立足自主創新，推進“華龍一號”示范工程安全高效建設

陳國才

(福建福清核電有限公司,福建 福清 350318)

福清核電項目一次規劃連續建設6臺百萬千瓦級核電機組,1～4號機組分別于2008年11月至2012年11月開工建設,并于2017年9月全部建成投產。5～6號機組采用了擁有自主知識產權的 “華龍一號”第三代核電技術,其技術的先進性、安全性、經濟性等均不低于美國的AP1000、法國的EPR技術。2015年4月15日,經國家發改委批復福清核電站5、6號機組作為“華龍一號”示范工程進行建設。2015年5月7日,福清核電站5號機組暨 “華龍一號”示范工程首堆正式開工建設,掀開了中國核電乃至世界核電建設史上新的一頁。

福清核電站1～6號機組的連續建設,使得5、6號機組工程建設項目管理在1～4號機組工程建設管理經驗的基礎上,創新性地提出了業主負責下的總承包管理模式,業主和工程公司在工程建設項目管理上具有優勢互補,形成合力、共擔風險的特點。在業主負責下的總承包管理模式下,業主在項目管理中對整個項目管理具有監控權;對設計進行審查和對重大變更進行管控的權力;對重要設備制造和建安施工的監督權;對重大事項的否決權。

1　“華龍一號”技術特點與建設難點

1.1　技術特點

作為中國自主知識產權的三代核電技術,“華龍一號”機組是在中國核電設計、制造、工程建設和經營管理30年累積經驗的基礎上,吸收國際最新核電設計的先進理念而成,技術上具有以下主要特點:

1)采用單堆布置;

2)采用177個燃料組件;

3)安全殼擴容并采用雙層設置;

4)采用能動與非能動相結合的安全措施;

5)二次側非能動余熱排出系統的設置;

6)非能動安全殼熱量導出系統的設置;

7)非能動堆腔注水冷卻系統的設置;

8)安全殼內置換料水箱的設置;

9)安全注入系統設置為中壓方式;

10)穩壓器快速卸壓系統的設置;

11)壓力容器高位排氣系統的設置;

12)設置了先進的堆芯中子測量系統;

13)事故工況下操縱員不干預時間大于30 min;

14)破前泄漏監測 (LBB)的設置;

15)福島核事故后改進措施的設置:通過防洪能力改進、預防全廠斷電、應急補水、移動電源和水泵、乏池應急補水和應急控制中心和可居留性監測、安全殼內氫氣監測、輻射環境監測及應急改進等改進項的設置,確保全廠失電工況下,反應堆堆芯、乏燃料水池、蒸汽發生器二次側的水源得到供給,從而確保核安全。

“華龍一號”自主創新的新技術也帶來了核電廠設備的更新換代,包含了大量的首次國產化設備。 “華龍一號”機組中使用的屬于新設計、新設備、新廠家的設備統稱為 “三新”設備,共112項,雖然制造難度大,但也是考驗中國制造轉型升級的關鍵。

1.2　建設難點

首堆設計未完全固化,這是工程建設最大的難點,AP1000、EPR首堆工程均因為施工設計未固化,在工程建設中頻繁變更,影響了項目進度。另外,首堆設計還將會遇到試驗過程中無法一次成功的現狀,這就需要不斷地調整試驗方案、修改技術參數等,反復的試驗勢必突破原先計劃制定的工期目標,最終導致總工期延長,工程成本增加。

其次,“三新”設備制造過程不確定因素多,設備鑒定試驗耗時長。從已建核電工程的經驗來看,大部分工程延誤主要是由設備制造延誤造成。“華龍一號”首堆工程112項 “三新”設備都是首次制造,有些設備的制造技術要求遠高于之前的類似設備,且有150多項設備需要做鑒定試驗,難度高,投入也大。

再次,施工工程量大,過程中變更多,施工邏輯關系復雜。初步統計,“華龍一號”核島混凝土量是M310的3倍,核島安裝量為M310的1.6倍,核島房間1810間,約為M310的1.7倍。工程量的增加,致使施工邏輯關系復雜化,而且加上設計變更的影響,使得施工難度增大,對質量、進度、費用都帶來很大的影響

最為關鍵的是建設工期要求緊。在工程開工前一年,福清核電組織相關單位對工期進行了一年多的研究,通過關鍵路徑分析法、專家評估法等測算,最終確定按62個月目標推進,這是一個具有非常挑戰的目標。根據IAEA世界核電報告2015年數據統計,從2005—2015年7月,全球共投運40臺核電機組,平均建造周期為9.4年,即113個月。在世界范圍內,核電首堆工程由于堆型完善度和設備制造的成熟度,以及施工難度等因素的影響,核電首堆工程平均建造周期為90個月。當前國際在建三代技術堆型EPR和AP1000核電機組均已大大突破原定工期,目前實際進度已超過100個月。作為首堆的 “華龍一號”工程按62個月推進,對所有參建方都是非常嚴峻的挑戰。

2　工程土建階段進度管控成效

“華龍一號”示范工程自2015年5月7日開工兩周年以來,應完成里程碑節點6個,實際完成7個,全部按期或提前完成,2017年5月25日以24.6個月順利完成核島穹頂吊裝。工程二級進度計劃內完成率為98%,同比同為三代核電首堆的其他項目同階段進展情況,處于領先地位。

2.1　設計文件供應

“華龍一號”示范工程首堆設計文件總量9467冊,截至2017年5月實際已發布7463冊,占總量的78.8%;其中按計劃應發布6469冊,實際按計劃發布6440冊,按計劃完成率99.6%。核島設備規格書共計959份,已出版957份,占總量的99.8%。截至2017年5月,5號機組設計文件按計劃應宣布可用1093冊,按時宣布可用數量965冊,按時宣布可用率達到了88%。設計文件的及時供應,為設備制造和施工的順利推進奠定了基礎。

2.2　設備制造

“華龍一號”示范工程共分為344個采購包,截至2017年5月底完成簽訂337個,完成率98%;計劃到貨3494臺/套,實際到貨3280臺/套,按計劃到貨率94%。計劃開展169臺樣機鑒定試驗,已完成139臺樣機制造,完成率82%。滿足現場施工需求。

同時,“華龍一號”示范工程充分利用我國核電發展形成的設備制造能力,長周期關鍵設備基于二代改進型核電裝備制造技術,除數字化儀控系統外其余主設備均已實現國產化。截至2017年5月,所有長周期關鍵設備制造進度均正常;環吊已交貨,壓力容器、蒸汽發生器和主管道具備交貨日期較二級計劃時間有所提前。

2.3　施工進展

“華龍一號”示范工程現場土建施工進展滿足進度計劃要求,里程碑節點2017年6月8日穹頂吊裝提前在2017年5月底前實現。截至2017年5月,福清核電站5號機組反應堆廠房鋼襯里、內筒體、內部結構施工均已完成;燃料廠房、安全廠房、電氣廠房、輔助廠房以及常規島廠房的施工滿足工程二級進度計劃的要求。

3　進度管控方法創新與成效

“華龍一號”示范工程進度管控體系分為五級管理體系,尤其在三級進度計劃層級把設計、采購、施工、調試耦合為一體化,所有的工作接口完全整合在一個計劃里,確保上下游之間邏輯清晰,是該進度體系的一個創新,另外會議協調機制、報告制度等均按規范要求執行,在工程開工前后的三年多時間里,“華龍一號”示范工程探索并實踐了眾多進度管控新方法,取得了很好的實效,主要體現在以下幾個方面。

3.1　高層重視親自抓,建立分級管控機制

“華龍一號”示范工程建設,中核集團總經理親自負責項目TOP10的第一項問題協調處理,同時推動國家能源局建立 “華龍一號”示范工程協調小組,每半年召開一次專題會議,集團主管工程副總經理每季度召開一次協調小組辦公室會議,解決工程建設中需要協調的重大問題;福清核電總經理、分管工程副總經理分別通過月例會、周例會,檢查工程二級進度計劃的執行情況,協調偏差問題;設計、采購、施工等職能部門負責人則從工程三級進度計劃入手,加強過程的監督和管控,及時發現進度偏差并積極采取措施,無法解決的則及時上報上一級領導協調解決。高層領導的重視和推動問題高效解決的機制,是工程順利推進的基石。

3.2　前瞻6～12月抓好 “兩設”供應

從已建和在建核電工程建設的經驗教訓來看,如果工程設計、設備制造能按照工程三級進度計劃推進,核電建設工期是可以得到保證的。“華龍一號”示范工程建設開工時,即根據三級進度計劃按施工需求向前看6～12個月來安排設計圖紙供應和設備制造、交貨,提前將設計和設備制造中的問題暴露出來,采取措施予以解決。另外,設計開口項的處理時間平均只有一周,設計與設備之間的問題也基本不超過兩周,這大大提高了效率。

3.3　推動技術與工藝創新優化工期

“華龍一號”示范工程相比M310核電機組工程量增加很多,施工所需要的硬性時間也大大增加,為確保62個月總工期既定目標的實現,施工現場除了合理安排施工作業面和增加施工人力資源投入外,也從技術與工藝創新角度進行工期優化,效果明顯,以下為幾個典型的案例:

采用模塊化施工+整體吊裝的新工藝:大尺寸、大噸位、薄壁型鋼襯里模塊化施工打破了傳統施工工藝束縛。在模塊預制、拼裝、安裝和吊裝過程中,安全、質量整體受控,各項指標均滿足設計要求,新技術的應用減少了現場施工交叉作業時間,三個模塊化施工對關鍵路徑貢獻70余天。

不銹鋼覆面熱絲TIG自動焊工藝 :該工藝是在手工TIG焊的基礎上增加了自動控制系統,通過獨立的焊絲加熱電源和加熱裝置對焊絲進行加熱,使得焊絲在被送入熔池前加熱到一定溫度,提高熔敷效率,同時也減少了焊工的勞動強度。

窄間隙自動焊的焊接工藝:反應堆冷卻劑管道 (主管道)采用窄間隙自動焊的焊接工藝。不但可以降低焊工管理成本、減少焊接填充材料的使用量,對處于關鍵路徑的主管道焊接工期縮短、質量提高都有極大貢獻。

3.4　強化問題導向的TOP10管控機制

TOP10管理思想來源于核電運行機組 “十大缺陷管理”的理念,針對工程建設當前最主要的10個左右問題,制定專項組織和專項計劃,配備專項資源予以重點關注和解決。

由于工程建設涉及的面廣、單位多、分工細,業主公司將TOP10管理也延伸到了主要分包單位 (包括設計院、制造廠、施工單位等),縱向形成從業主到工程公司再到各主要分包單位的三級TOP10體系,橫向則形成設計、采購、施工、調試、商務各領域的TOP10體系,實現管理的全覆蓋。

TOP10管理重點是關注各領域預期的重大事件和風險,著重進行趨勢分析,在趨勢分析的基礎上提出預防措施和方案,實現事前控制,給問題的處理和應對措施留出余量。對發現的問題及時采取措施糾偏,提前消除問題和偏差。

TOP10管理工具自應用兩年多以來,對工程進度的推進起到了顯著的作用,特別是該機制運作推動了各參建單位暴露未來和后期階段的風險,在風險未造成實質性影響前為風險解決預留時間。兩年以來,“華龍一號”示范工程已開發項目和領域TOP10共672項,其中已解決關閉536項,進行中136項。

3.5　建立快速決策機制

工程進度最大的 “敵人”就是問題 “議而不決”、相互推諉扯皮,對于首堆示范工程,由于初步設計不可能完全固化,在施工設計過程中不可避免會有大量的變更,變更將影響相關方的經濟利益,從而導致一系列問題的決策會成為影響工程進度的關鍵因素。為有效解決這一影響因素,“華龍一號”示范工程在技術決策流程上和商務協商制度上實踐了兩項創新,取得一定的成效。業主層面的技術決策,將技術問題分為一般技術問題和重大技術問題。重大技術問題由 “華龍一號”主管領導決策,如事項超出其經濟授權范圍,則上報總經理辦公會審批。一般技術問題由設計管理處負責人審批。所有需要快速決策的項目,必須在正式收到準確信息后24 h內啟動決策流程。對于重大技術問題,在10個工作日內完成審查。對于一般技術問題,在5個工作日內完成審批。工程公司內部則建立了項目部總工程師、工程公司副總工程師、總工程師分級審批的決策體系,超出工程總承包范圍的技術決策問題,由工程公司提交業主進行決策。工程建設的同時也時刻伴隨商務問題的糾纏,因涉及各方經濟利益,商務問題的處理一般需要更長的時間,而工程的推進則沒有更多時間用于不斷的商議和討論,因此,業主與工程總承包單位、總承包單位與主要分包單位建立了 “工程先行、商務并進”的合作協商機制,對于確定需要實施的決策建議,先安排實施,同步啟動商務協商,有效地推動了現場問題的處理,使工程進度得以保證。

3.6　建立激勵機制激發團隊與個人干事創業的激情

有效的激勵機制可以極大地激發參建團隊與所有參與者干事創業的激情。在工資總額嚴格管控的大形勢下,集團公司專門制定用于 “華龍一號”示范工程建設的專項全周期激勵制度,主要用于對解決工程建設中特殊困難和問題的專門團隊和個人設置的再獎勵。一方面是物質激勵,對安全、質量受控前提下提前或按時完成相應節點目標,給予業主公司和工程公司一定額度的費用,獎勵部分骨干人員,實現了多貢獻多獲得。

同時,還設置了集團突出貢獻團隊和個人的精神獎勵政策,通過物質與精神的鼓勵,讓所有參加者都能全力以赴,為項目建設多做貢獻。

另外,宣傳先進團隊、先進個人,定期在中央媒體報導 “華龍一號”示范工程建設的進展情況和涌現出來的感人故事,讓參建者倍感榮耀。中央媒體不僅在現場予以報道,還延伸到設備制造廠家,讓各方都感受到干事創業的榮耀和鑄國之重器的光榮使命。

4　結束語

作為中國自主三代核電技術, “華龍一號”示范工程首堆在福清核電站建設,承載了中國核電人30年的夢想,工程開工兩年以來順利完成了所有的工程二級網絡進度計劃。成績的取得,一方面得益于高層領導的重視和各家單位的通力合作,另一方面也證明項目管理本身所實踐和創新的管理方法也是卓有成效的。2017年5月底“華龍一號”示范工程實現穹頂吊裝,土建工期用時24.6個月,完成了62個月總工期中土建工期25個月目標,創造了核電首堆工程土建階段的最好業績。

核電工程進入安裝階段后,施工過程中將會暴露出更多的問題,福清核電站在工程進度管控方面也將根據工程階段的特點進行優化和完善,不斷在管理上探索有利于優化工期的方法和舉措,努力在既定目標內安全高效完成 “華龍一號”示范工程建設。

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