“華龍一號”核電調(diào)試進(jìn)度測量體系研究

徐大鐳

(中國中原對外工程有限公司，北京 100044)

1 概述

1.1 研究背景

“華龍一號”是在我國30余年核電科研、設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過充分吸取福島核事故經(jīng)驗(yàn)反饋，根據(jù)全球最新安全要求自主研發(fā)的，具有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)百萬千瓦級壓水堆三代核電技術(shù)。

按照國際慣例和工程實(shí)際，核電工程一般分為設(shè)計(jì)(含前期)、采購、建造(土建和安裝)及調(diào)試四大領(lǐng)域。核電機(jī)組調(diào)試具有以下兩項(xiàng)特點(diǎn)：

1)工期長、接口多、風(fēng)險大、工作量密集、技術(shù)難度高，工作內(nèi)容、工作方法等與設(shè)計(jì)采購建造等環(huán)節(jié)迥異，調(diào)試質(zhì)量的優(yōu)劣，直接決定了核電廠整個壽期的運(yùn)行質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)收益和社會效益；

2)核電調(diào)試作為核電工程建設(shè)的收官環(huán)節(jié)，始終要肩負(fù)核電項(xiàng)目“絕對工期”“后墻不倒”的重?fù)?dān)，其進(jìn)度管控的壓力巨大。

“華龍一號”作為我國自主三代核電技術(shù)，在調(diào)試領(lǐng)域的上述兩項(xiàng)特點(diǎn)更為突出。本研究旨在探索建立“華龍一號”核電調(diào)試進(jìn)度測量體系，提高“華龍一號”調(diào)試進(jìn)度、成本、質(zhì)量管控水平，補(bǔ)充完善“華龍一號”技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系。

1.2 研究內(nèi)容

本文主要研究內(nèi)容如下：

1)分析分解及確定“華龍一號”核電調(diào)試過程與工作量；

2)編制“華龍一號”核電調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)里程碑和核電調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度計(jì)劃；

3)建立核電調(diào)試進(jìn)度測量體系；

4)工程項(xiàng)目中模擬驗(yàn)證。

2 “華龍一號”核電調(diào)試工作概述、過程分解及工作量統(tǒng)計(jì)

本節(jié)將對“華龍一號”核電調(diào)試過程和核電調(diào)試任務(wù)進(jìn)行工作量分析，建立與調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度計(jì)劃的匹配和對接關(guān)系。

2.1 “華龍一號”核電調(diào)試過程分解

“華龍一號”核電機(jī)組調(diào)試的過程和工作內(nèi)容較為復(fù)雜。根據(jù)《核電廠調(diào)試程序》(HAD103-02)的相關(guān)要求，必須安全、合理、循序漸進(jìn)地開展核電調(diào)試工作，依次完成A階段試驗(yàn)(預(yù)運(yùn)行試驗(yàn))、B階段試驗(yàn)(首次裝料，初始臨界和低功率試驗(yàn))和C階段試驗(yàn)(功率試驗(yàn)),如表1所示。

表1 “華龍一號”核電調(diào)試階段劃分Table 1 Division of commissioning stages of HPR1000

“華龍一號”核電調(diào)試進(jìn)度測量體系的創(chuàng)建就是對核電調(diào)試工作內(nèi)容按層次按板塊等細(xì)化分解，將分解的元素測算工作量及分析確定邏輯關(guān)系，繼而輸入到“華龍一號”標(biāo)準(zhǔn)化核電調(diào)試進(jìn)度計(jì)劃中，同步結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)核電調(diào)試?yán)锍瘫⑦M(jìn)行優(yōu)化的過程。在進(jìn)行工作量分解的時候，結(jié)合核電調(diào)試的慣例，按照核電調(diào)試專業(yè)分工逐層逐級進(jìn)行，專業(yè)內(nèi)按照工作類別進(jìn)行劃分。

2.2 “華龍一號”核電調(diào)試工作概述

“華龍一號”核電調(diào)試工作主要分為調(diào)試準(zhǔn)備和調(diào)試實(shí)施兩大部分，其他包括調(diào)試配合、調(diào)試支持等工作。

通常情況下“人工日”可以綜合定量反映出“華龍一號”核電調(diào)試試驗(yàn)項(xiàng)目從調(diào)試準(zhǔn)備，到調(diào)試實(shí)施，再到調(diào)試報告或試驗(yàn)結(jié)果快速分析單編制，及其他相關(guān)配套工作所需投入的人工日數(shù)。調(diào)試試驗(yàn)中的“人工日”是按“華龍一號”核電系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)量測算的完成單機(jī)組調(diào)試工作所需的人工日。

2.3 “華龍一號”分系統(tǒng)試驗(yàn)

“華龍一號”分系統(tǒng)試驗(yàn)主要有(子)系統(tǒng)由安裝向調(diào)試移交、(子)系統(tǒng)調(diào)試隔離與掛牌、(子)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備基礎(chǔ)功能驗(yàn)證等工作內(nèi)容。

2.3.1 “華龍一號”核島分系統(tǒng)試驗(yàn)

核島分系統(tǒng)試驗(yàn)主要包括核島20個主輔系統(tǒng)的82項(xiàng)調(diào)試試驗(yàn)，涵蓋反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)、化學(xué)溶劑控制系統(tǒng)、余熱排出系統(tǒng)等核主輔系統(tǒng)初步試驗(yàn)。

2.3.2 “華龍一號”常規(guī)島及BOP分系統(tǒng)試驗(yàn)

常規(guī)島及BOP分系統(tǒng)試驗(yàn)主要包括CI/BOP的38個系統(tǒng)的44項(xiàng)分系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)，涵蓋了通風(fēng)系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、火警系統(tǒng)、常規(guī)島給水系統(tǒng)等的初步試驗(yàn)。

2.3.3 “華龍一號”電氣分系統(tǒng)試驗(yàn)

電氣分系統(tǒng)試驗(yàn)主要包括34個電氣系統(tǒng)的39項(xiàng)分系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)，涵蓋了低壓電氣、中壓電氣、直流電氣、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)等系統(tǒng)。

2.3.4 “華龍一號”儀控分系統(tǒng)試驗(yàn)

儀控分系統(tǒng)試驗(yàn)主要包括15個儀控系統(tǒng)的30項(xiàng)分系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)，涵蓋了專用儀控、三廢儀控、汽機(jī)儀控等系統(tǒng)。

2.4 “華龍一號”整體試驗(yàn)

系統(tǒng)整體試驗(yàn)主要內(nèi)容是對系統(tǒng)內(nèi)整體性能驗(yàn)證，或者對存在實(shí)體連接及性能邏輯聯(lián)鎖的兩個或多個(子)系統(tǒng)進(jìn)行初步或局部聯(lián)動性能驗(yàn)證。

2.4.1 “華龍一號”核島系統(tǒng)整體試驗(yàn)

核島系統(tǒng)整體試驗(yàn)主要包括20個主輔系統(tǒng)的51項(xiàng)系統(tǒng)整體試驗(yàn)，涵蓋應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)收試驗(yàn)、專設(shè)安全系統(tǒng)功能驗(yàn)證等試驗(yàn)。

2.4.2 “華龍一號”常規(guī)島及BOP系統(tǒng)整體試驗(yàn)

常規(guī)島及BOP(CI/BOP)系統(tǒng)整體試驗(yàn)主要包括38個系統(tǒng)的131項(xiàng)系統(tǒng)整體試驗(yàn)，涵蓋通風(fēng)冷凍系統(tǒng)性能驗(yàn)收試驗(yàn)、常規(guī)島給水系統(tǒng)功能驗(yàn)證等試驗(yàn)。

2.4.3 “華龍一號”電氣系統(tǒng)整體試驗(yàn)

電氣系統(tǒng)整體試驗(yàn)主要包括34個電氣系統(tǒng)的40項(xiàng)系統(tǒng)整體試驗(yàn)，涵蓋主要電源系統(tǒng)的驗(yàn)收試驗(yàn)、輔助電源和主電源的整組啟動等試驗(yàn)。

2.4.4 “華龍一號”儀控系統(tǒng)整體試驗(yàn)

儀控系統(tǒng)整體試驗(yàn)主要包括16個儀控系統(tǒng)的21項(xiàng)分系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)，涵蓋反應(yīng)堆控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能試驗(yàn)、DCS系統(tǒng)性能驗(yàn)證等試驗(yàn)。

2.5 “華龍一號”綜合試驗(yàn)

“華龍一號”核電調(diào)試綜合試驗(yàn)主要包括從該機(jī)組CFT開始至該機(jī)組臨時驗(yàn)收完成期間的機(jī)組性能試驗(yàn)及綜合試驗(yàn)。主要包括核蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(NSSS)冷態(tài)性能試驗(yàn)，機(jī)組熱態(tài)性能試驗(yàn)，機(jī)組首次裝填核燃料，首次達(dá)臨界前熱態(tài)試驗(yàn)，機(jī)組首次達(dá)臨界及熱功率提升至50%FP試驗(yàn)，反應(yīng)堆功率逐步由50%FP提升到滿功率試驗(yàn)，汽輪發(fā)電機(jī)組首次核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)，機(jī)組首次并網(wǎng)試驗(yàn)，汽輪發(fā)電機(jī)組帶負(fù)荷試驗(yàn)，24 h連續(xù)變負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)和168 h滿功率連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行驗(yàn)收試驗(yàn)等。

2.6“華龍一號”核電調(diào)試工作量統(tǒng)計(jì)

經(jīng)過以上分系統(tǒng)試驗(yàn)、系統(tǒng)整體試驗(yàn)和綜合試驗(yàn)等分項(xiàng)分析，分別統(tǒng)計(jì)得出各部分工作量。匯總結(jié)果從略。

3 “華龍一號”標(biāo)準(zhǔn)化核電調(diào)試進(jìn)度測量體系建立

基于對“華龍一號”核電調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)工作內(nèi)容和工作量的分析、分解與整合，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化核電調(diào)試?yán)锍瘫?biāo)準(zhǔn)化核電調(diào)試進(jìn)度計(jì)劃，研究建立核電調(diào)試進(jìn)度測量體系。

3.1“華龍一號”標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試?yán)锍瘫_定

“華龍一號”核電調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)里程碑確定為21個，如表2所示。

表2 “華龍一號”核電調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)里程碑Table 2 The commissioning standard milestones of HPR1000

續(xù)表里程碑代碼里程碑名稱里程碑時間(FCD+月)所屬階段定義及實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)T18發(fā)電機(jī)首次并網(wǎng)FCD+59B3發(fā)電機(jī)首次接入電網(wǎng),向電網(wǎng)輸出電能,以同期用斷路器合閘穩(wěn)定為準(zhǔn)T19反應(yīng)堆熱功率達(dá)50%FPFCD+61C1低功率試驗(yàn)完成,反應(yīng)堆熱功率首次提升至50%FPT20反應(yīng)堆熱功率達(dá)100%FPFCD+61.5C2反應(yīng)堆熱功率首次提升至100%FPT21性能試驗(yàn)完成FCD+62C2核電廠所有(作為前提條件的)調(diào)試項(xiàng)目和工作完成后進(jìn)行的168 h連續(xù)滿功率考核運(yùn)行試驗(yàn)。以168 h連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)束為完成

3.2 華龍一號”核電調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度計(jì)劃制定

依據(jù)3.1節(jié)確定的“華龍一號”核電調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)里程碑，以及標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試任務(wù)工作分解，結(jié)合設(shè)計(jì)文件、工程經(jīng)驗(yàn)等制定了“華龍一號”核電調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度計(jì)劃，以確定各HST和HCP所屬里程碑或階段。

核電調(diào)試?yán)锍瘫驼{(diào)試階段，預(yù)運(yùn)行試驗(yàn)階段工作，首次裝料、初始臨界和低功率試驗(yàn)階段工作，功率試驗(yàn)階段工作等。作業(yè)日歷按7×24 h工作制排布。

3.3 確定“華龍一號”標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試工作累計(jì)完成情況和標(biāo)準(zhǔn)曲線

從標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃中提取出以上各項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，得到“華龍一號”標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)試工作里程碑情況統(tǒng)計(jì)表和累計(jì)完成率折線圖，見圖1。

圖1 “華龍一號”標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)試工作累計(jì)完成率曲線Fig.1 The cumulative completion rate curve of the standardized commissioning of HPR1000

4 工程應(yīng)用

依據(jù)上述建立的“華龍一號”標(biāo)準(zhǔn)化核電調(diào)試進(jìn)度測量體系，在“華龍一號”海外首堆機(jī)組調(diào)試管理中開展了試驗(yàn)性應(yīng)用工作，以期驗(yàn)證進(jìn)度測量體系有效性和可用性。

4.1 調(diào)試進(jìn)度測量體系在機(jī)組調(diào)試工作中的應(yīng)用

體系的實(shí)際效果需要經(jīng)過具體工程的實(shí)踐檢查，體系考核主要包括里程碑、工期、工作量等方面。以T01～T06里程碑為例，介紹機(jī)組調(diào)試進(jìn)度測量過程。表3中列出了機(jī)組核電調(diào)試?yán)锍瘫脑?jì)劃時間及實(shí)際完成時間，同時結(jié)合相關(guān)調(diào)試任務(wù)工作量的完成情況在“華龍一號”核電調(diào)試進(jìn)度測量體系中進(jìn)行微觀測量。

表3 機(jī)組調(diào)試?yán)锍瘫皩?shí)際進(jìn)展Table 3 Unit commissioning milestones and the actual progress

4.2 進(jìn)行模擬測量

對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行賦值處理后，得出圖2。

圖2 機(jī)組T01-T06調(diào)試?yán)锍瘫瓿汕闆rFig.2 Completion of commissioning milestones of unit T01-T06

測量結(jié)果說明：

1)“華龍一號”機(jī)組在實(shí)際調(diào)試過程中，根據(jù)所在國監(jiān)管要求，對部分調(diào)試邏輯進(jìn)行了適時調(diào)整，因此實(shí)際完成曲線按里程碑序號出現(xiàn)部分先高后低的情況；

2)上述調(diào)整主要原因有當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件差，因此輔助電源調(diào)整為早開工早可用，故而中壓電源可用也提前；主控室可用涉及長周期供貨等原因，里程碑時間保持不變；主電源(廠外)可用調(diào)整至CFT開始之后方才完成；

3)針對以上結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)T01～T06里程碑工作中T2、T3和T4里程碑節(jié)點(diǎn)的工作完成偏差較大，需進(jìn)一步分析并采取針對性措施予以糾偏。

5 結(jié)論

通過開展上述工作的，本研究形成了以下結(jié)論：

1)對“華龍一號”核電調(diào)試工作任務(wù)及工作量進(jìn)行分析分解，符合核電工程的實(shí)際，通過確定標(biāo)準(zhǔn)化的工程量有效清晰地展示出“華龍一號”核電調(diào)試整體工作內(nèi)容；

2)通過編制“華龍一號”核電調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)里程碑和核電調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度計(jì)劃，有效體現(xiàn)出核電調(diào)試進(jìn)度控制的骨骼、脈絡(luò)和體系，為進(jìn)一步搭建核電調(diào)試進(jìn)度測量體系奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；

3)通過對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行關(guān)鍵信息賦值，初步探索出適用于“華龍一號”核電調(diào)試的進(jìn)度測量方法，案例應(yīng)用表明可以有效全面地完成核電調(diào)試進(jìn)度測量工作，具有推廣應(yīng)用的適用性和特點(diǎn)。

本研究成果尚存在賦值及測量手段較為復(fù)雜，當(dāng)前情況下需要專人手工逐項(xiàng)輸入及計(jì)算，因此亟待進(jìn)一步提升測量軟件的自動化和便捷性，以為項(xiàng)目管理決策者提供更加便捷和直觀的參考信息。