核电站关键设备维修档案的创建与运用1)

(中核核电运行管理有限公司 维修二处，浙江 海盐 314300)

对于核电机组而言，确保核安全是核电运营企业的首要任务，维护机组安全、稳定的运行是核电员工的共同责任。然而，核电机组运行的安全性和稳定性很大程度上取决于机组设备的可靠性，特别是关键设备，其运行状态对确保经济效益和核安全起着举足轻重的作用。美国三哩岛核事故就是起因于一个关键设备的故障，之后随着设备故障与操作失误的交织而急剧扩大，最终引发了严重的堆芯熔化事故。而国内外核电机组中，因关键设备故障引起停机、停堆和降功率的历史事件数不胜数。随着核电运行的标准化和规范化，行业对核电机组的安全性能指标将提出更高的要求，机组设备缺陷量就是衡量一台核电机组健康状态的重要指标，它直接决定着机组的安全性和稳定性。

由此可见，核电机组关键设备的维护至关重要，各核电站维修相关的执行部门和管理部门都将关键设备的维修和维护作为部门的中心工作。同时，核电的快速发展使得人才培养和设备制造的周期被压缩，但核电行业对核电机组安全性能指标的要求却越来越高，内外部的压力都促使着核电运营企业加快技术和管理创新，提高管理效率。

1 现状分析

1.1 核电机组关键设备缺陷数量居高不下

近年来，秦山核电基地各机组关键设备的缺陷数量仍然居高不下，因关键设备故障造成机组停机、降功率的事件也偶有发生。以秦山地区新建的方家山1、2号核电机组为例，根据对EAM系统中方家山1、2号机组分级为S级(关键1级)和A级(关键2级)设备缺陷数据的统计，从2015年1月至2018年6月，方家山1、2号机组关键设备缺陷总量累计1 209项，涉及缺陷设备696台，而方家山机组关键设备总数为6 071台，因此其总体缺陷率为11.4%(缺陷率以缺陷设备数量与设备总量的比值计算)，如图1所示。其中，阀门类关键设备总数1 730台，其缺陷达到565项，涉及缺陷设备319台，缺陷率高达18.4%，如图2所示。各项统计数据如表1所示。

图1 关键设备缺陷率示意图

图2 阀门类关键设备缺陷率示意图

表1 2015—2018年方家山机组关键设备缺陷统计

从上述数据，可以看到，在这些关键设备的缺陷中，阀门类关键设备缺陷量占到了缺陷总量近一半的比重，达到46.7%；同时，阀门类缺陷设备的数量也占据了缺陷设备总量的45.8%，如图3所示。

图3 阀门类缺陷设备比例示意图

此外，在这些关键设备中，一些直接影响机组运行或核安全的关键阀门设备，其缺陷量尤为突出，例如6台VVP系统主蒸汽隔离阀缺陷累计达26项，4台RCP系统稳压器喷雾调节阀缺陷累计达12项，12台ARE系统主给水调节阀缺陷累计高达34项。各项数据如表2所示。

表2 2015—2018年方家山机组部分关键阀门缺陷统计

同时，可以从上述数据中发现，关键设备缺陷的再发生率较高，平均每台设备发生缺陷接近两次，其中缺陷最多的设备在三个运行周期内发生缺陷竟高达9次。由此可见，方家山机组关键设备的状态很不乐观，这将成为影响机组安全稳定运行的隐患。

1.2 关键设备维修管理难点

1.2.1 设备维修质量的提高有赖于设备状态管理

设备的状态犹如人的身体状况，其每个阶段的状态都有密切的关联性，设备维修犹如人就医治病，人就医时需要问及以往病史，掌握病情，从而能对症下药，提高疗效。设备维修同样需要核电站维修部门充分掌握设备的状态特性，维修质量的提高必须建立在深入了解设备历史状态的基础上，这需要维修部门采取基于设备状态的维修管理。基于设备状态的维修管理是指通过了解和掌握在役设备各阶段的状态，对设备的维修策略和技术改进采取针对性地措施，是一项动态的维修管理，非常适合关键设备的长期研究。目前，不管是核电运营企业，还是核能行业协会等组织，都在合力推进核电关键设备状态管理的研究，其目的都是提高核电设备运行的可靠性，降低设备缺陷率，寻求设备管理优化模式。

1.2.2 设备状态管理缺乏大量现场数据支持

设备状态管理的研究光凭设备的设计和制造数据是无法实现的，设备状态管理的研究必须建立在大量现场数据支持的基础上，特别是对于设备缺陷数据信息，该数据需要维修部门来收集，从而建立维修历史数据库。然而，目前秦山核电机组关键设备的维修记录大都只依赖于EAM等生产管理信息系统，这些系统通常只简单记录了工单的准备信息和维修报告，对于维修活动过程中设备的状态和数据却没有很好的载体来记录，对于维修中的技术细节更是只凭个人记录或记忆，时间一长很容易忘记或混淆，不利于开始持续性的关键设备状态管理。

因此，维修部门急需针对核电站关键设备的管理进行改进，创建一种能够支持设备状态跟踪的管理方式来提高设备的可靠性，降低设备的缺陷率。

2 档案创建的必要性

2.1 关键设备需要专用“病例簿”

正如每个人医疗时需要一本病例簿，关键设备同样需要自己的“病例簿” ，即关键设备维修档案。关键设备维修档案的创建是对维修数据管理方式的创新，通过收集该设备相关的所有维修和检查记录，能准确掌握设备状态的变化趋势和规律，对设备缺陷根本原因的分析、维修策略的制定以及改造方案的甄选都有着十分重要的指导意义。

2.2 关键设备需要“私人医生”

随着SPV设备管理模式的推进，在关键设备的维修方面推行专人专修，这就要求这个专业维修人需要充分了解设备，因此维修档案就是设备信息的集合。在维修档案的管理上实行专人负责制，即为关键设备指定“私人医生”。负责人全面负责维修档案的使用与维护，并且负责设备状态的持续性监测与分析，提升专业化技术水平，这与公司SPV设备管理模式完全吻合。

2.3 缺陷关键设备需要“对症下药”

关键设备的缺陷事关机组运行功率状态，对缺陷关键设备的维修必须提高质量，避免错误的维修策略引起重大事件的发生。因此，缺陷关键设备的维修必须“对症下药”。创建关键设备维修档案后，维修人员将通过数据的记录和分析，掌握关键设备的“病理特征”，了解设备的状态特性和变化趋势，从而能针对性地制定维修策略和开展缺陷维修，有效降低缺陷量。

3 档案创建与管理的具体方法

3.1 关键设备维修档案的创建

方家山机组关键设备维修档案的创建主要从收集维修信息出发，针对性地以个别最重要的阀门设备为试点，逐步创建并在管理方式上不断创新、改进。维修档案记录的信息主要包括预防性维修记录、故障处理记录、异常运行状态、变更改造史等等，有了这些信息，维修部门就可以深入地开展设备缺陷根本原因分析，定制专项维修策略，有利于设备状态管理。

首批创建的方家山机组关键设备维修档案主要针对阀门类关键设备，维修班组于2016年9月首次创建了方家山1、2号机组VVP主蒸汽隔离阀维修档案(如图4所示)，并开始记录六台主蒸汽隔离阀每一次维修的数据，包括维修的主要过程、缺陷原因、参数设定、备件使用情况等。截至目前，维修二处机械科已经创建了方家山1、2号机组VVP主蒸汽隔离阀、RCP稳压器安全阀、RCP稳压器喷雾阀、ARE主给水调节阀等关键设备维修档案。每当这些关键设备出现问题，维修负责人都会第一时间翻阅维修档案，查询其历史状态与数据，分析目前的缺陷是否与历史状态有关联，从而分析缺陷的根本原因。

图4 方家山1、2号机组VVP主蒸汽隔离阀维修档案

3.2 实行维修档案专人负责制

在关键设备维修档案的管理上，实行专人负责制。维修班组根据设备的难易程度与班组人员结构，为每一个建立档案的关键设备指定了一名负责人，其具体职责有以下几点。

3.2.1 维修数据记录

在每次关键设备预防性维修或缺陷维修时，档案的负责人就需记录设备维修前后状态、维修主要过程、备件使用情况、重要参数设置和出现的异常情况等等，如果是缺陷维修则需将缺陷原因的分析同时记录在内；如果是涉及到该设备的变更改造，那么需要记录变更的原因、主要内容、部件更替情况和投用后的试验数据等。

3.2.2 数据分析与设备状态持续监测

维修档案负责人的另一项重要职责就是对记录的维修历史数据进行分析，通过对历史数据的纵向对比，分析设备状态发展的趋势，从而可以进一步开展部件的失效分析、易损件的老化分析等等。同时，还可以通过同类设备的横向分析，辨别共性问题和偶发事件，以便采取相应的预防措施。此外，档案的负责人作为设备的“私人医生”，还要持续地跟踪设备状态，当设备存在缺陷时，就要加强巡检的频度，开展持续性监测和研究。

3.3 采取定制化的维修策略

创建关键设备维修档案，其最终目的是针对性地采取定制化的维修策略，定制化维修策略最大的不同是在每一次维修中，都会明确重点，集中关注设备易产生缺陷的部位，而不是机械式地解体和清洗设备。定制化的维修策略主要体现在以下方面。

3.3.1 根据设备状态优化预防性维修策略

利用目前创建的关键设备维修档案，维修和技术部门对这些设备的预防性维修项目进行优化，通过设备优劣状态的对比，来安排设备解体的优先顺序，同时适当调整预维周期，避免预维不足或过度维修，从而使设备运行风险降至最低。

3.3.2 掌握设备状态，采取正确的缺陷维修决策

以往维修人员在面临缺陷维修时，由于对设备历史状态不熟悉，往往不是过分保守地采取停役解体等决策，就是冒险地让设备继续带病运行，前者是影响了电厂的经济效益，而后者还可能由于设备瞬态危及到核安全。而维修人员通过维修档案掌握了关键设备的状态后，在处理缺陷或疑似缺陷时，能准确分析出缺陷的根本原因，辨别缺陷的危害程度，能做到心中有数，同时可以判断目前的设备状态对于机组运行的风险，从而做出正确的决策。

4 实施效果

4.1 建立了维修历史数据库，提升了维修管理水平

经过维修档案的使用，仅短短两年时间就积累了大量的维修数据，已经建成了关键阀门设备维修史的初步档案，并且随着档案记录的延续，将为关键阀门设备构成一个完整的设备维修历史数据库。设备的维修档案为开展设备维修和管理改进方面的研究提供了重要的依据，具有重要的参考和研究价值。

关键设备维修手册的运用是对现有管理程序、维修程序的良好补充，它为关键设备的状态管理创造了条件，维修部门掌握了设备的特性后，通过设备优劣状态的对比，把精力集中在状态不佳的设备上，提高了管理效率，从而降低机组总体的缺陷率。同时，利用目前创建的关键设备维修档案，维修和技术部门对关键设备的预防性维修项目进行了优化，使设备管理水平迈上了一个台阶。

4.2 降低了设备缺陷量，改善了关键阀门设备状态

关键设备维修档案的创建和运用，改善了设备缺陷维修管理，降低了关键设备的缺陷率，提高了设备可靠性。这是一个长期的目标，虽然短期效应不明显，但是通过维修策略的优化，还是体现出了一定的好转趋势。例如，方家山机组主蒸汽隔离阀维修档案是最早创建的，经过持续的运用与维修策略的调整，其缺陷已逐渐呈现出下降趋势。以半年为统计周期的主蒸汽隔离阀缺陷数量变化趋势如图5所示。

图5 方家山机组主蒸汽隔离阀缺陷数量变化趋势

除缺陷数据之外，已建立维修档案的关键阀门的总体状态逐渐改善，设备的各项参数都得到持续监测，目前这些设备在运行周期内无重大缺陷，运行状态稳定，方家山1、2号机组连续三个周期以来均未出现非计划停堆事件，显示了良好的运行业绩。

4.3 提升了维修人员专业技术水平，加快了专业化队伍建设进程

维修档案专人负责制管理模式提升了维修人员的专业技术水平。各设备档案的负责人通过持续的跟踪研究，逐步掌握了所管辖设备的状态特性，通过深入分析，了解了其变化趋势，能准确地做出维修决策，提升了故障排查和处理能力。各关键设备维修档案的建立和专业人才的培养，推动了中核运行专业化维修队伍的建设，同时也顺应了中核运行核心维修能力建设的规划，有助于公司“一体两翼”战略的推进。

5 结束语

随着核电的大力发展，设备的制造周期和人才的培养周期都将缩短，核电行业将面临更多的问题与挑战。对于核电机组而言，提高机组设备的可靠性是确保核安全和经济效益的首要任务，同时也是留给设备管理部门和维修部门一项重大课题，这就要求设备的管理和维修部门不断开展技术和管理创新，及早地发现问题，并针对性地将问题解决在萌芽阶段。关键设备维修档案的提出是对维修数据管理模式的一次创新，它以收集维修大数据为载体，目的在于提高维修质量，从而提高设备可靠性。然而，一个机组关键设备的数量非常多，具体在实施时，维修部门可以根据关键设备对机组的影响程度、设备结构的复杂程度、设备缺陷发生率等因素选择性地创建，突出关注的重点和难点。目前方家山机组的关键设备维修档案主要从关键阀门入手，随着档案的运用，逐渐体现了其重要性与优越性，后续将继续推广至其他关键设备。同时，关键设备维修档案作为核电站现有维修管理模式的一个补充，展现了其创新思路，可以推广至同行其他核电站甚至是其他领域。