價。專項健康報告基于ERDB 系統進行編寫與發布，對專項的管理進行定期評估。報告主要分為兩部分：

（1）一部分為健康概要說明，主要內容是對報告期內的設備及同行內的事件進行回顧。要點有：核心指標改進說明，核心指標降級說明，上期及遺留糾正行動完成情況，報告期內狀態報告，報告期內預防性維修及監督試驗工單延期，報告期內關鍵設備PM延期，報告期內非關鍵設備PM 延期，報告期內缺陷工單，報告期內未關閉的運行決策，報告期內重大行業事件，需要重點關注的內容，專項整體健康預測等內容。這部分內容主要通過ERDB 自動獲取相關數據，設備工程師應對這部分自動獲取的數據進行審查和確認，必要時進行修改或調整。對于無法從ERDB 中自動獲取的數據，由設備工程師手工收集相關信息，納入報告。

（2）另一部分為設備專項指標評估，采用評分的模式，對設備管理現狀進行風險評估定量。評估按照四部分執行，分別為專項基礎、專項人員、專項實施和專項設備4 項，各專項有細化為各子指標并進行得分。通過得分的計算及判斷，通過子指標得到4 個部分的得分及狀態色，再通過4 項的狀態色得到整個專項的狀態色。狀態色分為4 種，分別是綠色、白色、黃色和紅色，分別代表的意義及后續的工作見表2。

根據各顏色狀態，分別開發不同的糾正行動，以期望解決各問題，達到一個期望目標。根據期望目標實現后對應的狀態色改變，就叫該顏色的路徑。路徑主要有綠色、白色和黃色路徑。

3 氣動閥管理展望

基于風險的氣動閥專項管理，首要目標是將整體控制在低風險水平的同時，盡可能降低維修工作。對于氣動閥來說，系統通過長期的數據跟蹤及不斷的反饋，最終目標是對于工況穩定的設備，取消定期解體工單，僅執行定期試驗與氣密性檢查，即可替代目前的解體檢查工作，實現維修資源最大化、維修成本的控制。但是這是一個長期的數據積累過程，需要技術人員共同長久的努力。