核電相關管理技術用于火電以提升機組可靠性的分析

陳華桂， 周 平， 高愛民，黃 磊

(1.江蘇方天電力技術有限公司，江蘇南京211102；2.江蘇核電有限公司，江蘇連云港222042)

提高發電設備可靠性，減少非計劃停運是發電行業生產管理的重要內容。大容量發電機組的異常停運會危及電廠和電網的安全穩定運行，由此帶來的電量損失、設備修復費用、啟動燃油消耗、設備使用壽命損耗等也會給發電企業造成經濟損失。近年來，核電機組的非計劃停機停堆事件大幅下降，最為典型的是大亞灣核電基地1號機組連續10 a未發生非計劃自動停堆事件。核電設備可靠性的提高，主要得益于核能行業在設備可靠性管理上引入了國外先進的管理經驗，同時結合我國的實際狀況，進行了諸多創新和實踐，建立和完善了適應核電站的設備管理運作模式，逐步形成了以設備可靠性分析和設備維修策略優化為核心、以設備狀態監測和設備缺陷管理為手段、覆蓋日常生產活動和大修活動的電站各職能部門全范圍參與的設備可靠性管理體系，其中不少管理方法值得火力發電企業學習和借鑒。核電機組安全穩定運行的基礎包括2個方面：一是杜絕人因事件；二是加強系統和設備的管理。同時為確保核電站長治久安，還必須重視中長期技術項目的管理。文中旨在通過對核電廠技術管理體系的分析和研究，為火電廠的技術管理提供良好的借鑒。

1 核電設備可靠性管理體系

以設備信息管理為基礎，優先處理和機組熱點問題相關的工作，同時圍繞設備可靠性，建立狀態監督管理、維修規劃管理、維修質量管理、設備技術管理等4個方面為主要內容的設備管理體系。從狀態監督到維修規劃、設備質量管理、設備技術管理，再回到狀態監督，實現一個閉合的設備管理循環，使設備可靠性得到一次提升，在此基礎上進入第二次循環，以此實現設備可靠性的穩步提升。核電站設備可靠性管理體系主要包括6方面的內容。

1.1 設備分類及識別

要識別出與安全及可用率相關的關鍵敏感設備，并加以重點管理。首先建立設備分類準則，通過對重要功能的識別，對關鍵部件、非關鍵部件和可運行至失效部件進行分類管理。

1.2 預防性維修

其目的是采用預測性維修技術在設備失效前探測設備的性能，用優化的預防性維修提高設備的可用率，并降低維修成本。首先根據預定的維修策略編制維修大綱，并據此實施預防性維修、預測性維修和定期試驗；反饋設備維護過程中的執行情況以及設備的運行狀態，提供可靠性分析的數據基礎。

1.3 性能監測

設備性能監測的目的在于保證所有設備在設計工況下能夠滿足其性能要求。首先根據設計文件和功能分析確定設備的性能準則，對系統、設備性能趨勢進行監測，對性能降級等異常進行分析，并確定糾正措施。此外，性能監測也為預測性維修提供支持。

1.4 糾正行動

識別關鍵敏感設備的失效及失效原因，并確定相應的對策；對發生的設備失效進行根本原因分析，防止重復發生。通過設備缺陷管理系統對設備缺陷進行分類管理，組織和實施糾正維修，并控制其風險；對維修策略進行必要的反饋和調整。

1.5 持續改進

根據設備分類識別、性能監測、糾正行動等功能模塊的反饋，調整預防性維修項目和周期，優化維修策略，并啟動必要的改進。

1.6 壽期管理

定期評價系統、設備的健康狀況，建立系統設備長遠健康策略；識別設備老化，并采取措施緩解和消除老化因子；識別產品淘汰問題并采取對策，將系統設備壽期管理納入到公司經營管理計劃中。有了完善的管理體系，還需通過職能的劃分落實到運營管理的各個環節。在公司內部，為實現上述設備可靠性管理職能，結合公司的組織機構進行相應的設置。

2 核電站人因可靠性管理

隨著核電站設備 （硬件和軟件）可靠性的不斷提高，由人的因素而誘發的事故已成為最主要的事故源之一[1]。人與系統的交互作用影響主控事故序列的進程，人因失誤對核電站的安全風險具有顯著影響。防止人因失效是核電企業管理的基礎，核電企業已形成了行之有效的防止技術人因失效的九大工具。

2.1 注重現場調查

深入現場，結合理論分析，可以有效查到問題的根本原因，為后續的技術方案制定打好基礎；結合現場的技術方案最具可實施性，也能最大限度地考慮方案實施后的現場可操作性和可維修性。

2.2 嚴格遵循標準

遵循法律、法規、規章制度、標準、行業規范是防止技術失效的重要工具[2]。在技術方案制定、設備與參數選擇、安全等級的確定中，必須遵循標準要求。在遵循標準工作，應注意以下幾個問題：（1）按照以下優先級別，確保最高級別的法規標準得到遵守∶國家法律、法規、規章制度、標準、行業規范。（2）在各標準之間存在不一致的情況下，在確保安全的基礎上，借鑒同行實踐，采取保守決策。

2.3 細致認真的態度

技術工作中的每一個環節都需要細致認真地核查。為了完成一項技術工作，技術人員需要調查現場、咨詢設計單位、了解技術動態、查詢技術標準、借鑒同行經驗、討論技術細節，確保不出差錯。

2.4 獨立審查與驗證

獨立審查是指不參與技術方案制定的人員對技術方案進行審查，可以由同級、上級人員審查，也可以委托獨立的機構進行審查。對于沒有成熟經驗的技術專題，還需要進行設計驗證，在新技術應用前確保其安全性。設計驗證包括：設計評審、其他計算方法、將所設計與已證實的類似設計進行比較、鑒定試驗等。

2.5 借鑒運行經驗

回顧已往教訓、借鑒同行經驗，可以有效地防止同類事件的重復發生。這種經驗包括：對某一專業知識認識上的局限性而導致技術失效；對某一工程實踐缺乏經驗而導致技術工作走很多彎路；人因導致的技術故障等。及時進行經驗反饋、改進工作中的弱項，逐步提高技術技能水平，防止技術失效。這種運行經驗可以在安全例會、工前會、日常工作中不斷強化。

2.6 質疑的態度

要善于對已有的技術文件、技術方案提出質疑；對于供貨商提供的信息、設計單位提供的技術信息提出質疑；對原設計文件、參考文件提出質疑；對于技術人員自行進行的技術工作的細節提出質疑；技術人員之間、上級對下屬甚至是下屬對上級的技術工作以質疑的態度進行校對、審核。

2.7 保守決策

以技術方案的安全性、可實施性、經濟性為優先排序，確保將核安全置于第一位；最大限度地保持縱深防御體系的有效性；確保問題在開展下一步工作之前予以解決；在未確證方案的安全性時，需要考慮安全分析、安全評審或設計驗證；防止因時間的壓力而在技術準備中考慮不周而出現安全問題；在遇到沒有想到的或是不確定的情況時，應該停下工作，將設備或者電廠置于一個已知的安全狀態，重新審視技術準備工作。

2.8 “三向”交流

交流包括3個要素：表達、傾聽和復述。交流的要求是清晰、簡潔、完整、沒有雙重含義。關鍵信息盡可能采用面對面交流，以最大程度保證信息的有效傳遞。復雜、重要的信息除了當面交流外，還需以文字記錄。

2.9 工前會議

技術方案付諸實施前，必須召開工前會，對前期技術準備工作進行交底：技術工作的背景介紹、任務的關鍵步驟、任務執行過程存在的主要風險、防止事件發生的有效屏障、執行任務的各方信息溝通與協調等。工前會議可有效防止技術方案實施過程中可能出現的工業安全事件、人因事件、技術原因導致的問題。

3 火電廠非計劃停機統計與分析

至2013年底，江蘇電網技術監督網絡成員單位共有49家，分屬于11個發電集團公司，共147臺火力發電機組，其中單機容量最小為135MW，最大為1000 MW。不同量等級機組的非計劃停運次數統計如表1所示。近3 a引發機組異常停運原因如圖1所示。

表1 不同容量機組非計劃停機平均次數統計

3.1 非計劃停運的主要原因是設備故障

引起火電機組非計劃停運原因包括鍋爐設備、金屬材料、汽機設備、電氣設備、熱工設備、檢修維護、運行操作。歸納起來同樣可以分為設備故障和人因因素兩大類。造成機組非計劃停運的主要原因是設備故障。

3.2 由人為因素導致非停機次數有所提高

圖1 近三年引發機組異常停機原因統計

雖然總停運次數有所下降，但由人因導致的非計劃停運次數有所提高。隨著大容量、高參數機組的投運和全能值班的廣泛推行，運行人員事故處理經驗不足、應急能力不夠，沒有及時果斷采取有效措施，將異常影響降到最低，導致非停發生，反映出運行人員的事故處理技術水平和心理素質還需進一步提高。

4 火電行業減少非計劃停機的策略

從核電站運行實踐看，設備可靠性和人因可靠性管理對降低非計劃停運、提高機組的安全運行業績、獲得良好的經濟效益起著重要的作用。由于行業法規和標準的差異，核電站的管理技術照搬到火電廠很可能達不到預期效果。火電企業可以將相關的管理理念結合行業自身特點加以借鑒。主要從日常設備管理、大修設備管理和人因管理3個方面來減少或避免機組異常停運，提高機組的可靠性。

4.1 日常設備管理

火電廠的日常設備管理，包括設備狀態監測、設備巡視管理、特殊環境下的設備保全管理和設備遺留問題管理等方面。設備的狀態監測通過監測設備的相關參數了解設備的健康狀態。火電機組現場的設備巡視主要是運行巡視，今后應參照核電增加維修專業巡視、設備管理巡視和管理巡視。火電發電企業也可采用大修前找缺陷、大修中消缺的專項評比競賽，鼓勵員工深入現場，發現設備隱患。特殊環境下的設備保全管理包括電站防高溫管理、防抗臺風、雷擊、暴雨（三防）管理等，防其目的是：在高溫天氣和臺風、雷擊、暴雨情況下，通過執行既定的行動導則，使火力發電企業各職能部門分管范圍內各項預防行動得到有效實施，保證人員和設備的安全，保證機組穩定運行。

設備缺陷和遺留問題直接影響機組的長期穩定運行，須進行有效跟蹤和處理。為了提高設備缺陷和遺留問題管理的效率，應建立設備缺陷報告制度和設備缺陷和遺留問題管理系統，用以規范設備缺陷和遺留問題的確立、跟蹤、處理和關閉流程，明確流程所有環節的職責，以及與流程有效運作相關的操作和管理規定。從問題的確立開始直至問題的關閉，給出工作過程的主要步驟及負責人，并在具體實施方面進行明確的規定，同時也為每一步驟規定必要的控制或驗證活動。

符合下列條件之一的問題被認定為設備遺留問題并進入系統進行跟蹤管理：（1）系統或設備不能按設計要求發揮功能，其整改工作只能等機組大幅度降負荷或停下來后才能進行。（2）消缺工作需要外來專家、特殊技能或規程來執行。（3）對機組可靠性或對正常生產構成威脅，而且需要待根本原因明確后制定處理方案的問題。（4）需要3個月以上的時間進行整改工作準備的問題。（5）設備或系統出現重復性故障而根本原因不明的問題。（6）影響實現火力發電企業目標的懸而未決的不符合項或改造項目。

對于那些不影響機組可靠性和可用率，且對生產成本影響很小的設備問題，以及根本原因明確，能立即消除故障或缺陷的，不列入遺留問題進行跟蹤管理。如果設備遺留問題已查找出根本原因并且落實了糾正行動，或明確為人因事件，負責項目的專業工程師提出關閉申請，并經由設備部向生產協調會匯報，得到同意后即可關閉。

4.2 大修設備管理

大修是對設備進行定期維護的關鍵時期。大部分定期預防性維護工作和預測性維修活動是在大修期間進行的，日常遺留的設備缺陷處理和設備更新改造也是火電廠大修的重要目的。大修期間各類生產活動質量直接影響設備的可靠性，對今后一段時間發電設備的安全可靠運行有決定性作用，因而必須加強大修期間的設備管理，通過大修了解、改進設備的健康狀態。

大修設備管理主要包括以下幾個方面：大修前的設備狀態評估與排查、大修中的設備技術問題管理、關鍵敏感設備的大修監督，重大技改項目的實施監督，以及機組停機、啟動階段的重要設備運行狀態監督等。

4.2.1大修前的設備排查

在每次大修前，各專業工程師對其負責的系統設備的運行狀態進行評估，對發生的異常進行原因分析（設備、人因、維修質量等），并制定糾正措施；在大修準備階段對重要系統設備上的遺留問題進行清理和排查，提出大修期間的糾正行動。除此之外，各專業工程師要在此階段，將日常設備缺陷和遺留問題系統中的項目、不符合管理中的項目等日常技術問題納入到大修技術問題管理流程中。

4.2.2大修中的設備技術問題管理

大修期間是設備缺陷暴露的高峰期，也是消除設備缺陷的最佳時期。因此，必須對大修期間出現的技術問題保持最強的分析、處理和跟蹤力度，爭取在大修中盡可能地消除缺陷和隱患。即便不能徹底解決，也要通過采取緩解措施控制其對安全和生產的影響。

大修技術經理負責協調大修期間設備技術問題的跟蹤和處理。在大修中，大修技術經理組織各專業工程師對設備技術問題進行密切跟蹤，牽頭組織各個專業工程師，對復雜、重要設備上的缺陷進行研究，制定處理方案，并跟蹤措施實施情況以及再鑒定情況。

4.2.3機組啟停階段的重要設備監督

火電機組的停運和啟動是一個高風險生產時期，也是設備狀態改變最復雜的時期。各專業工程師在大修前后的機組停運、啟動階段，對重要設備的性能進行監督，能夠了解設備狀態，掌握設備性能參數。同時，通過停機期間的狀態監督，能夠及時發現重要設備上的缺陷和隱患，以便在大修期間采取適當處理措施。

4.3 人因可靠性管理

火電行業在人因可靠性管理方面主要強調嚴格執行工作票和操作票制度。可學習核電從本質上提高人因可靠性的做法，如提高員工質量意識，加強技術培訓，擯棄不良習慣，加強過程風險管理等。

4.3.1提高員工質量意識

加強員工質量成就感，改善員工間的人際關系與交流以及建立員工的公司價值觀念等，提高員工的工作積極性與主人翁責任感，從而提高員工質量意識。此外還應加強現場質量管理監督力度，對不符合質量管理要求的工作行為給予堅決的糾正。

4.3.2加強員工技術培訓

以請進來、送出去的方式，開展技術培訓，開闊專業技術人員的視野，提高設備維護的自主化能力。針對影響停機的鍋爐、汽機、電氣、熱工等關鍵設備狀況，開展事故預想，進而采取針對性的培訓，以把影響機組運行的設備風險控制在最小。

4.3.3擯棄不良工作習慣

根據專業特點列出不良工作習慣清單，并有針對性的組織學習。同時明確文明生產管理要求。對歷年由于不良工作習慣造成的非停事件，以案例分析的形式寫進培訓教材，對員工進行培訓。對危害性較大的不良工作習慣，采取發“整改通知”的形式，限期整改。

4.3.4加強過程風險管理

根據現場作業所帶來的風險，將現場工作分為三大類：第一類是能直接引發停機的活動；第二類是能間接導致或成為停機因素的活動；第三類是沒有停機風險的活動。在風險控制中，重點針對第一類的高風險活動，其控制方法主要分成幾個要素，一是工作前的風險分析，所有一類工作在工作計劃安排階段就須甄別出來，以作為后面工作風險控制的基礎，相應的工作計劃與工作票上均注上特殊風險的標志；二是在工作執行時的工作人員行為的控制，工作前召開碰頭會，對一類工作在工作時嚴格實行一人唱票一人操作。三是高風險工作人員的資格授權控制。

5 結束語

對核能行業相關管理技術應用于火電廠以減少機組非計劃停機的可行性進行了分析，旨在給火力發電企業打開一扇窗戶，了解核電機組在提升機組的安全性、可靠性、經濟性，實現可靠性指標持續提升過程中實行的有效的管理技術，為火電廠減少機組非計劃停運，改進電廠的綜合業績提供參考。

[1]周 平.儀表控制系統故障和人因失效引發核電站非計劃停機停堆事件分析[J].核動力工程，2008，29（5）：69-71.

[2]沈榮發.核電廠運行的人因失效分析和預防[D].上海：上海交通大學，2010：56-57.