國產設備在核電廠運行情況及故障分析

劉 颯，榮 健，周釗正，陳 薇，王 豐，吳秀坤

(1.中國核電發展中心,北京 100045；2.上海核工程研究設計院有限公司,上海 200233)

1 國產設備在核電廠運行情況分析

2017年,國家發改委、國家能源局等四部委聯合開展了“核電安全管理提升年”專項行動，對我國核電安全管理情況進行了一次全面檢查評估，國產設備使用情況是重要內容之一。根據部署，中國核電發展中心調研了13個核電基地的全部運行機組，匯總梳理了因國產設備設計、制造、安裝等原因發生故障影響核電機組可用率受的相關數據，共計21大類1346項，其中閥門類設備570項，泵類設備168項，電氣儀表類設備417項，其他類設備191項，詳細信息見圖1～圖5。

因同類國產設備問題導致機組可用率受影響的核電廠數量分布如圖6所示。

調研數據顯示，影響核電廠機組運行的故障設備主要集中于泵、閥類設備和電氣類設備。考慮到變壓器、電機、常規容器/換熱器等設備屬于電力及化工行業的通用設備，非核電行業特有，因此，將研究重點聚焦于核電專用泵、閥類設備，并選取故障率較高的止回閥、蝶閥、閘閥和離心泵作為典型設備進行分析研究。

國產閥門、泵類設備的故障主要包括以下幾個方面：

1)止回閥：閥瓣、閥座密封不嚴，法蘭密封不嚴導致內漏和外漏，唇邊焊縫失效等。

2)蝶閥：閥桿、閥座、閥瓣等部位密封面不嚴導致內漏，執行機構卡澀導致閥門無法動作。

3)閘閥：閥瓣、閥座、閥桿和閥板等部位的密封不嚴或磨損導致內漏，執行機構零件彎曲或磨損造成閥門拒動。

圖1 被調研國產設備缺陷分布圖

圖2 閥門類設備缺陷結構圖

圖3 泵類設備缺陷結構圖

圖4 電氣儀表類設備缺陷結構圖

圖5 其他類設備缺陷結構圖

4)離心泵：軸承、軸套、水力部件磨損銹蝕造成機械密封泄漏、流量不足和振動超標等。

通過數據分析，發現有問題設備的數量與制造廠所占的市場份額成正比關系，以止回閥和離心泵為例，分別見圖7、圖8。可見，國內各廠家技術力量與管理水平處于同等級別。

圖6 上報同類問題核電廠數量統計

圖7 止回閥

圖8 離心泵

閥門、泵類國產設備已實際應用于核電廠，是通過了相關鑒定和檢驗，符合設備技術規范的各項要求的，但是從調研梳理的結果來看，部分設備尤其是泵、閥類設備從設備可靠性和可用率的角度并不能完全滿足核電廠的實際需求，每次大修期間存在著大量的設備維修和更換現象，對核電廠的經濟性有一定影響，也影響了業主使用國產設備的信心。

2 國產設備出現故障的原因分析

根據調研材料及業主和生產廠商的信息反饋，分析認為國產設備在核電廠使用過程中出現故障的原因主要有以下幾個方面：

1)設計水平相對落后，基礎研發能力有待提高。裝備制造企業不能完全掌握設計原理，尚未突破核心技術，許多試驗技術、試驗條件和驗證能力比較滯后，積累的試驗數據和應用數據與國際水平仍有不小的差距。例如在泵閥驅動裝置的設計制造方面，目前國產驅動裝置普遍存在控制精度不高,動作不靈敏、可靠性低的問題，難以滿足核電裝備的長期可靠運行要求，主要原因還是沒有吃透設計原理，特別對深層次機理性研究不夠。

2)工業基礎需進一步加強。一是材料方面，核電設備對材料的化學成分含量、均勻度等方面要求嚴格，國產材料不能完全滿足要求;二是生產工藝方面，國內廠家在生產工藝和基礎機械加工上還不完全達標，產品制造精度偏低，批量化產品的工藝穩定性欠缺。

3)鑒定標準、程序和驗收規范不統一。在核電領域，還沒有建立起完善的核電設備鑒定體系，缺乏業內公認的鑒定機構、標準規范、鑒定流程等。目前國內對產品的鑒定多采用專家評審會的方式，存在一定的主觀性，難以為設備采購決策提供更加客觀的評判依據。另外，從設備鑒定工作的現狀來看，鑒定的注意力重點是樣機，實際上還存在樣機的鑒定和產品不一致的問題，出現過樣機通過了鑒定，但在產品實際使用中無法滿足設備可靠性和可用性需求的情況。

3 建議

設備材料和加工工藝，涉及整個工業基礎，需要各個行業長時間堅持不懈地努力攻關，可以通過科學設備鑒定體系，幫助用戶采購到真正合格的設備，減少缺陷設備的采購概率，提高電廠運行的可靠性和經濟性。核電行業可在以下幾個方面開展工作：

1)建立完善行業內公認權威的第三方鑒定機構和鑒定流程，讓第三方機構出具的鑒定報告具備公信力。目前國內廠家愛的樣機鑒定試驗(電氣設備除外)大多在制造廠內部的試驗臺架進行，客觀性、公正性和透明性易受到質疑。盡管國家安全局發放了一批第三方設備鑒定中心的牌照，但是在實際操作中，對于第三方鑒定并非強制性的要求，相關部門需要整合行業資源并加以引導，做到公開公正。

2)建立完善統一的鑒定標準規范。這些標準規范既要吸收美、法等已有的經驗，也要充分考慮我國的實際工業基礎，統一的鑒定標準可為設備的設計方、制造方、用戶提供各方認可的準則，減少分歧。

3)建立完善設備運行經驗反饋機制。根據用戶經驗反饋，協助設備設計和制造方及時獲得信息，督促設備改進提升，持續提升設備的質量和可靠性。