核電廠實(shí)施基于價(jià)值的維修策略

鄭義

（中廣核陸豐核電有限公司，廣東 汕尾516600）

1 引言

從2011 年日本福島事故之后，國際社會(huì)加強(qiáng)了對(duì)核安全的重視程度。對(duì)運(yùn)核電廠普遍采用對(duì)設(shè)備缺陷“零容忍”的態(tài)度，為此投入了高額的資金。2017 年年初，美國核能協(xié)會(huì)發(fā)出“縮減成本”的倡議，提出基于價(jià)值的維修（VBM）管理理念，要將成本效益分析納入電廠預(yù)防性管理流程中。基于價(jià)值的維修體現(xiàn)了核電運(yùn)維理念的不斷優(yōu)化，也引領(lǐng)了世界核電運(yùn)維的新潮流[1]。我國核電廠也需研究在確保安全基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)備管理策略，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效發(fā)展，切實(shí)提升經(jīng)濟(jì)競爭力。

2 VBM管理理念

2.1 VBM的內(nèi)涵

實(shí)施VBM 應(yīng)當(dāng)仔細(xì)權(quán)衡設(shè)備維修的成本，合理優(yōu)化安全性和可靠性。其實(shí)現(xiàn)的核心方式可概括為：（1）重新定義關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行設(shè)備分級(jí)，以大幅度減少該類設(shè)備的數(shù)量；（2）對(duì)不同分級(jí)的設(shè)備采取不同的設(shè)備維修管理策略，對(duì)于關(guān)鍵級(jí)設(shè)備故障“零容忍”，非關(guān)鍵級(jí)設(shè)備綜合考慮維修效益，對(duì)故障適度容忍；（3）要將以往普遍存在的無限追求可靠性的保守管理理念，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诖_保安全的前提下，提升維修活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)效益的新理念。

2.2 基本策略

圖1 展示了預(yù)防性維修（PM）費(fèi)用、糾正性維修（CM）費(fèi)用以及相應(yīng)的設(shè)備可靠性之間的關(guān)系。據(jù)圖1 所示，隨著PM 費(fèi)用的增加，設(shè)備CM 費(fèi)用呈“先減后增”的趨勢，這意味著增加設(shè)備PM 不能無限制增加設(shè)備可靠性。A點(diǎn)為總成本最低點(diǎn)，B點(diǎn)為CM 最少點(diǎn)（可靠性最高點(diǎn)），A點(diǎn)與B點(diǎn)的變化區(qū)間意味著電廠為實(shí)現(xiàn)自己的安全和經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)，有著多種的策略選擇權(quán)。

圖1 基于價(jià)值維修的應(yīng)用策略

在傳統(tǒng)管理模式下，核電廠秉承“核安全高于一切”的理念[2]，往往選擇保守，制定的預(yù)防性維修策略趨近于B點(diǎn)，導(dǎo)致部分設(shè)備存在“過度維修”的情形。為實(shí)施VBM，需對(duì)不同的設(shè)備采取精準(zhǔn)的管理策略，對(duì)于影響電廠核安全的關(guān)鍵設(shè)備須繼續(xù)維持在B點(diǎn)，其他設(shè)備則可適度移向A點(diǎn)。而最終策略的制定將取決于核電廠對(duì)核安全和經(jīng)濟(jì)性的綜合考慮。

3 核電廠實(shí)施VBM的策略

3.1 明確VBM與核安全之間的關(guān)系

首先，需建立基于VBM 的文化理念，即在安全的前提下追求設(shè)備可靠性和維修經(jīng)濟(jì)性的平衡，改變以不計(jì)代價(jià)追求高可靠性為目標(biāo)的做法。電廠仍將在“核安全高于一切”的指導(dǎo)下，根據(jù)法規(guī)嚴(yán)格管理核安全相關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)核安全設(shè)備“零故障”的目標(biāo)，以確保核安全。其他設(shè)備則兼顧發(fā)電可靠性和維修成本，開展適度的預(yù)防性維修，以節(jié)省成本。需要注意的是，電廠管理者的有效參與既能起到示范引導(dǎo)的作用，又能減少因制定過于嚴(yán)苛的管理要求而產(chǎn)生的過度預(yù)防性維修。

3.2 建立基于AP913 的設(shè)備可靠性管理體系

AP913 將設(shè)備分級(jí)、性能監(jiān)測、預(yù)防性維修實(shí)施、糾正行動(dòng)、設(shè)備可靠性持續(xù)改進(jìn)、壽期與老化管理6 個(gè)模塊進(jìn)行整合，從而形成一個(gè)不斷改進(jìn)的設(shè)備可靠性管理體系。電廠應(yīng)借鑒AP913 建立高效運(yùn)作的設(shè)備管理體系，并將VBM 相關(guān)工作通過該體系進(jìn)行管理實(shí)施。

3.3 建立維修規(guī)則管理體系

電廠通過建立維修規(guī)則管理體系，對(duì)設(shè)備的維修活動(dòng)進(jìn)行有效性評(píng)價(jià)，可以有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備可靠性和可用性的平衡。

電廠可以在核安全局要求的最小設(shè)備范圍基礎(chǔ)上將其他關(guān)鍵級(jí)設(shè)備和非關(guān)鍵級(jí)設(shè)備均納入維修規(guī)則管理體系。通過維修規(guī)則性能監(jiān)測方法來監(jiān)測設(shè)備性能，以此獲得設(shè)備安全和可用性的平衡。通過開展維修活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，合理安排維修活動(dòng)（如將原來在大修中執(zhí)行的一些預(yù)防性維修活動(dòng)放在日常執(zhí)行），減少核安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 在設(shè)備分級(jí)中應(yīng)用VBM

實(shí)施VBM 需重新定義關(guān)鍵設(shè)備，以減少關(guān)鍵設(shè)備數(shù)量和非關(guān)鍵設(shè)備預(yù)防性維修項(xiàng)目數(shù)量。AP1000 電廠C 類設(shè)備的識(shí)別范圍將會(huì)重點(diǎn)圍繞影響非計(jì)劃發(fā)電損失、影響三大安全功能、影響維修規(guī)則（MR）重要功能、導(dǎo)致專設(shè)誤啟動(dòng)、產(chǎn)生非計(jì)劃運(yùn)行限制條件（LCO）≤72h 幾個(gè)方面考慮。其中導(dǎo)致專設(shè)誤啟動(dòng)、產(chǎn)生非計(jì)劃LCO 設(shè)備可能會(huì)選擇保守決策，仍將其保留在C 類設(shè)備。

3.5 在維修大綱優(yōu)化中應(yīng)用VBM

電廠將重點(diǎn)縮減非關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)防性維修項(xiàng)目。基于AP913 的分級(jí)條款，以下設(shè)備將會(huì)成為優(yōu)化預(yù)防性大綱的重點(diǎn)考慮對(duì)象：（1）測量儀表。重要儀表采用三取二或四取二設(shè)計(jì)，單一失效僅導(dǎo)致部分觸發(fā)停堆信號(hào)，根據(jù)分級(jí)條款，已不在C 類設(shè)備范疇。（2）影響應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程及異常運(yùn)行規(guī)程執(zhí)行的設(shè)備。根據(jù)分級(jí)條款，部分事故緩解設(shè)備已降級(jí)，同時(shí)鑒于其動(dòng)作頻率少，因而故障概率小。（3）根據(jù)行政管理要求而加強(qiáng)預(yù)防性維修管理的設(shè)備。該類設(shè)備PM 大多屬于電廠高層領(lǐng)導(dǎo)行政要求，容易引發(fā)過度維修。電廠管理層需積極踐行價(jià)值維修理念，減少因行政管理要求而產(chǎn)生過度的預(yù)防性維修。

3.6 開展預(yù)測性維修

隨著監(jiān)測與診斷技術(shù)的不斷發(fā)展，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備降級(jí)的可能性被大大提高，預(yù)測性維修的價(jià)值將逐步體現(xiàn)出來。

實(shí)施預(yù)測性維修的前提是開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測。從設(shè)備的故障模式與機(jī)理分析出發(fā)，為系統(tǒng)設(shè)備、運(yùn)行、維修和技術(shù)支持工程師制定不同側(cè)重點(diǎn)的狀態(tài)監(jiān)測任務(wù)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，同時(shí)將數(shù)據(jù)進(jìn)行共享，為系統(tǒng)工程師準(zhǔn)確評(píng)估設(shè)備健康狀態(tài)提供數(shù)據(jù)支持。

預(yù)測性維修技術(shù)的使用也將給現(xiàn)有預(yù)防性維修大綱結(jié)構(gòu)帶來改變。某些維修成本巨大而收益較小的定期解體項(xiàng)目將會(huì)被延期甚至取消，如大型非關(guān)鍵類泵、換熱器、閥門等。其中，核島焊接閥門應(yīng)用在線診斷技術(shù)作為定期解體維修的替代可以極大地降低維修成本。如何應(yīng)用有效的閥門診斷技術(shù)將成為實(shí)施VBM 的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。

4 結(jié)語

電廠全面實(shí)施基于價(jià)值的維修需要電廠文化的轉(zhuǎn)變，特別是電廠管理高層對(duì)于VBM 管理理念的正確認(rèn)識(shí)。VBM 的實(shí)施并不代表核安全管理的弱化，它是借助最有效的維修，合理分配資源，適當(dāng)?shù)貎?yōu)化安全性和可靠性，以使電廠維修策略達(dá)到最小壽命周期成本所要求的可靠性水平。需要明確的是，在我國實(shí)施VBM 仍是在滿足核安全的基礎(chǔ)上進(jìn)行，而不應(yīng)對(duì)核安全產(chǎn)生相反作用。

本文中的VBM 實(shí)施策略是針對(duì)核電廠的運(yùn)營階段。可將VBM 的理念延伸至工程階段。如通過設(shè)計(jì)優(yōu)化減少關(guān)鍵敏感設(shè)備數(shù)量，通過設(shè)備選型歸一化來減少群廠同一功能位置的設(shè)備種類，最終減少運(yùn)營階段的預(yù)防性維修任務(wù)，減少備件采購數(shù)量，降低人員培訓(xùn)費(fèi)用等成本。

此外，VBM 應(yīng)用需在探索中不斷優(yōu)化，需建立可靠的模型測算預(yù)防性維修成本和設(shè)備故障后帶來的損失。