關于核電廠預防性維修周期調整的論證

陳 童 嚴峰鶴

（環境保護部核與輻射安全中心 北京）

目前，我國的運行核電廠中，大亞灣核電廠、嶺澳核電廠和秦山核電廠二期工程等均已經實施長周期換料。同時，嶺澳二期核電廠、秦山二期擴建工程、寧德核電廠、防城港核電廠等也都向國家核安全局提出長周期換料的申請。核電廠延長燃料循環長度的目的是：提高反應堆的先進性；減少大修次數；提高燃料組件富集度，加深燃耗，減少乏燃料數量，實現節能減排；減少三廢數量，保護環境；降低發電成本，提高電廠經濟。核電廠燃料循環長度延長，其大修期間執行的預防性維修項目的周期也將相應進行調整。為了確保預防性維修周期調整能夠滿足法規及技術規范的要求，同時為保證設備的可靠性，不影響機組安全穩定運行，核電廠需要對預防性維修項目周期調整的可行性進行論證。針對核電廠大修周期延長的情況下，探討預防性維修項目周期調整的論證方法與過程。

一、預防性維修周期調整論證概述

（1）預防性維修周期調整論證工作的依據：國家法規、導則和規范以及技術標準；設計單位制定的監督規范；核電站的定期試驗監督大綱；核電廠的最終安全分析報告和維修政策；設計單位和供貨商文件，主要包括《系統設計和運行手冊》（SDM）和《設備運行和維修手冊》（EOMM）；經驗反饋，包括國內外同類單位的經驗反饋，已運行的參考電站相關設備的經驗反饋；維修導則。如法國EDF及美國EPRI的相關文件。

（2）預防性維修周期調整論證工作主要分為以下2個階段。

第一階段(篩選和分類階段)，對核電廠所有預防性維修項目進行分析整理，篩選出由于大修周期延長而導致預防性維修周期調整的項目，然后按照設備安全等級、設備類型、設備屬性（制造廠家、型號、運行條件等）等進行分類合并。

第二階段(論證分析階段)，通過核電廠已有的運行、維修、試驗數據以及可利用的通用數據，結合廠家建議及相應規范、標準的要求，采用經驗反饋的方法，評估預防性維修項目周期調整的可行性；對于經驗反饋方法不能充分說明周期延長可行性的預防性維修項目，通過故障模式影響分析等方法進行專項論證和評價。

二、預防性維修周期調整論證方法

（1）經驗反饋法。預防性維修周期的調整通常基于運行經驗反饋，以運行經驗反饋為主要依據進行論證的方法稱為經驗反饋法，是定性分析的一種。主要通過收集、整理和分析電廠自身的維修歷史經驗，據此評估運行周期的延長對設備或系統相關性能參數的影響，乃至對整個電站安全運行的影響。以運行經驗反饋為主的定性分析方法在國內外預防性維修周期延長論證中都是首選的方法。

（2）以可靠性與技術特性為中心的維修。RCM（Reliabilitycentered Maintenance）是以可靠性為中心的維修，是目前國際工業領域使用較為廣泛的用以確定設備或設施預防性維修需求、優化維修體制的一種系統工程方法。它通過對準則的7個問題的回答，分析確定維修什么設備、為什么修設備、何時修設備、誰來修設備等問題。通過RCM，可以制定適合企業要求和設備特點的預防性維修和糾正性維修，即制定設備的維修策略。TCM（Technical Analysis Centered Maintenance of I&C Equipment）是以技術分析為導向的儀表控制設備維修優化，通過功能分析確定需要執行預防性維修的設備；通過技術分析（工作原理、失效模式、可靠性和降級分析）確定正確的維修方法、頻度，以及相關維修活動的技術標準。

RTCM（Reliability&Technique Centered Maintenance）是以可靠性與技術特性為中心的維修，它保留了原RCM分析主流程的基礎上，考慮了核電站儀控設備可靠性與失效數據的特點，加入了技術特性分析和可靠性分析環節，優化了故障模式分析步驟。

（3）故障模式及影響分析。故障模式及影響分析（FMEA）是可靠性定性分析方法的一種。可靠性分析的第一步是確定各種故障模式，FMEA是實現這一步較常用的方法，它主要用于研究部件和設備的失效，應用于以不同技術（電器、機械、液壓傳動裝置等）或以多種技術為基礎組合成的各種系統。對核電廠來說，主要考慮系統的每一主要部件是如何發生故障的，以及故障對系統的影響，功能如下：

①判別安全與非安全故障，主要用于與安全相關的可靠性的定量估計。

②判別重大故障，如果這類故障模式不能在設計中消除，它們就決定了運行試驗的頻率或維修間隔。

③預估達到可靠性目標部件的質量水平，特別是電氣系統。

④鑒別為消除不可接受的故障機理需要進行的設計修改，這類故障可能會產生不可接受的安全或運行狀況。

⑤判斷故障探測的必要性。

（4）概率安全評價（PSA）。PSA分析利用PSA 模型，通過修改定期試驗相關核安全功能的失效概率，計算定期試驗周期延長后導致的堆芯損壞概率增量。通過比較該風險增量與相關法規或規范中的允許增量準則比較，評價試驗周期延長的可行性。

三、預防性維修周期調整論證過程

（1）分類篩選階段。針對核電廠大修周期延長，依據相關的法規和標準的規定，對預防性維修數據庫中的預防性維修項目進行分類，并篩選出需要延長檢修周期并進行論證的預防性維修項目。主要是按照設備的專業類別（機械類、電器類、儀表類）、項目的重要性、所屬系統、設備類、設備特性、項目工作內容、周期等，對預防性維修項目進行逐級分類。篩選是在分類的基礎上，按照預防性維修項目的周期，預防性維修項目與反應堆標準運行狀態，以及維修歷史數據和經驗反饋，篩選出需要延長檢修周期并進行論證的預防性維修項目。

（2）論證分析階段。針對檢修周期需要延長的預防性維修項目，主要論證步驟如下。

第一步：研究項目相關的設備技術規格書、預防性維修大綱、維修規程、相關規范及標準要求等，查詢對維修周期的有關規定，以及運行條件的變化是否會對設備的性能造成重大影響等。

第二步：收集項目相關的維修歷史數據，包括每次維修的完工報告、工作記錄、經驗反饋單，以及相關設備糾正性維修的歷史資料等。

第三步：采用經驗反饋的方法對項目進行論證和分析。下面以原檢修周期為 1年的項目周期延長半年的論證為例，說明采用經驗反饋方法的論證步驟。

①如果相關預防性維修的維修過程沒有出現結果不滿意的情況，且在相關設備的運行歷史中，從未進行過糾正性維修，則論證通過，該預防性維修項目的周期可以延長至新的燃料循環周期。否則，需要進行進一步論證。

②如果維修過程出現過結果不滿意的情況，或者設備進行過糾正性維修，首先分析該不符合項的發生是否與時間有關，如果是人為或偶發性等因素發生的，則不影響周期延長的論證。

③如果是腐蝕、磨損、老化等隨時間逐漸變化的因素，則核查在該檢修后連續兩個周期內，是否因同樣原因導致維修過程出現不滿意的情況，或進行糾正性維修，若否，說明經過檢修后，設備可以連續安全穩定運行兩個周期，則論證通過；若是，則依據具體結果采用插值法推算周期延長半年的情況，若情況可接受，則論證通過，否則，論證不通過。

第四步：對于核電廠的維修歷史數據不充分，無法作出明確判斷的情況，可采用相似核電站或常規工業的相應可靠性數據進行論證和分析。具體方法與第三步相同，但需要注意數據的適用性。

第五步：采用以上經驗反饋方法論證不能通過的維修項目，可采用RTCM分析、FMEA分析和PSA分析進行論證。

第六步：如果以上方法都不能滿足檢修周期延長的要求，可采用以下方法對檢修周期進行調整：

①對于原檢修周期＞1年的項目，采取縮短檢修周期，以適應大修周期調整。

②對于原檢修周期為1年的項目，可對設備采取技改措施，如技術改造或更換設備等，以達到系統設備預防性維修政策的目的。

③對于不能滿足周期延長要求，并且沒有必要實施技改措施的周期為1年的大修預防性維修項目，可改為日常預防性維修或預測性維修，但需要對其條件改變的影響進行評價。

四、結束語

預防性維修是核電站維修的一個重要組成部分，制定科學有效的預防性維修周期是確保核電站安全、穩定、經濟發電的重要保障。核電廠大修周期調整后，相應的預防性維修項目周期需要進行調整。因此，合理的預防性維修周期調整的論證方法和規范的預防性維修周期調整的論證過程，是保證設備的可靠性，保持機組安全穩定運行的重要前提。

1 張圣,陳世均,瞿勐等.核電站預防性維修大綱的編制與優化[J].設備管理與維修，2011（10）

2 孫國臣,朱立新,王小海.對美國核管會運行經驗反饋的研究[J].核安全，2011（1）

3 陳宇.以可靠性為中心的維修技術在大亞灣核電站的應用[J].電力設備，2008（12）