重水堆核電站大修工期優(yōu)化的

階段實(shí)施方案探討

口  姜福明

(秦山第三核電有限公司，浙江，314300)

        摘     要    核電站大修工期的長(zhǎng)短是影響電站運(yùn)行業(yè)績(jī)的重要因素。隨著電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，各個(gè)核電站的業(yè)主千方百計(jì)縮短核電站的大修工期，同時(shí)保證下一運(yùn)行周期內(nèi)電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。本文針對(duì)泰山三期重水堆大修工期優(yōu)化提出階段實(shí)施方案，旨在縮短大修工期。
        關(guān)鍵詞    重水堆核電站  大修工期優(yōu)化  核安全
1  前言
        重水堆核電站由于其具有不停堆換料的特  點(diǎn)，使得每次大修期間的關(guān)鍵路徑工作隨檢修項(xiàng)目的變化而變化。如何將重水堆核電站的大修關(guān)鍵路徑工作逐漸規(guī)范化，建立長(zhǎng)遠(yuǎn)的大修規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)的檢修窗口，從而形成同類CANDU電站間比較和提高的基礎(chǔ)，對(duì)于CANDU電站大修業(yè)績(jī)的提高具有重要意義。
2  大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的制定
        大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃對(duì)于電站大修工期的優(yōu)化起著舉足輕重的作用。大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃包括大修周期的確定、關(guān)鍵設(shè)備大修周期的確定，主要是汽輪發(fā)電機(jī)檢修周期的確定、反應(yīng)堆廠房泄漏率試驗(yàn)頻率的確定等。
2．1  必須考慮的管理要素
        (1)合理的大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的制定可以確保每一個(gè)大修期間的工作量的平衡，即提前確定大修中需要實(shí)施的工期長(zhǎng)、影響大的大修項(xiàng)目，按照其大修周期的要求合理分配至不同的大修中。
        (2)對(duì)于采購(gòu)周期長(zhǎng)的設(shè)備或備品備件可以提前一個(gè)或多個(gè)大修周期下定單，以確保大修的順利進(jìn)行。
        (3)大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃應(yīng)與電站壽期和老化管理相結(jié)合，將壽期管理和老化管理的項(xiàng)目納入到大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃中。對(duì)于秦山三核，由于電站剛剛投入商業(yè)運(yùn)行，遇到的此類壽期和老化管理的項(xiàng)目相對(duì)較少，但10—20年后，這些項(xiàng)目將是  大修項(xiàng)目的重要組成部分。
        (4)大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的制定為確定每次大修所需人力資源及承包商人力資源的需求計(jì)劃提供了依據(jù)。隨著國(guó)內(nèi)投運(yùn)核電廠日益增加，檢修服務(wù)資源也將越來(lái)越緊張，因此提前確定人力資源和檢修服務(wù)資源需求，提前準(zhǔn)備后續(xù)工作，也將為大修的優(yōu)化帶來(lái)直接的影響。
        (5)對(duì)于一些平時(shí)難以接近區(qū)域的重大改  造或變更，可以在前一個(gè)大修期間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地勘測(cè)，以支持相關(guān)設(shè)計(jì)及施工的計(jì)劃安排和開展，避免因臨時(shí)決定帶來(lái)的諸多不確定因素。
        (6)提前確定大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃可以較早地判  定大修期間因大修活動(dòng)而影響停堆安全的情況，從而對(duì)采取的應(yīng)對(duì)措施及準(zhǔn)備工作及時(shí)安排落實(shí)，確保電站縱深防御原則的實(shí)施。
        (7)對(duì)于向國(guó)家核安全管理當(dāng)局承諾整改  的重大事項(xiàng)，在正式實(shí)施前，需要將其納入到某  一次大修中，確保其在大修中能夠?qū)崿F(xiàn)，從而提  高電站在國(guó)家核安全管理當(dāng)局的可信度。
        (8)大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃與公司長(zhǎng)期的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)  直接掛鉤。合理的大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃應(yīng)滿足實(shí)現(xiàn)公司經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，保證公司盈利值每年不斷上升的要求。
2．2  規(guī)劃的基礎(chǔ)及相應(yīng)的限制條件
        在秦山三核，根據(jù)技術(shù)規(guī)格書(最終安全分析報(bào)告第16章)的要求，對(duì)于重大試驗(yàn)(大修工況下進(jìn)行的試驗(yàn))要求每18個(gè)月進(jìn)行一次，這就限制了大修周期必須小于或等于18個(gè)月。綜合考慮近年全國(guó)電網(wǎng)缺電情況、冬夏兩季為電網(wǎng)用電高峰期、水電機(jī)組春季為發(fā)電量高峰期等因素，確定秦山三核兩臺(tái)機(jī)組大修一般安排在春秋兩季進(jìn)行。要求兩臺(tái)機(jī)組大修時(shí)間一般錯(cuò)開6個(gè)月或以上，以保證充分進(jìn)行大修前期準(zhǔn)備工作，保證大修的順利進(jìn)行。
        大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的限制條件主要是重大關(guān)鍵設(shè)備的檢修、監(jiān)測(cè)試驗(yàn)的周期要求，主要有：
        (1)汽輪發(fā)電機(jī)檢修周期72個(gè)月，即每6年必須對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行一次解體檢查和檢修；
        (2)反應(yīng)堆廠房泄漏率試驗(yàn)周期必須小于等于5年；
        (3)蒸汽發(fā)生器一次側(cè)渦流檢查：一般要求每次大修對(duì)蒸汽發(fā)生器進(jìn)行檢查；
        (4)壓力管基準(zhǔn)檢查：1號(hào)機(jī)組首次基準(zhǔn)檢查在2005年11月實(shí)施，此后每5年實(shí)施一次；2號(hào)機(jī)組首次基準(zhǔn)檢查在2005年5月實(shí)施，此后的一次在役檢查為2010年后，之后每8年實(shí)施一次。
 3  大修標(biāo)準(zhǔn)檢修窗口的建立
        大修檢修窗口標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)大修工期的持續(xù)優(yōu)化是至關(guān)重要的。在大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)CANDU-6機(jī)組的特點(diǎn)及秦山三核目前的做法，建立大修關(guān)鍵路徑工作或次關(guān)鍵路徑工作的重大檢修窗口，為CANDU-6電站所共有，作為比較和提高的基礎(chǔ)。這些窗口是：
        (1)發(fā)電機(jī)解列至汽輪機(jī)停盤車；
        (2)核島主熱傳輸系統(tǒng)低水位運(yùn)行(蒸汽發(fā)生器一次側(cè)渦流檢查)；
        (3)機(jī)組啟備變壓器(SST)檢修；
        (4)機(jī)組廠用變和主變(UST／MOT)檢修；
        (5)電站電氣母線停電檢修和備用柴油機(jī)檢修；
        (6)反應(yīng)堆廠房高壓泄漏率試驗(yàn)；
        (7)汽輪機(jī)解體檢修(包括高壓缸和低壓缸)；
        (8)壓力管基準(zhǔn)檢查；
        (9)機(jī)組臨界后至并網(wǎng)。
        對(duì)上述9個(gè)重要檢修窗口的優(yōu)化并形成標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)于縮短大修工期有很好的作用。在秦山三核的建議下，已經(jīng)通過(guò)CANDU業(yè)主聯(lián)合會(huì)(COG)在CANDU電站內(nèi)發(fā)起了一個(gè)名為“通過(guò)比較和大修準(zhǔn)備的標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)提高大修業(yè)績(jī)”的項(xiàng)目，旨在對(duì)上述檢修窗口實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化，通過(guò)COG各成員單位間的交流，達(dá)到優(yōu)化和縮短大修工期的目的。
4  大修關(guān)鍵工作的優(yōu)化
        在建立大修標(biāo)準(zhǔn)檢修窗口后，對(duì)于在窗口內(nèi)需要完成的大修工作可進(jìn)行專項(xiàng)研究和細(xì)化。此處對(duì)其中兩項(xiàng)工作的優(yōu)化提出初步建議。
4．1  蒸汽發(fā)生器渦流檢查
        秦山三核現(xiàn)行的蒸汽發(fā)生器渦流檢查安排為每次大修期間對(duì)兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器50％的“U”形管進(jìn)行檢查，檢查工作最短紀(jì)錄為12天18小時(shí)。目前世界上最短的紀(jì)錄為9天6小時(shí)。在創(chuàng)造最短紀(jì)錄的電站，由于其允許對(duì)兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器同時(shí)開口進(jìn)行檢查，因此幾乎縮短了一半的工期。但在秦山三核，目前對(duì)蒸汽發(fā)生器一次側(cè)在低水位運(yùn)行工況期間開口的數(shù)量有比較嚴(yán)格的限制，一般采取保守的策略，即每次安排對(duì)一臺(tái)蒸汽發(fā)生器一次側(cè)開口進(jìn)行渦流檢查。
        通過(guò)停堆后衰變熱分析，可以確認(rèn)主系統(tǒng)開  口應(yīng)急情況下所需的恢復(fù)時(shí)間。在確保有足夠人  員在緊急情況下對(duì)系統(tǒng)開口恢復(fù)封閉的條件下，  可以參照其他電站安排兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器的渦流  檢查同時(shí)進(jìn)行。實(shí)施該建議的其他額外要求是增加一套渦流檢查設(shè)備和相應(yīng)的檢查人員。
4．2  備用柴油發(fā)電機(jī)的檢修
        目前秦山三核的柴油機(jī)檢修均安排在大修期間。在前兩次大修中，柴油機(jī)檢修工作占用關(guān)鍵路徑時(shí)間。對(duì)于后續(xù)柴油機(jī)解體大修的年份，機(jī)組停堆大修的時(shí)間將相應(yīng)地延長(zhǎng)。目前在加拿大安大略發(fā)電公司(OPG)的CANDU電站，已經(jīng)遇到了這樣的問(wèn)題，即柴油機(jī)檢修工期遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)既定的大修工期(35天)，若不實(shí)現(xiàn)在線檢修柴油機(jī)，則大修工期必須延長(zhǎng)。
        秦山三核允許一臺(tái)柴油機(jī)在功率運(yùn)行時(shí)退  出進(jìn)行故障檢修。技術(shù)規(guī)格書中規(guī)定，在柴油機(jī)  故障時(shí)可以退出熱備用進(jìn)行檢修，限制時(shí)間為  4周。而在其他情況下不允許在功率運(yùn)行期間退出熱備用進(jìn)行預(yù)防性檢修。這一點(diǎn)同時(shí)也體  現(xiàn)在年度的柴油機(jī)不可用指標(biāo)上。以2005年為例，備用柴油機(jī)不可用指標(biāo)≤0．01，即2005年  柴油機(jī)在機(jī)組功率運(yùn)行期間主動(dòng)退出熱備用進(jìn)行檢修的時(shí)間不能超過(guò)3．65天。而一般柴油機(jī)  檢修(小修)均需要6天或以上。這就無(wú)形中限制了柴油機(jī)必須在大修期間進(jìn)行檢修。
        根據(jù)秦山三核機(jī)組大修熱阱配置和管理細(xì)則要求，對(duì)于電站的四路電源，即主變和廠用變、啟備變、1號(hào)備用柴油發(fā)電機(jī)和2號(hào)備用柴油發(fā)電機(jī)，在大修期間只允許有一路退出進(jìn)行檢修，其他三路必須處于運(yùn)行狀態(tài)或可運(yùn)行狀態(tài)。由于備用柴油發(fā)電機(jī)在每次大修中必須進(jìn)行檢修，同時(shí)啟備變和主變／廠用變也要求在每次大修中進(jìn)行檢修，因此使電氣檢修工作成為101、201和102大修期間的關(guān)鍵路徑。若不對(duì)該策略進(jìn)行更改，則勢(shì)必延長(zhǎng)后續(xù)大修的工期。
        鑒于此，在1號(hào)機(jī)組首次大修后，秦山三核專門組織專家通過(guò)概率安全分析(PSA)對(duì)備用柴油發(fā)電機(jī)功率運(yùn)行期間檢修的影響進(jìn)行評(píng)估分析。
        該分析報(bào)告對(duì)備用柴油發(fā)電機(jī)在功率運(yùn)行期間而不是在大修期間進(jìn)行檢修的可行性進(jìn)行了系統(tǒng)的、全面的風(fēng)險(xiǎn)分析，其目的在于確認(rèn)：
        (1)功率運(yùn)行期間進(jìn)行備用柴油發(fā)電機(jī)檢修對(duì)堆芯損傷頻率(CDF)和早期大量放射性物質(zhì)外溢(LERF)的影響極??；
        (2)核安全管理當(dāng)局對(duì)專設(shè)安全系統(tǒng)和技術(shù)規(guī)格書的要求完全得以滿足；
        (3)明確的風(fēng)險(xiǎn)管理要求及臨時(shí)措施得以減少備用柴油發(fā)電機(jī)功率運(yùn)行期間檢修帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
        PSA分析結(jié)果如下：
        (1)備用柴油發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行期間進(jìn)行檢修對(duì)停堆系統(tǒng)可利用率不產(chǎn)生任何影響，對(duì)應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)和安全殼系統(tǒng)不可利用率的影響可忽略不計(jì)；
        (2)備用柴油發(fā)電機(jī)改為正常運(yùn)行期間檢修對(duì)CDF和LERF兩個(gè)指標(biāo)的影響可以忽略不計(jì)。CDF值從2．94E-06增加到3．05E-06，增加值為1．10E-07，低于美國(guó)核管會(huì)(NRC)導(dǎo)則RG 1．174所規(guī)定的CDF變化值接受標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于LERF，由于正常運(yùn)行期間檢修對(duì)反應(yīng)堆廠房完整性及對(duì)安全殼系統(tǒng)的可靠性影響可忽略不計(jì)，因此相應(yīng)的LERF也可以忽略不計(jì)。
        備用柴油發(fā)電機(jī)檢修是大修項(xiàng)目中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。通過(guò)使用PSA分析技術(shù)，結(jié)合目前的限制條件，最終實(shí)現(xiàn)備用柴油發(fā)電機(jī)正常功率運(yùn)行期間的檢修策略是非常有實(shí)際意義的。對(duì)于電廠中其他冗余設(shè)備，也可以通過(guò)類似的分析方法，逐漸將部分傳統(tǒng)檢修項(xiàng)目從停堆大修轉(zhuǎn)移到正常功率運(yùn)行期間進(jìn)行。
5  預(yù)防性維修大綱的優(yōu)化
       預(yù)防性大修項(xiàng)目是每次停堆大修中占有較  大比重的工作。優(yōu)化預(yù)防性大修項(xiàng)目，減少大修  工作量，是大修工期優(yōu)化進(jìn)一步深化的方向。
       目前秦山三核已建立電站各系統(tǒng)預(yù)防性維修大綱。但各個(gè)系統(tǒng)間預(yù)防性維修項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，項(xiàng)目分類不統(tǒng)一，沒(méi)有針對(duì)預(yù)防性維修項(xiàng)  目建立一個(gè)完整的歷史信息及規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)。每次大修項(xiàng)目的確定均需按個(gè)案處理，花費(fèi)的人力資源較大，規(guī)劃性應(yīng)可進(jìn)一步改進(jìn)。實(shí)際上目前國(guó)際上部分核電站開始采用以可靠性為中心  的預(yù)防性維修管理，對(duì)預(yù)防性維修的優(yōu)化有很大的推動(dòng)作用。
       為了進(jìn)一步提高大修標(biāo)準(zhǔn)化管理，即實(shí)現(xiàn)大修項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化、維修評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)化、運(yùn)行準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)化和計(jì)劃編制標(biāo)準(zhǔn)化等目標(biāo)，目前正在對(duì)現(xiàn)有的預(yù)防性維修大綱進(jìn)行整合和優(yōu)化。
6  結(jié)束語(yǔ)
        結(jié)合秦山三核目前已經(jīng)初步建立的大修長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，在建立標(biāo)準(zhǔn)檢修窗口的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)  化各項(xiàng)關(guān)鍵工作的時(shí)間，同時(shí)通過(guò)預(yù)防性維修大綱優(yōu)化，合理減少大修項(xiàng)目，秦山三期的大修  工期可以進(jìn)一步縮短和優(yōu)化。
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