核电站全厂机械联锁装置协同管理平台的应用

黄文军，全先德，付丰年，刘 栋，薛万常

（中广核工程有限公司，广东 深圳 518124）

0 引言

“安全第一、质量第一”是核电站建设的基本原则，电气系统设备安全稳定运行是核电站安全的重要保障[1]。而全厂机械联锁装置是电气设备实现“五防”联锁功能要求的重要装置，不同电气设备间通过机械联锁功能构成全厂机械联锁逻辑。机械联锁装置方法简单、可靠、直接、有效，特别适合多台柜或门之间的联锁，使操作人员易于识别、杜绝人因失误，是核电站实现各项操作安全可靠的基本保障[2]。

由于一般的工程项目使用的机械联锁装置较为简单，且电气设备常由统一的单位进行设计和采购，管理要求相对简单。而华龙一号核电项目共有12 类约数千台套电气设备需使用机械联锁装置来实现联锁操作[3]。面对数量繁多的设备供应商和分包商，以及大量锁具锁芯编码、联锁逻辑等设备信息，传统的管理模式很难高效地对供应商及设备进行管理，且容易出现错买、多买等情况，给核电站工程建设造成进度风险。结合核电工程EPC 协同及生命周期管理特点[4]，核电项目急需创新性地利用信息化手段开发全厂机械联锁装置管理软件，提升采购管理效率，节约工程建设成本。

本文对核电站全厂机械联锁装置现有的设计采购流程及供应链管理痛点进行了总结，并梳理了核电站全厂机械联锁全流程协同管理平台的各项功能需求，研究提出管理平台的核心功能和流程，并对平台的创新点及使用效果进行介绍。本研究是首次对电力系统机械联锁装置的设计、采购及信息管理实现智能化、信息化，为核电站多个电气设备联锁装置采购管理及创新性管理平台管理提供了解决方案。

1 核电站全厂机械联锁装置合同执行特点

1.1 全厂机械联锁装置合同执行流程

全厂机械联锁装置作为各类电气设备的分包部件给核电项目供货，并由核岛中压柜的供应商承担锁具信息及质量的主要管理责任。因联锁装置逻辑统一的需要，全厂机械联锁需保持同一品牌，由锁厂对各类设备的锁具进行锁芯编码管理及生产各类锁具[5]，现有流程如下：

（1）设计院给核岛中压柜的供应商提供全厂锁具钥匙交换盒联锁图；

（2）核岛中压柜的供应商反馈全厂机械联锁装置的信息汇总表（包含锁具雕刻表）；

（3）设计院按采购包分别给十几个设备供应商传递接口资料，分别提供联锁图和雕刻表；

（4）电气设备供应商分别向锁厂采购锁具；

（5）核岛中压柜的供应商负责全厂锁具钥匙和锁芯编码管理工作。

1.2 全厂机械联锁装置的合同执行痛点

按现有执行流程，机械联锁装置的设计、采购、管理各方的痛点如下。

（1）对于设计院：需按采购包拆分联锁图、编制联锁逻辑表格并进行提资，易出现错漏；没有锁芯编码和钥匙信息，后续无法跟踪锁具供货情况；不清楚众多合同具体锁具型号及制造供货进展；无全厂联锁装置的信息查询平台、无关联采购流程的信息平台。

（2）对于各电气设备合同负责人及设备供应商：十多个合同涉及锁具采购工作，与设计院及锁厂存在多方接口，锁具信息难管理；核岛中压柜的供应商承担着大量的锁具信息管理工作；无法整体查询各个采购包锁具采购情况，无全厂锁具总览信息和管理平台；存在大量锁具联锁逻辑的核实工作。

（3）对于机械联锁装置厂家：与太多采购负责人及供应商的信息交互，无法识别锁具是否漏买、错买；无法识别钥匙采购多了或少了，造成浪费；全厂锁具数量太多，锁芯编码管理难，容易造成供货错误。

（4）对于安装、调试部门及电站运行业主：无全厂联锁装置和锁芯编码信息；全厂联锁图查阅不方便，逻辑关系识别困难；锁具变更、运维改造等工作没有数据库，无法全寿期对锁具进行管理。

2 核电站全厂机械联锁装置平台功能需求

基于核电站设备采购相关程序及机械联锁装置的管理要求[6]，规划了核电站全厂机械联锁装置全流程协同管理平台的各项功能，提出如下软件开发原则：

（1）设计和采购部门需深度协同，锁具提资信息和锁芯编码等锁具信息需准确实现双向高效流转；

（2）采购部门与供应商及锁厂分包商之间需进行产业链延伸和协同，各类信息需全部实现电子化管理；

（3）平台需实现设计、提资、采购、制造、运维全流程、全生命周期式的信息管理功能[1]；

（4）平台需实现对锁芯编码智能逻辑校验的功能；

（5）平台需实现对锁具钥匙智能配置的功能；

（6）平台需实现对全厂机械联锁逻辑智能化、可视化查询的功能；

（7）全厂机械联锁装置技术、采购与变更等信息需全面管理，保障电站60年运维要求。

针对上述（1）～（3）项功能需求，编制了“全厂机械联锁装置设计采购执行流程”，如图1～2所示。流程将设计院、采购部门、设备供应商、锁厂、安装和调试部门及业主均纳入流转环节。

图1 核电站全厂机械联锁装置设计、采购、执行流程

图2 核电站全厂机械联锁装置全流程协同管理平台工作流程

针对上述（4）～（7）项功能需求，梳理了核电站全厂各类设备的机械联锁装置采购清单以及联锁逻辑，并将全厂机械联锁图、锁具信息、锁芯编码等各方相关数据信息进行关联并录入平台，后续工程建设方及电站业主均可智能可视化查询，助力设备全寿期管理。

根据上述策划，搭建的核电站全厂机械联锁装置全流程协同管理平台具备联锁逻辑智能校验、智能钥匙配置逻辑及联锁关系可视化功能。

联锁逻辑智能校验功能：（1）如锁孔只有一个锁芯编码，则需在设备采购合同中配2 把钥匙，其他情况则采购黑白各一把；（2）锁具对应的联锁关系是否有错（按电气联锁逻辑自检）。

智能钥匙配置逻辑及联锁关系可视化功能如下：（1）可总览全厂锁具所有汇总信息，也可按合同进行分别查阅锁具信息及采购进展；（2）点击锁孔或锁芯编码，可快速导出逻辑关系，包括直接逻辑关系和间接逻辑关系，即可查阅钥匙关联的另一个锁，以及钥匙置换所关联的锁；（3）点击一把锁，可显示把这边锁打开的条件。分不同颜色，例如红色是一级联锁关系的锁具，黄色是二级联锁关系的锁。

3 核电站全厂机械联锁装置平台创新点

核电站全厂机械联锁装置平台具有以下创新点。

（1）核电站全厂机械联锁全流程协同管理平台按策划的设计提资和采购协同要求，开发了机械锁具采购流程。即设计院发起、采购部门审查、供应商及分包商核实反馈信息等环节。通过整个采购流程流转，将全厂联锁图、锁具信息及清单、锁芯编码、钥匙数量等信息全过程关联录入。形成机械联锁的图纸、数据和流程及角色深度融合的数据库，为后续信息管理、数据校验、智能查询等提供了数据基础。同时，平台成功搭建了EPCS板块、主分包供应商及业主间统一的核电站机械联锁装置信息交互平台，为项目工程建设及设备后续全寿期运维提供了电子化数据和工具[7]。

（2）核电站全厂机械联锁全流程协同管理平台实现了机械联锁逻辑智能校验和纠错，并实现了锁具钥匙智能配置和数量逻辑校验功能，大大提高了锁具供货准确性，并可有效节约钥匙采购成本。

（3）核电站全厂机械联锁全流程协同管理平台实现了全厂机械联锁逻辑关系智能可视化查询和显示。即将原PDF 版全厂机械联锁图中所有联锁逻辑都通过红、蓝连线可视化显示。不仅可通过锁具、系统等选择性显示联锁关系，还可移动或总览全厂联锁关系，为设计、采购、安装、调试部门及业主识别联锁逻辑提供了强大的可视化工具，大大提高了现场安装、运维工作效率[8]。如图3～4所示。

图3 全厂机械联锁关系区域及总览展示

图4 全厂机械联锁关系智能查询及展示

4 结束语

核电站全厂机械联锁全流程协同管理平台可优化机械联锁及钥匙交换盒在多个合同、多个供应商及分包商间的接口及锁具信息交换方式，对供货方式和进度、钥匙数量优化、编码防错、质量控制等方面有非常显著的促进作用。该平台创新性地实现了锁具设计采购制造等流程协同、数据增值及智能校验和可视化，从根本上解决了核电站全厂机械联锁信息管理难、协同难、识别难等问题，提高了锁具供货高质量，并为锁具全寿期管理提供了核心数据库及管理工具。