淺述建安階段運行人員參與核電站設備可靠性分級的實踐與經驗

黃錕

摘 要 以INPOAP-913為框架立足項目實際，定義分級準則、劃分分級維度、識別關鍵設備。運行人員作為對系統、控制、技術規(guī)格書、運行規(guī)程等有一定認知和操作經驗的群體，在項目建安階段參與設備可靠性分級管理，識別關鍵設備和分析失效影響，有利于后續(xù)提升機組運營能力。

關鍵詞 設備分級;建安階段;生產運行

引言

核電站系統復雜，對設備可靠性考量尤為重視。實際運營階段，設備失效既可能是隨機失效，也可能是確定性失效，或綜合結果。核電站對系統運行造成顯著影響的關鍵設備大約占設備總量的20%甚至更少。對這20%的重要設備進行針對性、精細化管理，即可避免大約80%的潛在重大故障發(fā)生[1]。設備分級正是一種方法上切實可行、形式上可廣泛推行的關鍵設備識別方法。

1設備分級準則和應用

1.1 設備分級準則

AP系列核電站最關注的是關鍵安全功能（次臨界、堆芯冷卻、熱阱、一回路壓力邊界完整性、安全殼完整性、一回路水裝量）。AP-913根據設備對關鍵功能的影響程度分為CC1、CC2、NC、RTM四個等級，每個等級再根據對機組的影響范圍和程度，如是否違反設備可靠性管理大綱、觸發(fā)停堆或專設、造成機組負荷瞬態(tài)等情況再細分。

1.2 設備分級工作思路和注意事項

設備分級主體工作，是針對系統流程圖和設備信息表中每一個設備，評估設備功能、設備失效模式、設備失效對系統/機組的影響，進而確定設備關鍵度等級、判定是否為單一敏感設備，同時完成環(huán)境等級、工作頻度的信息分析判定。對設計思想的解讀、識別功能（設計思想）是分級核心。

2相關經驗和優(yōu)化建議

2.1 關注同行經驗反饋并采取糾正行動

建安階段可加強對同類型機組經驗反饋的學習，以完善自身設計和優(yōu)化管理。

2020年初某AP系列機組主控室通風輻射監(jiān)測儀A氣溶膠通道，因設備故障滿足兩通道中任一高2，自動延時隔離主控室，專設觸發(fā)條件。根據廠家手冊，該輻射監(jiān)測儀通道中的塑料閃爍體探測器和就地處理單元的平均故障間隔時間均大于50000h，實際該機組剛商運不到2年。2018年另一AP機組試驗階段，因主控室壓差真實低延時觸發(fā)VES（2取1邏輯）。

法規(guī)規(guī)定，導致專設安全設施和反應堆保護系統自動或手動觸發(fā)的事件（預先安排的這類試驗除外）時應該報告[2]。若因設備偶發(fā)故障發(fā)生執(zhí)照運行事件，對運營隊伍帶來額外負擔，更可能帶來專設和保護系統誤動作風險。建安階段優(yōu)化重要系統設計可帶來長期運營穩(wěn)定，如VES驅動邏輯優(yōu)化為3取2，提高AP系列設冷水/廠用水系統冗余度，可降低關鍵設備數量并提高系統和電廠可靠性。

某AP核電廠一臺備用柴油機，因螺母裝配力矩不符合要求、螺母強度性能低問題，執(zhí)行季度試驗時油缸連桿打破曲軸箱，潤滑油及高溫水管路破裂，使備用柴油機失去備用。備用柴油機屬于STAC（投資保護的短期可用性控制）規(guī)定的設備，在模式1至5要求兩臺中至少一臺備用柴油機可用。僅剩一臺可用對核島中壓母線可靠性帶來影響。成套設備在建安階段和調試前期，業(yè)主單位對其內部細節(jié)和使用經驗相對不足或資料缺失，在進行初次設備分級時一般只停留在設備整體的失效和影響分析，對部件失效模式的認識存在不足，因此納入同類型機組的經驗反饋可避免共因故障、提高初次設備分級時的現實依據，防止影響和危害擴大。

2.2 三選算法的儀表分級

三選算法的設計使在單一儀表失效情況下，冗余設置的儀表輸出信號可信，且可將其隱性失效通過報警變?yōu)轱@性，將關鍵設備變?yōu)榉顷P鍵設備，提高可靠性。

凝結水系統用三選算法輸出的凝結水流量信號作為除氧器水位調節(jié)閥組的一個調節(jié)量，三個流量儀表A/B/C是顯性失效，單一儀表發(fā)生故障會有報警且不會對凝結水流量輸出信號產生影響。僅在兩個流量儀表同時發(fā)生完全一致漂表的極限下才會導致輸出信號真實發(fā)生偏差，這在實際中概率極低。

而M310部分儀表控制思路與此不同，如雖其每臺SG有3個蒸汽壓力表，但每列的3個壓力表功能均不同，且大氣釋放閥雖作為核安全相關設備，但其僅由一個壓力表參與控制排放，其余壓力表承擔諸如蒸汽流量校正、安注與主蒸汽隔離保護等。所以三選算法的設計更合理可靠。

2.3 一次元件的分級考量

非能動的一次元件（節(jié)流孔板等）通過法蘭或焊接成為管道的一部分，一方面其失效概率低且沒有經濟的維修策略預防失效，另一方面部分一次元件失效則會引起對應儀表故障。

凝結水系統三個差壓式主流量儀表A/B/C共用一次測量元件，經三選算法輸出的信號參與除氧器液位控制。如一次元件堵塞嚴重會使冗余儀表共同失效，液位控制閥組開大，造成閥門開度余量不足;一次元件泄漏也會造成除氧器液位控制波動。所以一次元件斷然直接歸為RTM，長期無人關注會增加其服務的儀表和主設備控制風險。

3結束語

嚴謹合理的設備可靠性分級結果是核電站設備管理、資源配置開展的重要輸入依據，保證機組的安全穩(wěn)定有序運行，也減少了工作量和經濟成本。設備可靠性分級后續(xù)還可以應用于預防性維修、糾正性維修、壽期管理、備品備件管理等。

設備分級工作起步階段，難免會存在認知和能力、經驗不足造成的偏差，這也需要我們不斷向同行學習、總結經驗，立足項目實際調整分級依據、在實踐中優(yōu)化細則和界定特例，不斷完善質量。

參考文獻

[1] 張圣，陳宇，黃立軍，等.基于INPOAP-913框架的核電廠設備分級研究[J].設備管理維修，2014（11）：17-20.

[2] 國家核安全局.核電廠營運單位報告制度：HAF001/02/01[S].北京：中國標準出版社，1995.