核電廠實施基于價值的維修策略

鄭義

（中廣核陸豐核電有限公司，廣東 汕尾516600）

1 引言

從2011 年日本福島事故之后，國際社會加強了對核安全的重視程度。對運核電廠普遍采用對設備缺陷“零容忍”的態度，為此投入了高額的資金。2017 年年初，美國核能協會發出“縮減成本”的倡議，提出基于價值的維修（VBM）管理理念，要將成本效益分析納入電廠預防性管理流程中。基于價值的維修體現了核電運維理念的不斷優化，也引領了世界核電運維的新潮流[1]。我國核電廠也需研究在確保安全基礎上，優化設備管理策略，實現經濟高效發展，切實提升經濟競爭力。

2 VBM管理理念

2.1 VBM的內涵

實施VBM 應當仔細權衡設備維修的成本，合理優化安全性和可靠性。其實現的核心方式可概括為：（1）重新定義關鍵設備進行設備分級，以大幅度減少該類設備的數量；（2）對不同分級的設備采取不同的設備維修管理策略，對于關鍵級設備故障“零容忍”，非關鍵級設備綜合考慮維修效益，對故障適度容忍；（3）要將以往普遍存在的無限追求可靠性的保守管理理念，轉變為在確保安全的前提下，提升維修活動的經濟效益的新理念。

2.2 基本策略

圖1 展示了預防性維修（PM）費用、糾正性維修（CM）費用以及相應的設備可靠性之間的關系。據圖1 所示，隨著PM 費用的增加，設備CM 費用呈“先減后增”的趨勢，這意味著增加設備PM 不能無限制增加設備可靠性。A點為總成本最低點，B點為CM 最少點（可靠性最高點），A點與B點的變化區間意味著電廠為實現自己的安全和經濟性目標，有著多種的策略選擇權。

圖1 基于價值維修的應用策略

在傳統管理模式下，核電廠秉承“核安全高于一切”的理念[2]，往往選擇保守，制定的預防性維修策略趨近于B點，導致部分設備存在“過度維修”的情形。為實施VBM，需對不同的設備采取精準的管理策略，對于影響電廠核安全的關鍵設備須繼續維持在B點，其他設備則可適度移向A點。而最終策略的制定將取決于核電廠對核安全和經濟性的綜合考慮。

3 核電廠實施VBM的策略

3.1 明確VBM與核安全之間的關系

首先，需建立基于VBM 的文化理念，即在安全的前提下追求設備可靠性和維修經濟性的平衡，改變以不計代價追求高可靠性為目標的做法。電廠仍將在“核安全高于一切”的指導下，根據法規嚴格管理核安全相關設備，實現核安全設備“零故障”的目標，以確保核安全。其他設備則兼顧發電可靠性和維修成本，開展適度的預防性維修，以節省成本。需要注意的是，電廠管理者的有效參與既能起到示范引導的作用，又能減少因制定過于嚴苛的管理要求而產生的過度預防性維修。

3.2 建立基于AP913 的設備可靠性管理體系

AP913 將設備分級、性能監測、預防性維修實施、糾正行動、設備可靠性持續改進、壽期與老化管理6 個模塊進行整合，從而形成一個不斷改進的設備可靠性管理體系。電廠應借鑒AP913 建立高效運作的設備管理體系，并將VBM 相關工作通過該體系進行管理實施。

3.3 建立維修規則管理體系

電廠通過建立維修規則管理體系，對設備的維修活動進行有效性評價，可以有效實現設備可靠性和可用性的平衡。

電廠可以在核安全局要求的最小設備范圍基礎上將其他關鍵級設備和非關鍵級設備均納入維修規則管理體系。通過維修規則性能監測方法來監測設備性能，以此獲得設備安全和可用性的平衡。通過開展維修活動風險評價，合理安排維修活動（如將原來在大修中執行的一些預防性維修活動放在日常執行），減少核安全風險。

3.4 在設備分級中應用VBM

實施VBM 需重新定義關鍵設備，以減少關鍵設備數量和非關鍵設備預防性維修項目數量。AP1000 電廠C 類設備的識別范圍將會重點圍繞影響非計劃發電損失、影響三大安全功能、影響維修規則（MR）重要功能、導致專設誤啟動、產生非計劃運行限制條件（LCO）≤72h 幾個方面考慮。其中導致專設誤啟動、產生非計劃LCO 設備可能會選擇保守決策，仍將其保留在C 類設備。

3.5 在維修大綱優化中應用VBM

電廠將重點縮減非關鍵設備的預防性維修項目。基于AP913 的分級條款，以下設備將會成為優化預防性大綱的重點考慮對象：（1）測量儀表。重要儀表采用三取二或四取二設計，單一失效僅導致部分觸發停堆信號，根據分級條款，已不在C 類設備范疇。（2）影響應急運行規程及異常運行規程執行的設備。根據分級條款，部分事故緩解設備已降級，同時鑒于其動作頻率少，因而故障概率小。（3）根據行政管理要求而加強預防性維修管理的設備。該類設備PM 大多屬于電廠高層領導行政要求，容易引發過度維修。電廠管理層需積極踐行價值維修理念，減少因行政管理要求而產生過度的預防性維修。

3.6 開展預測性維修

隨著監測與診斷技術的不斷發展，及早發現設備降級的可能性被大大提高，預測性維修的價值將逐步體現出來。

實施預測性維修的前提是開展狀態監測。從設備的故障模式與機理分析出發，為系統設備、運行、維修和技術支持工程師制定不同側重點的狀態監測任務，對設備狀態進行監測，及時發現異常，同時將數據進行共享，為系統工程師準確評估設備健康狀態提供數據支持。

預測性維修技術的使用也將給現有預防性維修大綱結構帶來改變。某些維修成本巨大而收益較小的定期解體項目將會被延期甚至取消，如大型非關鍵類泵、換熱器、閥門等。其中，核島焊接閥門應用在線診斷技術作為定期解體維修的替代可以極大地降低維修成本。如何應用有效的閥門診斷技術將成為實施VBM 的一個重點研究方向。

4 結語

電廠全面實施基于價值的維修需要電廠文化的轉變，特別是電廠管理高層對于VBM 管理理念的正確認識。VBM 的實施并不代表核安全管理的弱化，它是借助最有效的維修，合理分配資源，適當地優化安全性和可靠性，以使電廠維修策略達到最小壽命周期成本所要求的可靠性水平。需要明確的是，在我國實施VBM 仍是在滿足核安全的基礎上進行，而不應對核安全產生相反作用。

本文中的VBM 實施策略是針對核電廠的運營階段。可將VBM 的理念延伸至工程階段。如通過設計優化減少關鍵敏感設備數量，通過設備選型歸一化來減少群廠同一功能位置的設備種類，最終減少運營階段的預防性維修任務，減少備件采購數量，降低人員培訓費用等成本。

此外，VBM 應用需在探索中不斷優化，需建立可靠的模型測算預防性維修成本和設備故障后帶來的損失。