核安全电气设备国产化的基本要求和质量管理分析

2015-04-17薛光泽

机电信息 2015年12期

薛光泽

（国核示范电站有限责任公司，山东威海264300）

0 引言

《核电中长期发展规划（2011—2020年）》中提出，到2020年我国核电装机要达到在运5 800万kW、在建3 000万kW。但福岛事故后民众对核电安全更加关注，因而国务院对核电建设作出了新部署，提高了准入门槛，新建核电项目要执行全球最高安全要求，新建核电机组必须符合三代安全标准，这对核电厂核安全设备活动的质量管理提出了更高的要求。

1 核安全电气设备的特点及主要要求

核安全电气设备是核电厂防止放射性物质外泄的一系列安全装置的有机组成部分，其在设计制造中有以下特点：（1）技术覆盖面广，包括机电技术、电子技术等；材料构成跨度较大，包含金属、非金属、低分子和高分子材料。（2）产品批量化生产，电气设备厂家主要负责设计、组装、试验。（3）零部件具备可易性。零部件缺陷或整机问题基本上可以通过更换零部件来解决，产品质量可通过最终试验验证。

核安全电气设备设计制造活动涉及国内外多个核电项目，国产化率逐步提高，大量设备的设计制造逐渐趋向成熟，国内企业已基本掌握关键工序的制造技术。目前主要核安全电气设备国产化情况如下：

电缆设计制造单位主要有江苏上上电缆、四川明星电缆、常州八益电缆、安徽电缆、江苏华光电缆等，以上电缆厂家技术和生产能力基本能够保证我国核电建设中K3类电缆需求，但K1类电缆供货业绩很少。AP1000项目壳内电缆由江苏上上电缆研发生产，三门和海阳1号机组用第一批壳内电缆已经国家核安全局同意制造并验收合格交付。

应急柴油发电机组设计制造单位有陕西柴油机重工有限公司、山西北方安特优发动机有限责任公司和沪东重机有限公司。陕柴通过引进并逐步掌握了应急柴油发电机组的设计制造技术，以18PA6B为核电主要机型；山西北方安特优有限责任公司主要进行装配和试验，其零部件由德国MTU提供。目前这3家单位已经基本满足国内核电应急柴油发电机组的需求，但柴油机部分重要部件如调速器和喷油泵等还需进口。

电动机设计制造单位有佳木斯电机股份有限公司、南阳防爆集团股份有限公司、上海电机厂有限公司、常州电站辅机厂。已具备为国内核电站提供K3类电机的能力，佳木斯电机正在进行K1类电机设计验证，并将向福清1、2机组提供余热导出泵等K1类电机。

电气贯穿件设计制造单位有上海发电设备成套设计院、核动力研究设计院，蓄电池组设计制造单位有沈阳东北蓄电池有限公司、荷贝克电源系统（武汉）有限公司，基本能够满足目前在建电站的需要；阀门电动装置设计制造单位有扬州电力设备修造厂、常州电站辅机厂有限公司和上海自动化仪表有限公司，K3类阀门电动装置为国内阀门制造单位大量供货，K1类阀门电动装置供货较少。

电气设备安全功能的完整性不仅取决于初始结构完整性和可运行性，还要进行设计验证且通过核级鉴定试验，以确定满足技术规格书要求的寿期内功能要求和性能要求。设计验证的方法有设计评审、计算法、设计比较法、鉴定试验。设备鉴定可通过试验、分析以及二者结合的方法。对于安全壳外的设备要通过功能试验和抗震试验；安全壳内的设备要通过模拟正常工况的试验和模拟事故工况的试验，其中正常工况试验有老化、湿热老化、功能、辐照老化、机械振动试验，事故工况试验有地震试验、辐照试验和LOCA试验。目前我国的试验条件基本能够满足需求。

2 核安全电气设备质量管理中的问题及建议

随着我国核电建设的不断发展，国产化设备的整体水平趋于成熟，但部分核安全电气设备设计制造单位设计制造经验不足，质量管理方面仍需不断提高和完善。

2.1 核质保管理不严格，体系运转有效性不足

核安全电气设备设计制造企业一般都建立了比较健全的核质保体系，但有些企业对HAF003的理解不够深入，没有完全掌握和理解核质保体系的具体要求，体现在管理部门审查、内部质保监查、不符合项管理等方面存在不足。文件控制不严格会导致设计、制造等部门的技术文件版本不一致；对质量和质保的理解不足会造成职责不清也不便执行，比如有些单位质保部承担了各类程序文件编制等本不属于职能范围的工作；重要记录缺乏有效性、完整性和可追溯性；电气设备零部件较多，采购入厂的零部件经过检验，在装配或加工过程中发现不符合后一般进行更换，若在制造加工过程中发现不符合，有些单位虽开启不符合项，但查找根本原因只限于表面，没有查找问题发生的管理层面原因，没有认真分析元件的设计选型、批量的质量控制、加工工艺控制、质量趋势等方面的原因，缺乏相应预防措施。

供货少的制造厂和分供方需加强质保体系建设，采购方要加强对设备供应商各环节质量控制的审查工作，重点关注涉及核安全法规和标准要求的相关内容，从严控制设备的交付和验收工作，督促制造厂提高对产品质量的各项要求。

2.2 产品设计和设计变更评审不严格

电气设备设计制造单位根据核电站的技术要求和标准研发样机，经鉴定试验合格后进行批量生产，这个过程中，对定型产品鉴定情况的审查常存在不足。如某公司在对其产品压力变送器进行热老化鉴定试验时，热老化评定等效寿命少于技术规格书中的要求，设计输出评审阶段没有认真对热老化试验报告进行评审，没有深入研究阿伦纽斯定律中几个参数之间的制约关系及其对试验结果的影响。部分电气设备设计制造单位在投标阶段由商务合同部门进行合同评审，往往以成熟产品进行投标，承接合同后，对技术规格书、采购技术条件及其引用的标准未做完整的审评，相应设计评审工作也缺乏深度、不够细致。

设计和工艺方案的变更应经过严格评审，否则对质量会产生较大影响。某电缆厂撤销了一批核级低压电力电缆导体外原有的聚酯带，同时为保证聚酯带撤消后绝缘与导体在安装现场的易剥离性，在绝缘挤塑前对电缆导体涂抹了硅油，而未考虑因涂抹硅油对电缆单芯阻燃性能的影响，最终该批电缆全部报废。

核电企业在设备采购过程中，应严格审查供应商产品与核电站技术要求的符合性，认真审查设计相关文件，准确判断产品的技术符合性，对不满足核电站技术要求的设备不得验收。

2.3 工艺过程控制需加强，原材料复验和元器件采购不满足标准

核安全电气设备功能的完整性最终是通过批量生产的产品质量来体现的，前文所述大部分供货商都长期为我国电力、船舶等行业提供设备，已建立起企业标准和规范，但由于电气设备零部件具有可易性及产品相对成熟，部分厂家存在重制造轻设计、重生产轻质保、重验收轻过程的问题，影响了产品质量的稳定性。国内处于行业领先地位的知名制造企业也发生过因工艺过程质量控制不足导致产品不合格的事件，这些质量问题虽较少出现，但体现出了工艺过程中质量控制的重要性，而单纯靠技术层面整改是不能很好地解决问题的。

电气设备制造过程中大部分原材料和零部件需要外购，有时原材料检验方法和结果会不符合要求。还有部分原材料供应商单一，如国内电缆绝缘和护套材料，它们必须满足法规和标准要求。某核电项目DCS系统控制盘柜内线缆绝缘和护套材料含有卤素，这不符合我国核安全法规、导则中关于核电站1E级电缆“无卤”的原则要求，同时也不满足核电站1E级控制盘柜相关标准中的要求。正是由于未对元器件是否符合标准予以重视，才发生了此问题，核电业主在大修中对柜内电缆进行了更换，造成了一定的损失。

随着核电技术的发展和新技术的应用，制造工艺、材料技术也都发展迅速，设备制造单位要跟上这样的技术发展水平，建立完善的过程控制体系，确保设备制造质量的稳定性。