核電站關(guān)鍵設(shè)備維修檔案的創(chuàng)建與運(yùn)用1)

(中核核電運(yùn)行管理有限公司 維修二處，浙江 海鹽 314300)

對于核電機(jī)組而言，確保核安全是核電運(yùn)營企業(yè)的首要任務(wù)，維護(hù)機(jī)組安全、穩(wěn)定的運(yùn)行是核電員工的共同責(zé)任。然而，核電機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性很大程度上取決于機(jī)組設(shè)備的可靠性，特別是關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)對確保經(jīng)濟(jì)效益和核安全起著舉足輕重的作用。美國三哩島核事故就是起因于一個關(guān)鍵設(shè)備的故障，之后隨著設(shè)備故障與操作失誤的交織而急劇擴(kuò)大，最終引發(fā)了嚴(yán)重的堆芯熔化事故。而國內(nèi)外核電機(jī)組中，因關(guān)鍵設(shè)備故障引起停機(jī)、停堆和降功率的歷史事件數(shù)不勝數(shù)。隨著核電運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，行業(yè)對核電機(jī)組的安全性能指標(biāo)將提出更高的要求，機(jī)組設(shè)備缺陷量就是衡量一臺核電機(jī)組健康狀態(tài)的重要指標(biāo)，它直接決定著機(jī)組的安全性和穩(wěn)定性。

由此可見，核電機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備的維護(hù)至關(guān)重要，各核電站維修相關(guān)的執(zhí)行部門和管理部門都將關(guān)鍵設(shè)備的維修和維護(hù)作為部門的中心工作。同時，核電的快速發(fā)展使得人才培養(yǎng)和設(shè)備制造的周期被壓縮，但核電行業(yè)對核電機(jī)組安全性能指標(biāo)的要求卻越來越高，內(nèi)外部的壓力都促使著核電運(yùn)營企業(yè)加快技術(shù)和管理創(chuàng)新，提高管理效率。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 核電機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備缺陷數(shù)量居高不下

近年來，秦山核電基地各機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備的缺陷數(shù)量仍然居高不下，因關(guān)鍵設(shè)備故障造成機(jī)組停機(jī)、降功率的事件也偶有發(fā)生。以秦山地區(qū)新建的方家山1、2號核電機(jī)組為例，根據(jù)對EAM系統(tǒng)中方家山1、2號機(jī)組分級為S級(關(guān)鍵1級)和A級(關(guān)鍵2級)設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，從2015年1月至2018年6月，方家山1、2號機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備缺陷總量累計1 209項，涉及缺陷設(shè)備696臺，而方家山機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備總數(shù)為6 071臺，因此其總體缺陷率為11.4%(缺陷率以缺陷設(shè)備數(shù)量與設(shè)備總量的比值計算)，如圖1所示。其中，閥門類關(guān)鍵設(shè)備總數(shù)1 730臺，其缺陷達(dá)到565項，涉及缺陷設(shè)備319臺，缺陷率高達(dá)18.4%，如圖2所示。各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所示。

圖1 關(guān)鍵設(shè)備缺陷率示意圖

圖2 閥門類關(guān)鍵設(shè)備缺陷率示意圖

表1 2015—2018年方家山機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備缺陷統(tǒng)計

從上述數(shù)據(jù)，可以看到，在這些關(guān)鍵設(shè)備的缺陷中，閥門類關(guān)鍵設(shè)備缺陷量占到了缺陷總量近一半的比重，達(dá)到46.7%；同時，閥門類缺陷設(shè)備的數(shù)量也占據(jù)了缺陷設(shè)備總量的45.8%，如圖3所示。

圖3 閥門類缺陷設(shè)備比例示意圖

此外，在這些關(guān)鍵設(shè)備中，一些直接影響機(jī)組運(yùn)行或核安全的關(guān)鍵閥門設(shè)備，其缺陷量尤為突出，例如6臺VVP系統(tǒng)主蒸汽隔離閥缺陷累計達(dá)26項，4臺RCP系統(tǒng)穩(wěn)壓器噴霧調(diào)節(jié)閥缺陷累計達(dá)12項，12臺ARE系統(tǒng)主給水調(diào)節(jié)閥缺陷累計高達(dá)34項。各項數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 2015—2018年方家山機(jī)組部分關(guān)鍵閥門缺陷統(tǒng)計

同時，可以從上述數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵設(shè)備缺陷的再發(fā)生率較高，平均每臺設(shè)備發(fā)生缺陷接近兩次，其中缺陷最多的設(shè)備在三個運(yùn)行周期內(nèi)發(fā)生缺陷竟高達(dá)9次。由此可見，方家山機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)很不樂觀，這將成為影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患。

1.2 關(guān)鍵設(shè)備維修管理難點(diǎn)

1.2.1 設(shè)備維修質(zhì)量的提高有賴于設(shè)備狀態(tài)管理

設(shè)備的狀態(tài)猶如人的身體狀況，其每個階段的狀態(tài)都有密切的關(guān)聯(lián)性，設(shè)備維修猶如人就醫(yī)治病，人就醫(yī)時需要問及以往病史，掌握病情，從而能對癥下藥，提高療效。設(shè)備維修同樣需要核電站維修部門充分掌握設(shè)備的狀態(tài)特性，維修質(zhì)量的提高必須建立在深入了解設(shè)備歷史狀態(tài)的基礎(chǔ)上，這需要維修部門采取基于設(shè)備狀態(tài)的維修管理?；谠O(shè)備狀態(tài)的維修管理是指通過了解和掌握在役設(shè)備各階段的狀態(tài)，對設(shè)備的維修策略和技術(shù)改進(jìn)采取針對性地措施，是一項動態(tài)的維修管理，非常適合關(guān)鍵設(shè)備的長期研究。目前，不管是核電運(yùn)營企業(yè)，還是核能行業(yè)協(xié)會等組織，都在合力推進(jìn)核電關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)管理的研究，其目的都是提高核電設(shè)備運(yùn)行的可靠性，降低設(shè)備缺陷率，尋求設(shè)備管理優(yōu)化模式。

1.2.2 設(shè)備狀態(tài)管理缺乏大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)支持

設(shè)備狀態(tài)管理的研究光憑設(shè)備的設(shè)計和制造數(shù)據(jù)是無法實(shí)現(xiàn)的，設(shè)備狀態(tài)管理的研究必須建立在大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)支持的基礎(chǔ)上，特別是對于設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)信息，該數(shù)據(jù)需要維修部門來收集，從而建立維修歷史數(shù)據(jù)庫。然而，目前秦山核電機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備的維修記錄大都只依賴于EAM等生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通常只簡單記錄了工單的準(zhǔn)備信息和維修報告，對于維修活動過程中設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)卻沒有很好的載體來記錄，對于維修中的技術(shù)細(xì)節(jié)更是只憑個人記錄或記憶，時間一長很容易忘記或混淆，不利于開始持續(xù)性的關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)管理。

因此，維修部門急需針對核電站關(guān)鍵設(shè)備的管理進(jìn)行改進(jìn)，創(chuàng)建一種能夠支持設(shè)備狀態(tài)跟蹤的管理方式來提高設(shè)備的可靠性，降低設(shè)備的缺陷率。

2 檔案創(chuàng)建的必要性

2.1 關(guān)鍵設(shè)備需要專用“病例簿”

正如每個人醫(yī)療時需要一本病例簿，關(guān)鍵設(shè)備同樣需要自己的“病例簿” ，即關(guān)鍵設(shè)備維修檔案。關(guān)鍵設(shè)備維修檔案的創(chuàng)建是對維修數(shù)據(jù)管理方式的創(chuàng)新，通過收集該設(shè)備相關(guān)的所有維修和檢查記錄，能準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀態(tài)的變化趨勢和規(guī)律，對設(shè)備缺陷根本原因的分析、維修策略的制定以及改造方案的甄選都有著十分重要的指導(dǎo)意義。

2.2 關(guān)鍵設(shè)備需要“私人醫(yī)生”

隨著SPV設(shè)備管理模式的推進(jìn)，在關(guān)鍵設(shè)備的維修方面推行專人專修，這就要求這個專業(yè)維修人需要充分了解設(shè)備，因此維修檔案就是設(shè)備信息的集合。在維修檔案的管理上實(shí)行專人負(fù)責(zé)制，即為關(guān)鍵設(shè)備指定“私人醫(yī)生”。負(fù)責(zé)人全面負(fù)責(zé)維修檔案的使用與維護(hù)，并且負(fù)責(zé)設(shè)備狀態(tài)的持續(xù)性監(jiān)測與分析，提升專業(yè)化技術(shù)水平，這與公司SPV設(shè)備管理模式完全吻合。

2.3 缺陷關(guān)鍵設(shè)備需要“對癥下藥”

關(guān)鍵設(shè)備的缺陷事關(guān)機(jī)組運(yùn)行功率狀態(tài)，對缺陷關(guān)鍵設(shè)備的維修必須提高質(zhì)量，避免錯誤的維修策略引起重大事件的發(fā)生。因此，缺陷關(guān)鍵設(shè)備的維修必須“對癥下藥”。創(chuàng)建關(guān)鍵設(shè)備維修檔案后，維修人員將通過數(shù)據(jù)的記錄和分析，掌握關(guān)鍵設(shè)備的“病理特征”，了解設(shè)備的狀態(tài)特性和變化趨勢，從而能針對性地制定維修策略和開展缺陷維修，有效降低缺陷量。

3 檔案創(chuàng)建與管理的具體方法

3.1 關(guān)鍵設(shè)備維修檔案的創(chuàng)建

方家山機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備維修檔案的創(chuàng)建主要從收集維修信息出發(fā)，針對性地以個別最重要的閥門設(shè)備為試點(diǎn)，逐步創(chuàng)建并在管理方式上不斷創(chuàng)新、改進(jìn)。維修檔案記錄的信息主要包括預(yù)防性維修記錄、故障處理記錄、異常運(yùn)行狀態(tài)、變更改造史等等，有了這些信息，維修部門就可以深入地開展設(shè)備缺陷根本原因分析，定制專項維修策略，有利于設(shè)備狀態(tài)管理。

首批創(chuàng)建的方家山機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備維修檔案主要針對閥門類關(guān)鍵設(shè)備，維修班組于2016年9月首次創(chuàng)建了方家山1、2號機(jī)組VVP主蒸汽隔離閥維修檔案(如圖4所示)，并開始記錄六臺主蒸汽隔離閥每一次維修的數(shù)據(jù)，包括維修的主要過程、缺陷原因、參數(shù)設(shè)定、備件使用情況等。截至目前，維修二處機(jī)械科已經(jīng)創(chuàng)建了方家山1、2號機(jī)組VVP主蒸汽隔離閥、RCP穩(wěn)壓器安全閥、RCP穩(wěn)壓器噴霧閥、ARE主給水調(diào)節(jié)閥等關(guān)鍵設(shè)備維修檔案。每當(dāng)這些關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)問題，維修負(fù)責(zé)人都會第一時間翻閱維修檔案，查詢其歷史狀態(tài)與數(shù)據(jù)，分析目前的缺陷是否與歷史狀態(tài)有關(guān)聯(lián)，從而分析缺陷的根本原因。

圖4 方家山1、2號機(jī)組VVP主蒸汽隔離閥維修檔案

3.2 實(shí)行維修檔案專人負(fù)責(zé)制

在關(guān)鍵設(shè)備維修檔案的管理上，實(shí)行專人負(fù)責(zé)制。維修班組根據(jù)設(shè)備的難易程度與班組人員結(jié)構(gòu)，為每一個建立檔案的關(guān)鍵設(shè)備指定了一名負(fù)責(zé)人，其具體職責(zé)有以下幾點(diǎn)。

3.2.1 維修數(shù)據(jù)記錄

在每次關(guān)鍵設(shè)備預(yù)防性維修或缺陷維修時，檔案的負(fù)責(zé)人就需記錄設(shè)備維修前后狀態(tài)、維修主要過程、備件使用情況、重要參數(shù)設(shè)置和出現(xiàn)的異常情況等等，如果是缺陷維修則需將缺陷原因的分析同時記錄在內(nèi)；如果是涉及到該設(shè)備的變更改造，那么需要記錄變更的原因、主要內(nèi)容、部件更替情況和投用后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)等。

3.2.2 數(shù)據(jù)分析與設(shè)備狀態(tài)持續(xù)監(jiān)測

維修檔案負(fù)責(zé)人的另一項重要職責(zé)就是對記錄的維修歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過對歷史數(shù)據(jù)的縱向?qū)Ρ?，分析設(shè)備狀態(tài)發(fā)展的趨勢，從而可以進(jìn)一步開展部件的失效分析、易損件的老化分析等等。同時，還可以通過同類設(shè)備的橫向分析，辨別共性問題和偶發(fā)事件，以便采取相應(yīng)的預(yù)防措施。此外，檔案的負(fù)責(zé)人作為設(shè)備的“私人醫(yī)生”，還要持續(xù)地跟蹤設(shè)備狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備存在缺陷時，就要加強(qiáng)巡檢的頻度，開展持續(xù)性監(jiān)測和研究。

3.3 采取定制化的維修策略

創(chuàng)建關(guān)鍵設(shè)備維修檔案，其最終目的是針對性地采取定制化的維修策略，定制化維修策略最大的不同是在每一次維修中，都會明確重點(diǎn)，集中關(guān)注設(shè)備易產(chǎn)生缺陷的部位，而不是機(jī)械式地解體和清洗設(shè)備。定制化的維修策略主要體現(xiàn)在以下方面。

3.3.1 根據(jù)設(shè)備狀態(tài)優(yōu)化預(yù)防性維修策略

利用目前創(chuàng)建的關(guān)鍵設(shè)備維修檔案，維修和技術(shù)部門對這些設(shè)備的預(yù)防性維修項目進(jìn)行優(yōu)化，通過設(shè)備優(yōu)劣狀態(tài)的對比，來安排設(shè)備解體的優(yōu)先順序，同時適當(dāng)調(diào)整預(yù)維周期，避免預(yù)維不足或過度維修，從而使設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險降至最低。

3.3.2 掌握設(shè)備狀態(tài)，采取正確的缺陷維修決策

以往維修人員在面臨缺陷維修時，由于對設(shè)備歷史狀態(tài)不熟悉，往往不是過分保守地采取停役解體等決策，就是冒險地讓設(shè)備繼續(xù)帶病運(yùn)行，前者是影響了電廠的經(jīng)濟(jì)效益，而后者還可能由于設(shè)備瞬態(tài)危及到核安全。而維修人員通過維修檔案掌握了關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)后，在處理缺陷或疑似缺陷時，能準(zhǔn)確分析出缺陷的根本原因，辨別缺陷的危害程度，能做到心中有數(shù)，同時可以判斷目前的設(shè)備狀態(tài)對于機(jī)組運(yùn)行的風(fēng)險，從而做出正確的決策。

4 實(shí)施效果

4.1 建立了維修歷史數(shù)據(jù)庫，提升了維修管理水平

經(jīng)過維修檔案的使用，僅短短兩年時間就積累了大量的維修數(shù)據(jù)，已經(jīng)建成了關(guān)鍵閥門設(shè)備維修史的初步檔案，并且隨著檔案記錄的延續(xù)，將為關(guān)鍵閥門設(shè)備構(gòu)成一個完整的設(shè)備維修歷史數(shù)據(jù)庫。設(shè)備的維修檔案為開展設(shè)備維修和管理改進(jìn)方面的研究提供了重要的依據(jù)，具有重要的參考和研究價值。

關(guān)鍵設(shè)備維修手冊的運(yùn)用是對現(xiàn)有管理程序、維修程序的良好補(bǔ)充，它為關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)管理創(chuàng)造了條件，維修部門掌握了設(shè)備的特性后，通過設(shè)備優(yōu)劣狀態(tài)的對比，把精力集中在狀態(tài)不佳的設(shè)備上，提高了管理效率，從而降低機(jī)組總體的缺陷率。同時，利用目前創(chuàng)建的關(guān)鍵設(shè)備維修檔案，維修和技術(shù)部門對關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)防性維修項目進(jìn)行了優(yōu)化，使設(shè)備管理水平邁上了一個臺階。

4.2 降低了設(shè)備缺陷量，改善了關(guān)鍵閥門設(shè)備狀態(tài)

關(guān)鍵設(shè)備維修檔案的創(chuàng)建和運(yùn)用，改善了設(shè)備缺陷維修管理，降低了關(guān)鍵設(shè)備的缺陷率，提高了設(shè)備可靠性。這是一個長期的目標(biāo)，雖然短期效應(yīng)不明顯，但是通過維修策略的優(yōu)化，還是體現(xiàn)出了一定的好轉(zhuǎn)趨勢。例如，方家山機(jī)組主蒸汽隔離閥維修檔案是最早創(chuàng)建的，經(jīng)過持續(xù)的運(yùn)用與維修策略的調(diào)整，其缺陷已逐漸呈現(xiàn)出下降趨勢。以半年為統(tǒng)計周期的主蒸汽隔離閥缺陷數(shù)量變化趨勢如圖5所示。

圖5 方家山機(jī)組主蒸汽隔離閥缺陷數(shù)量變化趨勢

除缺陷數(shù)據(jù)之外，已建立維修檔案的關(guān)鍵閥門的總體狀態(tài)逐漸改善，設(shè)備的各項參數(shù)都得到持續(xù)監(jiān)測，目前這些設(shè)備在運(yùn)行周期內(nèi)無重大缺陷，運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，方家山1、2號機(jī)組連續(xù)三個周期以來均未出現(xiàn)非計劃停堆事件，顯示了良好的運(yùn)行業(yè)績。

4.3 提升了維修人員專業(yè)技術(shù)水平，加快了專業(yè)化隊伍建設(shè)進(jìn)程

維修檔案專人負(fù)責(zé)制管理模式提升了維修人員的專業(yè)技術(shù)水平。各設(shè)備檔案的負(fù)責(zé)人通過持續(xù)的跟蹤研究，逐步掌握了所管轄設(shè)備的狀態(tài)特性，通過深入分析，了解了其變化趨勢，能準(zhǔn)確地做出維修決策，提升了故障排查和處理能力。各關(guān)鍵設(shè)備維修檔案的建立和專業(yè)人才的培養(yǎng)，推動了中核運(yùn)行專業(yè)化維修隊伍的建設(shè)，同時也順應(yīng)了中核運(yùn)行核心維修能力建設(shè)的規(guī)劃，有助于公司“一體兩翼”戰(zhàn)略的推進(jìn)。

5 結(jié)束語

隨著核電的大力發(fā)展，設(shè)備的制造周期和人才的培養(yǎng)周期都將縮短，核電行業(yè)將面臨更多的問題與挑戰(zhàn)。對于核電機(jī)組而言，提高機(jī)組設(shè)備的可靠性是確保核安全和經(jīng)濟(jì)效益的首要任務(wù)，同時也是留給設(shè)備管理部門和維修部門一項重大課題，這就要求設(shè)備的管理和維修部門不斷開展技術(shù)和管理創(chuàng)新，及早地發(fā)現(xiàn)問題，并針對性地將問題解決在萌芽階段。關(guān)鍵設(shè)備維修檔案的提出是對維修數(shù)據(jù)管理模式的一次創(chuàng)新，它以收集維修大數(shù)據(jù)為載體，目的在于提高維修質(zhì)量，從而提高設(shè)備可靠性。然而，一個機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)量非常多，具體在實(shí)施時，維修部門可以根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備對機(jī)組的影響程度、設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、設(shè)備缺陷發(fā)生率等因素選擇性地創(chuàng)建，突出關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前方家山機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)備維修檔案主要從關(guān)鍵閥門入手，隨著檔案的運(yùn)用，逐漸體現(xiàn)了其重要性與優(yōu)越性，后續(xù)將繼續(xù)推廣至其他關(guān)鍵設(shè)備。同時，關(guān)鍵設(shè)備維修檔案作為核電站現(xiàn)有維修管理模式的一個補(bǔ)充，展現(xiàn)了其創(chuàng)新思路，可以推廣至同行其他核電站甚至是其他領(lǐng)域。