電廠配置管理體系研究

蘇州熱工研究院有限公司 李均勇

配置管理是一種系統性的方法，用于辨識、記錄以及更改設施的系統、構筑物和設備的特性，確保設計要求、實際配置以及配置信息三者的一致性。配置管理在二戰后由美國國防部提出，由于戰斗機研發制造涉及的參與方眾多，引入配置管理的方法，用于驗證設計方案與設計要求的相符性，以及不同供應方的零部件的可互換性。

配置管理針對的是在項目運營維護期間，需要投入大量資源維持項目正常運行的一類大型復雜的工程項目。如果項目在建設期間資源投入大，在運維期間的維護成本低，建立配置管理的成本可能遠高過運維成本的額外投入，不建議執行配置管理方法。復雜的工程項目，例如火力發電廠、核動力發電廠、大型化工項目、軍工項目等，其運維基于設計要求進行，任何的升級或者修改可能會導致重大的安全事故或者巨額的財產損失，這些領域的配置管理顯得尤為重要。

在20世紀90年代，美國能源部將配置管理的方法引入到民用核電管理理念中，制定了配置管理的標準。隨后美國國家標準組織（ANSI）制定了核設施配置管理標準，成為了目前核動力廠配置管理的基準文件。

配置管理的架構

配置管理的基本要素有三個，配置要求（設計要求）、配置狀態（實際狀態）和配置信息（文檔記錄）。項目在設計期間產生配置要求，規范了項目的功能、性能參數和實現的目標等，通過項目的建設和運維實現；配置狀態和配置信息在項目的建設期間產生，項目建設的實際狀態在完工時完整如實記錄在文檔信息中。

配置管理的三要素構成了配置三角，配置管理的目標是在項目的各個階段，維持配置三角的平衡。在項目建設期間或者投運后，與配置要求不一致的部分，需要進行現場變更以及文檔記錄的更新；在滿足設計要求下，配置狀態的修改，需要更新設計要求參數以及文檔記錄；配置信息作為輔助手段，是設計要求和實際狀態的輸出，并給項目管理者提供正確的信息。

核動力發電廠配置的現有問題及建議

美國核動力廠的建造時間在20世紀60年代到80年代，采用工程總承包的方式，“交鑰匙”工程致使很多的設計要求文件未移交到業主運營單位。在20世紀90年代，美國MILLSTONE 核電廠的3臺核電機組發現了現場實際狀態與設計不符的較大偏差。經過美國核管會審查，這些問題涉及機組核安全。最終的結果是一臺核電機組退役，永久停運，另外兩臺核電機組停機2-3年，花費巨資將現場狀態進行升級，并修改了部分設計文件。

國內核動力廠的在運機組，從電廠的設計、采購、建造、調試到商運，基本全盤引進國外的技術、體系與管理方式。存在的典型問題包括：

上游設計文件缺失，在運機組由于技術引進的原因，設計要求不清晰，從而上游設計文件丟失；近期新投運的機組，上游文件由國內設計方保留，部分設計要求仍未移交到運營方；現場狀態和文檔記錄一致性、文檔記錄的完整性以及文檔之間的一致性仍然受到挑戰；現場狀態與設計裕度的偏差受到質疑。

目前國內民用核動力廠缺少對此管理方向的系統性整合指引，僅在流程上體現了部分配置管理的要求。例如現場狀態的變更，引起文件的修改，是否修改完整，是否修改上游設計要求，是否引起設計裕度的調整；同一系統的不同時間點的多次變更，每次變更將影響設計的裕度，多個變單產生的負裕度影響是否考慮疊加，并對系統設計基準產生影響。

針對目前國內的現狀，建議提出管理要求，推動管理細則的出臺，用以實現配置管理在核動力廠的實現。措施包括：

建立國家層面的監管導則。監管部門發布導則，將配置管理的要求建立在監管層面，出臺細則，明確核動力廠設計建造期間、調試移交期間以及運營期間在配置管理方面的責任和工作內容；建立電廠全壽期的配置管理數據流。核動力發電廠維持配置三角的平衡是一個非常重要的課題，三角的一邊不平衡，會對電廠安全造成影響。

隨著計算機技術的發展，核動力電廠可以基于虛擬電廠的基礎上，實現配置管理的可視化。虛擬電廠集成實時數據、標準數據庫、電子文檔等配置信息，基于二維和三維的幾何尺寸模型的基礎上，增加四維（時間維度）、五維（成本維度）和六維（材料維度）尺度，實現配置的可視化以及電廠配置的實時更新。

圖1 配置管理平衡式

建立配置管理信息平臺。配置管理信息平臺，以單個系統流程圖/電氣單線圖為基礎，將配置管理數據流的信息整合，實現配置信息的可視化、實時化和全面化。核動力廠的系統有數百個，工藝系統有流程圖，電氣系統有電氣單線圖，這類圖紙串聯了上游設計與下游現場狀態。電子化流程圖/單線圖為基礎形成的配置管理信息平臺，其基本框架見圖2。信息化平臺的建立，可以使參數的讀取與對比更加方便，記錄參數與實際參數的不一致會及時體現。

圖2 以工藝流程圖/電氣單線圖為基礎的配置管理信息平臺

建立裕度管理方案。基于配置管理的架構，在信息電子化的支撐下，現場參數的偏差可即時反饋到系統中，并與設計要求進行對比，及時發現和診斷設備、系統的不良狀態，提升核動力廠的核安全水平。

配置管理信息平臺，結合核動力廠現有的信息平臺，將設備實時運行參數、設備狀態監測數據以及設備隔離檢修狀態等植入平臺，加以設備可用性邏輯的判斷，可以發揮更大的作用，為核動力廠的運行、維修以及技術升級提供強有力的支撐。配置管理體系的建立，有助于監管部門對核動力廠的核安全現狀進行實時掌控，有助于核動力廠管理者的技術決策，也有助于核動力廠工程師的技術判斷。