重水堆核電機組海水廠用水系統大修計劃的安排策略與優化

呂丕賓

【摘 要】在重水堆核電機組的多次大修中，海水廠用水系統（RAW SERVICE WATER SYSTEM ）一直處于大修關鍵路徑或次關鍵路徑之上。本文通過對海水廠用水系統大修計劃時間窗口的思考，特別是增加了設備冷卻水（RECIRCULATION SYSTEM）檢修備用系統后，探討進一步優化海水廠用水系統大修時間窗口、工作邏輯和方法，以期達到縮短大修總工期的最終目的。

【關鍵詞】重水堆核電；海水廠用水；大修計劃；優化

【Abstract】Raw service water（RSW） system is the critical or sub-critical path in most unit outage. In order to optimize unit outage duration， Based on the analysis of the time-window of RSW system outage plan， especially the alternative recirculation cooling water （ARCW） system was put in service， it discusses the optimization of RSW outage plan time-window， work logic and method. In the meanwhile， it studies the possible optimized direction of the RSW system in the future.

【Key words】CANDU nuclear power； Raw service water system； Outage plan； Optimization

0 引言

核電廠的機組大修工期緊，工作量大，周密的計劃安排和充分的準備是大修實施的重要保證。中核運行三廠的兩臺重水堆機組自投入商業運行以來，已經實施了十五次大修工作。在歷次大修中，海水廠用水系統（以下簡稱RSW系統）一直是大修的關鍵路徑或次關鍵路徑工作，如何優化RSW系統的大修時間窗口，特別是設備冷卻水系統（以下簡稱RCW系統）的檢修備用系統增設完成后，如何利用好備用系統，并通過不斷優化大修項目設置、加強實施組織管理、改進工作邏輯關系等手段，更合理地安排好RSW系統的大修計劃，使處于大修關鍵或次關鍵路徑的RSW系統大修工作所需時間最短，將對優化機組的大修總工期起著至關重要的意義。

本文主要在總結多年海水廠用水系統檢修計劃安排與實施的基礎上，研究了海水廠用水系統的計劃安排策略、應用效果、及其優化方向。

1 海水廠用水系統的大修計劃安排

1.1 計劃安排的原則及方法

在確保電站核安全和大修安全、質量的前提下，按照安全性、經濟性、適用性和最優化性的原則，針對RSW系統的運行方式、現場布置特點等，結合大修實際情況，對RSW系統的大修計劃做好合理的安排。參照RSW系統布置圖（見圖1），對該系統的大修計劃安排思路和方法主要有以下幾個方面：

1.1.1 系統大安措法

即RSW系統全部停役，將RSW系統的泵房前池、排水口閘板落下，全部系統隔離疏水后，開展大修工作。這種方法的優點是：由于系統已全部停役，采用系統大安措，運行操作量較小；缺點是：由于檢修工作量集中，場地空間沖突較多，維修人員工作負荷大，現場工作協調、控制及管理水平要求較高。

RSW系統設備的檢修基本都是要求系統停役情況下實施的，目前，中核運行三廠CANDU堆機組主要采用這一方法進行RSW系統大修計劃的安排。

1.1.2 局部隔離檢修法

根據RSW系統的配置特點，對RSW熱交換器、管道過濾器、RSW泵等可以單獨隔離的設備進行局部隔離檢修。這種方法的優點是：檢修時間窗口較靈活，便于維修人員合理安排檢修工作量和工作負荷；缺點是：安措實施量大，運行操作較多，更重要的是，對于系統運行期間無法隔離的設備則無法開展檢修工作。

這一方法一般與系統停役檢修相結合，不單獨使用。

1.2 RSW系統的大修計劃的編制流程

RSW系統的大修項目確定后，便初步具備了編制計劃的條件。計劃編制的步驟一般要經歷作業數據錄入、建立作業邏輯關系并給出作業工期、進行進度計算及分析調整三個階段。RSW系統大修計劃的編制流程如圖2所示：

1.3 設冷水備用系統增加前、后對RSW系統大修計劃安排的影響

1.3.1 設冷水備用系統增加前的RSW系統大修計劃安排

由于CANDU堆型設計的原因，即使在機組停役期間，反應堆相關系統及設備仍需冷卻水進行冷卻，要求RCW系統必須運行以滿足設備的冷卻需要，所以RSW系統亦必須運行為RCW系統提供冷卻水，以確保RCW系統能連續運行。

作為RSW系統的替代手段，可以通過凝汽器循環水系統（以下簡稱CCW系統）代替RSW系統為RCW系統的熱交換器提供冷卻水源。因此，在進行大修計劃安排時，CCW系統和RSW系統的檢修時間窗口必須串連，即一般在CCW系統檢修工作完成、RCW熱交換器的冷卻水由CCW系統提供后，再安排RSW系統的停役檢修。典型的海水相關系統計劃安排見圖3。

從圖3可看出，RSW系統的大修工作必須等CCW系統檢修完畢且CCW給RSW熱交換器提供冷卻水后。并且，由于CCW泵的電源是四級電源供電，考慮電源可靠性，要求兩路外電源（即主變（MOT）/高廠變（UST）和啟備變（SST））都可用的情況下，才能停役RSW系統進行檢修。因此，RSW系統的大修時間窗口較為固定，缺乏調整的靈活性，歷次大修期間，RSW系統基本都處于關鍵路徑上，所以，RSW系統的檢修時間成為制約大修工期優化的一個重要因素。

1.3.2 設冷水備用系統增加后的RSW系統大修計劃的安排

CANDU堆早期設計的設冷水系統不具備停役檢修條件，為解決此問題，增設了一套獨立于目前RSW/RCW之外的檢修備用系統（以下簡稱ARCW系統），在停堆大修3天后，為機組堆芯及關鍵負荷提供冷卻，以便實施RCW系統檢修工作。但根據RCW檢修備用系統實際容量設計，其功能主要是為RCW系統停役檢修提供備用手段，備用系統投運有嚴格的前提條件：以停堆3天后投入為設計基準，主系統滿水，且兩臺停冷泵運行，未考慮低水位投用。上述條件使得備用系統投運存在如下問題：

1）母線停電期間不能投運備用系統；

2）難以保證在主系統低水位期間投運RCW檢修備用系統（如環境溫度較高的春季大修期間）。

為滿足技術規格書（TS）里“低水位期間堆芯出口溫度小于38℃”和保證慢化劑系統喪失冷卻后最高溫度不超過69℃的規定，低水位期間備用系統投運須滿足下列曲線關系，由于該曲線條件限制，使得每逢春季大修，幾乎不可能在低水位期間投運RCW檢修備用系統。

目前，根據RCW檢修備用系統的調試結論，一般情況下，在冬季大修期間，可以在低水位期間投用RCW檢修備用系統；在春季大修時，由于環境溫度較高（初步結論是認為高于30攝氏度時），就不能在低水位期間投用RCW檢修備用系統。可見，RCW檢修備用系統是否順利投運，對RSW系統的大修時間窗口的安排及大修工期都有巨大的影響。

RCW檢修備用系統投運后，可代替RCW正式系統的主要功能，RCW正式系統亦可停役檢修，這樣就不再需要RSW或CCW系統運行為其提供冷卻水源。因此，RSW系統不用等CCW系統檢修完成就可開始檢修了，實現了RSW、CCW系統在部分時間段內同時實施大修工作。RCW檢修備用系統投運后，典型的海水系統系統大修計劃安排見圖5。

從圖5可以看出，在RCW檢修備用系統投用后，RSW系統與CCW系統的同時檢修已經成為可能。但是，由于RCW檢修備用系統的設計問題，如RCW檢修備用系統的投用必須在停堆后三天且不能在母線停電期間，所以，RSW系統還不能像CCW系統那樣盡早地安排停役大修，同時，由于需要支持RCW系統大修后的復役工作，要求RSW系統排水口的工作、1#和2#RSW熱交換器的相關檢修工作必須在RCW系統檢修后的注水前完成，這些也成為制約機組大修總工期的一個因素。

1.4 RSW系統大修計劃安排的影響因素與注意事項

1.4.1 海水潮位對RSW系統計劃安排與實施的影響

海水潮位的高低，對截留在RSW系統內的海水量會有一定影響。為了減少落好海水閘板后的系統疏水量，縮短系統抽水時間，便于安措盡早生效，落閘板的時間一般選擇在海水低潮位期間（如圖6所示）。

從圖6可以看出，在落閘板時，特別是落第二塊閘板，應盡可能選在海水低潮位期間（一般盡可能低于85m），以減少被閘板截留在RSW系統內的海水量，減少系統疏水工作量和抽水時間。

1.4.2 妥善安排好RSW系統與設冷水及凝汽器循環水系統的邏輯關系

一般來說，在機組停運后，即可安排CCW系統的大修，當電氣母線檢修完成后（在春季還要等主系統開始退出低水位），便可投用RCW檢修備用系統，停役RCW、RSW系統進行大修工作。為了支持RCW系統大修后的復役，在RCW系統注水期間，應由CCW系統通過1#或2#RCW熱交換器為RCW系統提供冷卻水。為此，要求CCW的大修工作應在RCW系統注水前全部完成且系統復役。RSW、CCW、RCW系統的大修計劃邏輯關系見圖7。

1.4.3 其他影響因素和注意事項

預防性維修項目的數量：預防性維修項目的數量多少，會對計劃的安排和工期控制產生直接影響。

RSW系統的檢修安措生效前，需要經過一個海水高潮位的驗證，所以，檢修工作計劃的安排，特別是工作票的出票時間，要預留出海水高潮位驗證的時間。

考慮到機組核安全與熱阱配置的需要，安排RSW系統停役檢修前，必須確認設冷水檢修備用系統（ARCW）已投運，設冷水正式系統（RCW）已停役，方可安排海水廠用水（RSW）系統的停役檢修。

管理層的核安全態度：因海水廠用水系統在核電站承擔著“核安全保證”的重要角色，所以管理層的核安全態度和決策也決定了該系統的檢修計劃安排。如何在電廠的經濟性和核安全保障方面尋求一個平衡點，是海水廠用水系統檢修計劃安排需要考慮的另一大重要影響因素。

2 RSW系統大修計劃安排的優化

2.1 優化的原則

RSW系統承擔著保障機組“核安全的”最終熱阱的功能，因此RSW系統大修計劃的優化必須建立在科學合理的基礎上，必須滿足國家的法律和核安全法規的要求，必須保證電站安全水平和設備的可靠性、可用性在合理的水平之上，絕不能以犧牲機組的安全穩定運行為代價。基于此，主要從以下幾個方面入手進行RSW系統大修計劃的優化工作：

優化大修項目：運用PSA（概率安全評價）等先進的分析方法，對預防性維修活動和機組的安全水平，進行必要的分析，增加機組正常運行期間實施的預防性維修項目數量，減少機組大修期間預防性維修活動是海水廠用水系統優化的一個方向。PSA是在風險導向管理（risk-informed regulation）的基礎上發展起來的，通過PSA風險知會管理，對預防性維修大綱進行評估，并結合機組大修的長遠規劃，在能夠有效控制風險結果的情況下，將原來只能安排在機組大修期間進行的維修活動，安排在機組正常運行期間實施。從而減少大修項目，降低大修期間的工作量。

優化大修計劃：優化RSW系統的大修工作邏輯安排，編制RCW檢修備用系統投運后的典型大修計劃窗口邏輯圖，結合歷次大修實施的最優時間合理設置帶有挑戰性的典型窗口時間。

提升檢修能力：提升大修準備質量，提升大修現場管理能力，減少實施期間的窩工現象，確保大修各項維修工作得到高效的實施。加強重要設備檢修專用工具的開發和配置，提高檢修效率。提高維修人員檢修技能（特別是關鍵和重要設備的檢修技能）。建立關鍵和重要設備的檢修能力，建立關鍵和重要設備檢修的人才庫，培養技術過硬的檢修隊伍，做到關鍵設備和重要設備專人專修。

2.2 已采取的優化措施

為了確保安全、順利地實施RSW系統海水閘板的安放工作，根據以往大修期間遇到的問題和經驗反饋，在大修實施前，將閘板相關設備作為預大修項目進行預防性維修，確保各項功能正常，確保安放閘板工作的順利進行。同時，安放閘板前，派潛水員進行水下清淤和清除海蠣子，確保閘板安放工作的順利實施。

為了盡可能減少RSW系統停役檢修期間的工作量，減輕實施人員的工作負荷，機組大修期間，在RSW系統運行時，對于能單獨隔離的設備（如RSW管道過濾器等），單獨進行安排實施，既減輕了RSW系統停役期間的工作負荷，又緩解了工作期間的場地沖突，促進了RSW系統大修工作的順利開展。

管理上采用片長負責制。海水領域的片長（即負責人）對所轄區域的大修項目進行全面管理，總體負責協調所轄區域大修項目的進度安排、施工安全和檢修質量，對所轄區域大修項目的現場安全、施工質量負有首要責任。實踐證明，通過實施片長、專項負責人等管理方式，有力地促進了RSW系統大修工作的實施和控制。

精心編制RSW系統的大修計劃，做好大修計劃的交底工作。大修計劃員根據歷次大修的經驗，與實施單位一起，對RSW系統大修計劃的安排進行探討和交流，對大修項目間的工作邏輯關系、重大檢修項目在整個RSW系統大修時間窗口中的位置及作用、重大項目的進度風險及預防措施進行詳細地說明。經過充分、全面的計劃交底，大修的工作人員了解了RSW大修計劃的安排及大修工作的重點和難點問題，理清了思路，達成了共識，促進了RSW系統大修的順利實施。

3 效果

海水廠用水系統大多數情況下均處在大修的關鍵路徑上，通過采取一系列的控制和優化措施，不斷地探索檢修工作策略，合理地安排和優化大修計劃安排，使海水廠用水系統檢修時間占用機組大修關鍵路徑的時間不短縮短，從而，促進了機組大修總工期的不短優化。機組歷次大修總工期優化的結果如圖8所示。

4 結語

RSW系統大修計劃安排的策略和優化，涉及到核安全配置、系統運行方式、人員資質及工作經驗、預防性維修數量等方方面面。通過RSW系統工期的不斷優化和對RCW檢修備用系統的進一步評價、優化限制條件，處于大修關鍵路徑或次關鍵路徑上的RSW系統大修工期將會越來越優化和合理，將對機組大修總工期的縮短帶來積極地影響。

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[責任編輯：王偉平]