核電工程接口控制手冊的分級方法研究

楊亞偉，王 璐，周 璐

(1．山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013；2．山東省質量技術監督教育培訓中心，山東 濟南 250013)

1 概述

核電廠建設是一項多方參與的復雜系統工程，在這個過程中不可避免的會產生各種各樣的接口，其中設計接口管理是核電項目管理工作中的一項重點工作，對整個核電工程的質量、進度和投資都有著重要的影響。目前核電廠建設過程中普遍以接口控制手冊(Interface Control Manual, ICM)為工具來進行設計接口的管理工作。ICM中完整而詳細地列出了需要進行交換的接口，規定了這些接口的名稱、編碼、具體要求、傳遞方向、交換時間、所屬專業等信息，并在實際交換過程中進行詳細地跟蹤和記錄。

核電廠建設過程中所產生的設計接口數量眾多，例如福清核電廠一期工程中，ICM接口共計近4000個，而嶺澳二期工程中ICM接口數更是超過5000個。龐大的接口數量給接口管理工作帶來了不小的困難，很多時候會感到無從下手。在核電項目建設過程中，對于比較復雜的問題，分級管理思想是一種較為有效和成熟的管理方式，在核電項目建設過程中的質保、設備管理等方面都得到了成功的應用。因此，如果能將分級管理的思想應用到以ICM為基礎的設計接口管理工作中，對于增加工作的針對性，提高管理效率等方面都有很大的幫助。

2 基于ICM的設計接口管理

設計接口是指在核電廠建設過程中產生的與設計工作相關的接口，主要包括設計與采購的接口、設計與設計的接口、設計與安裝調試的接口等。目前國內外核電工程建設過程中通常以ICM為工具來進行設計接口的管理工作，下面以國核壓水堆示范工程常規島設計采購接口為例，簡要概述一下基于ICM的設計接口管理工作的基本原理。

國核壓水堆示范工程常規島總共包含1項汽輪發電機組設備和150余項輔機設備，在每項設備的技術協議中，設計院與供貨商都會將需要進行交換的接口進行梳理，形成針對該設備的ICM，以汽輪機廠房通風空調程控系統(簡稱VTS系統)為例，其ICM接口見表1(其中ES表示供貨商，G7表示設計院)。

表1 汽輪機廠房通風空調程控系統ICM

將常規島所有設備的ICM匯總，便形成了整個常規島范圍內的ICM總表(通常分為主機ICM和輔機ICM兩部分)，該ICM總表便是整個常規島設計采購接口管理的基礎與依據。

3 ICM接口分級方法研究

建立ICM的最終目的是為了保證接口的交換能夠滿足設計院的設計需求，從而最終保證設計院相關設計工作的順利開展。因此，對ICM中的接口進行分級，其本質是評判每個ICM接口對最終設計工作的影響權重。

確定影響權重的方法比較多，總體來說可以分為兩大類：主觀賦權法和客觀賦權法。主觀賦權法是針對各個要素的重要程度進行主觀評判，并將評判結果轉化為權重的一種方法；客觀賦權法是根據要素自身的作用和影響來確定權重的一種方法。與主觀賦權法相比，客觀賦權法需要大量的客觀數據作支撐，對于核電工程來講，由于機組類型、建造模式的區別，以及已建機組數量的限制，很難找到大量的相關數據作為支撐，因此本文采用主觀賦權法來確定ICM接口的權重。

常用的主觀賦權法有專家評定法、層次分析 法 (Analytic Hierarchy Process．AHP)和 灰 色關聯分析法等。對于ICM接口來講，其建立的最終目的是保證設計院的相關設計工作順利開展，這一最終目標又可以分解成保證每一份圖紙的設計工作順利完成，而每一份圖紙順利完成的前提是ICM中相關接口的順利交換。從上述分析過程可以看出，這是一種典型的分層關系，因此可以采用層次分析法來確定ICM接口的權重。

4 基于層次分析法的ICM接口分級方法

層次分析法是把復雜事情分成若干有序層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法。層次分析法的主要計算過程包含建立層次結構模型、構造判斷矩陣、層次排序及一致性檢驗等方面。下面以表1的VTS系統ICM接口為例，給出基于層次分析法的ICM接口分級方法。

4.1 建立層次結構模型

根據前文中的分析，層次結構模型中的第一層，也就是建立ICM的最終目標，是確保ICM接口的交換滿足設計院的設計需求。該最終目標又可分解為每一張圖紙的設計需求得到滿足，即層次結構模型中的第二層。層次結構模型的第三層，是與每張圖紙相關的ICM中的具體接口。綜上所述，ICM接口分級評估的層次結構模型見圖1。

圖1 ICM接口評估的層次結構模型

對于國核壓水堆示范工程VTS系統，設計院的設計范圍主要包括VTS系統接線圖、VTS系統配置圖、VTS系統說明書和VTS系統布置圖，這些圖紙與表1中VTS系統ICM接口的對應關系見表2。對于JS90-0007、JS90-0008和JS90-0009三個接口，其傳遞方向是由設計院提交給供貨商，是供貨商進行相關設計的設計輸入。其中JS90-0007接口是供貨商進行JS90-0004接口設計的輸入資料，JS90-0008和JS90-0009接口是供貨商進行JS90-0005接口設計的輸入資料。

表2 設計圖紙與設計接口的對應關系

根據圖1所給的層次結構模型，結合表2中的對應關系，得到VTS系統的層次結構模型見圖2。其中對于JS90-0007、JS90-0008和JS90-0009三個接口，由于其是供貨商進行接口設計的輸入資料，因此在建立層次結構模型時把這三個接口放在了第四層。

圖2 VTS系統ICM接口分級的層次結構模型

4.2 構造判斷矩陣及一致性檢驗

對于圖1所示的層次結構模型而言，其第一層與第二層的判斷矩陣如下所示：

其中，D12表示對于最終目標而言，圖紙D1對圖紙D2相對重要性的數值表現形式，其取值含義見表3。

表3 元素間重要性的數值標定

對于國核壓水堆示范工程VTS系統，結合圖2所示的層次結構模型以及相關專家的評估打分，得到其第一層與第二層之間的判斷矩陣如下所示：

利用MATLAB軟件得到上述判斷矩陣的最大特征值λmax為4.0599，計算上述判斷矩陣的一致性比例得：

根據式(1)可以判斷該判斷矩陣具有滿意的一致性。

對于圖1所示的層次結構模型而言，其第二層與第三層的判斷矩陣如下所示：

其中，I1,2表示對于圖紙D而言，ICM中接口I1對接口I2相對重要性的數值表現形式，其取值含義也見表3。

對于國核壓水堆示范工程VTS系統，結合圖2的層次結構模型以及相關專家的評估打分，得到其第二層與第三層之間的判斷矩陣分別如下所示：

對于圖2的VTS系統層次結構模型中的第三層與第四層，參照第二層與第三層的判斷矩陣構造方法，得到其判斷矩陣如下所示。

4.3 ICM接口分級

根據前文中給出的判斷矩陣及其計算結果，得到VTS系統ICM接口權重總排序結果見表4。

表4 VTS系統ICM接口權重總排序

對 于 JS90-0007、JS90-0008和 JS90-0009三個由設計院向供貨商傳遞的接口，其權重排序結果見表5。

表5 VTS系統反提資接口權重排序

對于單個系統或設備的ICM接口，本文擬將其分為兩個級別：重要接口和一般接口。對于按照上述層次分析法得到的權重高于1/N的接口，將其劃分為重要接口，權重低于1/N的接口劃分為一般接口，其中N表示系統中接口的總數目。將表4和表5中VTS系統的所有接口權重進行歸一化處理，然后根據處理后的權重按照上述分級原則進行分級，結果見表6。

表6 VTS系統ICM接口內部分級結果

在整個常規島范圍內，接口的重要性除了與接口本身有關之外，還與接口所在系統或設備的重要程度有關，接口的分級除了要考慮接口在本系統或設備中的重要性外，還要考慮所在系統或設備在整個常規島范圍內的重要性。因此，在整個常規島范圍內，ICM接口的分級原則見表7。

表7 常規島范圍內的接口分級原則

其中設備等級的確定可以參照每個工程的設備分級方法，例如在國核壓水堆示范工程常規島范圍內，關鍵設備包括汽輪發電機組設備、循環水泵、給水泵、凝結水泵、主變壓器等。由于在常規島范圍內，VTS系統屬于普通設備，因此VTS系統ICM接口的最終分級結果見表8。

表8 VTS系統ICM接口的最終分級結果

5 結語

本文針對核電工程ICM接口數量繁多的問題，給出了一種基于層次分析法的接口分級方法，依據系統或設備的重要性，及其ICM接口的重要性權重計算，將整個核電常規島ICM接口劃分為三個級別，從而使得設計接口的管理工作能夠更有針對性。

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世界第一特高壓工程順利跨越長江天塹

4月15日，備受世界矚目的我國特高壓電網±1100 kV西電東送準東—皖南特高壓工程再傳捷報，隨著最后一項導線順利跨越天塹長江，標志著目前世界電壓等級最高的特高壓大跨越——昌古特高壓長江大跨越工程全線貫通。

±1100 kV新疆準東—安徽皖南特高壓直流工程是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術水平最先進的特高壓輸電工程。工程起點為新疆準東五彩灣換流站，落點為安徽皖南換流站，途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽6省(區)，新建準東、皖南2座換流站，線路全長約3324 km，工程投資407億元，安徽境內線路長304.167 km，其中一般線路301.267 km，長江大跨越2.9 km。

該長江大跨越工程作為全線路的咽喉、節點，共有2基225.2 m高的跨越塔、2基66m高的錨塔組成。線路基本為南北走向，北岸跨越點位于無為縣高溝鎮群英村，南岸跨越點位于繁昌縣荻港鎮慶大圩。兩岸堤距約1575 m，兩岸跨越塔均位于大堤外側，基礎外緣距堤腳不小于50 m。跨越方式為“耐—直—直——耐”。耐張段全長2900 m，跨越檔距1790m，檔距分布為“570 m—1790 m—540 m”。線路按單回路雙極運行設計。導線采用6×JLHA1/G4A-900/240特強鋼芯鋁合金絞線，地線采用2根OPGW-300光纜，導線懸垂串采用2個4聯550 kN金具串，導線耐張串采用8聯550kN金具串。

該工程是國家電網在特高壓輸電領域持續創新的重要里程碑，刷新了世界電網技術的新高度，開啟了特高壓輸電技術發展的新紀元，對于全球能源互聯網的發展具有重大的示范作用，具有顯著的經濟、社會、環境效益。