核测系统技术改造项目管理与实施研究

2022-08-30李嘉渊葛孟朱鹏飞

仪器仪表用户 2022年9期

卢建，李嘉渊，葛孟，朱鹏飞

（1.中核核电运行管理有限公司维修三处，浙江海盐 314300；2.海盐县科技服务中心，浙江海盐 314300；3.中核核电运行管理有限公司大修管理处，浙江海盐 314300）

0 引言

反应堆堆外核功率测量系统（以下简称核测系统或RPN）是利用中子探测器实时监测反应堆功率、功率变化率和功率分布状况，实现对反应堆的实时测量、监视和控制保护功能[1]。

RPN系统设备属于核安全1E级的重要关键敏感类设备。设备功能的可靠性决定了反应堆功率运行期间的监测稳定性，是机组实现核安全保护和反应堆控制的重要手段。技术改造项目实施面临诸多问题，要求技术改造在前期项目准备和现场管理环节做好充足的计划和安排，这是解决设备改造现场问题的最有效、最直接、最经济的手段[2]。

图1 堆外核测整体技术改造图例Fig.1 Overall technical transformation diagram of the nuclear test outside the reactor

1 组织机构

RPN系统整体功能技术改造是一项多部门协作、多时空维度施工的重大检修项目，在设备安全、辐射防护、人员安全等方面存在各类风险。因此，必须具备完善的项目组织机构，如图2。

图2 堆外核测系统技术改造项目组织机构Fig.2 Organizational structure of the technical transformation project of the external nuclear testing system

1.1 技术部门

技术部门牵头技术改造项目，牵头内部各项会议、流程审批、部门协调等事项，如图3。项目初期作为设备管理部门，需审核设备出现不良现象，以评估现场设备状态，研究分析后得出设备需进行整体技术改造、替代与优化。在确认需改造后，同步进行改造方向调研和流程审批，调研需从不同类型电站的设备应用情况、厂家供货情况、研究设计院最新技术等方面展开。

图3 堆外核测系统技术改造项目流程图Fig.3 Flow chart of the technical renovation project of the external nuclear testing system

项目前期需组织研究院部门、维修部门、潜在供货厂家对现场设备进行研究，制定初步产品设计技术规格书。在执行合同签订阶段，需与供货厂家就技术改造整体技术要求和重点技术变更优化项展开讨论。在项目中期合同签订后，把控项目流程，协调各部门制定初步设计方案、最终设计方案、项目节点、重点阶段测试计划和设备厂家验收，直至技术改造设备出厂验收。在项目后期，确认设备到厂验收、开箱确认、设备功能验收测试并长期验证。在大修实时技术改造中，协调各方面资源协助维修部门实施现场技术改造，监督设备调试，见证设备整体功能验收，直至项目完成。在项目终期，与维修部门分析设备运行状况，确认设备达到技术改造要求，在质保期内未发生任何设备质量问题，最终完成技术改造完工确认[3]。

1.2 维修部门

在项目初期主要配合技术部门开展工作，提供设备历年运行经验和目前设备运维状态，评估设备质量可靠性。

在设备调研阶段，协助技术部门对重点运维问题进行核实，提出现场功能需求和运维经验交流。

在项目中期，提供现场核实清单、图纸和数据清单，审核初步设计方案，审核详细设计方案，生产区监督设备组装和功能测试，生产区见证设备验收测试，设备到货后厂区验证还有功能测试等工作。

在项目后期大修现场技术改造阶段，负责现场准备，新设备运输和安置，原设备拆卸和安置，新设备安装、调试和功能测试，各阶段工作文件审核，方案制定，人员监督，工器具和物料保障，工作任务分解和执行清单等工作。

在项目终期，密切关注技术改造后新设备现场应用状况，利用必要的数据分析和对比论证来保障设备质量可靠，设备功能满足设计需求[4]。

1.3 设计部门

设计部门作为核级设备设计与安全监管部门，主要负责输入输出点位清单、逻辑清单、功能清单和关键功能技术支持等工作。

在项目初期收集整体原设计资料、现场实际设备情况，以及厂家原制造验收文件等，同时就维修和技术部门提出的原设备设计问题、运维不足问题和建议优化方向进行评估和验证，给出合理、科学的意见。在项目中后期，主要配合设备现场调试验证相关的技术支持服务工作，解答功能设计、软件算法相关内容。

1.4 供货厂家

供货厂家作为堆外核测设备的供货方，需具备对外核测系统设备设计核计资质和制造，设计核计资质主要包含对系统内部和外部的逻辑设计、电路设计等。

在项目初期，供货厂家作为潜在合作方需提供设备应用业绩，本次改造初步方案和最新技术先进性，建立组织机构。

在项目中期合同签订后，供货厂家需制定项目计划节点、任务分工，及时完成初步设计、详细设计、采购进度、安装进度、功能测试进度和调试进度等，在重要节点联系项目组执行驻厂监督和见证工作。

在项目后期，提供包括设备实体、软件备份、测试调试记录、设备图纸文件等内容，在项目组确认完成设备验收后，整体规范运输至电厂。

设备到货后，需在核安全监管部门、技术部门、维修部门、设计部门的见证下，对设备的数量、完整性、功能进行核实[5]。

1.5 维修支持部门

维修支持部门主要职责包含设备运输、现场环境控制、工器具和耗材准备等事项。

设备运输主要包含设备入库运输和设备出库运输，保障设备运输的安全性。在大修期间，安置临时空调或风扇保障作业空间温湿度，给与技改设备标准运行环境；提前制定设备安装、调试期间需要的合格工器具和耗材数量和清单，防止实际需求不足影响工作效率。

1.6 大修计划部门

大修计划部门主要职责包含保障实施计划工期、设备运行先决条件。

堆外核测系统作为反应堆持续监测堆芯中子注量率的唯一手段，在装料及后续启堆过程中作为决定性的先决条件之一。本次核测技术改造所在短大修总工期约20～22天，项目实际工期约3～5天，先决条件（上游电源、冷源、通风）的及时投用可以给设备预留充足的调试和问题处理时间，避免占用主线造成状态停滞。

1.7 消防保卫部门

消防保卫部门主要职责包含设备进出安全核查和现场动火施工安全监督。

在项目过程中，保卫部门要对设备与人员进行仔细清点记录和检查，避免无关人员或物资违规进出。在设备拆卸和安装过程中，需要对部分设备进行电焊、切割或电洛铁等动火作业，需严格遵守动火作业规范，消防部门在作业期间实时监督，规范作业，保障人员和设备安全。

1.8 质量监督部门

质量监督部门主要职责包含项目过程安全监督和工作质量监督。

为保证项目实施管控的规范化和标准化，达到安全、质量、进度全面受控的目标，质量监管部门需与维修部门一同制定核测技术改造安全管控方案。

2 项目节点

节点分为工期节点和任务节点，工期节点以时间段为限，任务节点以完成重要任务事项为限。核测技术改造节点以时间轴为主，分解任务为辅制定。双机组核测技术改造项目总周期约3年半，项目启动至合同签订约12个月，至设备到货A机组约30个月，至设备到货B机组约39个月，至B机组大修现场完成约42个月，计划总工期至少应保证30个月，厂家生产周期至少应保证15个月，如图4。

图4 项目节点图例Fig.4 Project node diagram

2.1 调研阶段

调研阶段一般6个月左右，主要包含现场设备评估、外部电厂应用反馈、潜在供货厂家交流和编写初步技术规格书工作。

评估现场设备需收集设备投运后的历年运维数据、故障率、故障类型、设备短板、停产情况、老化趋势、遗留问题、运维问题等。

外部电厂应用反馈对国内各电厂的核测产品应用情况进行交流，在设备稳定性、设备安装调试经验、工况运行问题、设备可靠性等方面进行讨论，对标各电厂核测运维项目、故障处理经验、设备功能、信号逻辑等方面。

在确定潜在供货方后，及时与潜在供货厂家就本次项目实施范围、原设备问题、新设备功能方向、新产品技术应用和厂家供货产品应用业绩进行技术交流。

在内外部充分的技术评估和分析后，编写初步技术规格书等技术改造相关文件，有序推进技术审批和商务流程。

2.2 合同采购阶段

合同采购阶段一般6个月左右，主要包含商务招标、厂家投标、技术与商务评标和最终合同签订。

2.3 初步设计阶段

初步设计由设计部门完成，在合同签订后1～2月内提交给技术部门、维修部门和供货厂家，主要包含系统功能图、系统I/O清单、系统定值清单、系统AD图、通讯清单及软件功能等内容，经各部门组织的设计评审会议确认后生效，最终由供货厂家依据初步设计文件进行系统详细设计[6]。

2.4 详细设计阶段

供货厂家在初步设计后9个月内完成工程设计及硬件采购、组装内容。工程设计由系统及设备硬件设计、软件设计组成，硬件设计在初步设计完成后6个月内完成，软件设计在硬件设计完成后3个月内完成。在工程设计阶段，依据生效方案采购标准电子板件、板件框架、机柜框架、笔记本电脑及耗材，采购完成后依据设计方案进行柜体布线和零部件组装，如图5。

图5 详细设计阶段图例Fig.5 Detailed design stage diagram

2.5 功能测试阶段

供货厂家在详细设计结束4个月内完成功能的单项测试和联动测试内容。

单项测试计划工期约2.5月，包含2个源量程通道测试、2个中间量程通道测试、4个功率量程通道测试、4个tester测试、1个RPDM测试、1个CONTROL测试、1个次高选模块测试、5组开关电源测试等，以确认单项功能满足要求。

联调测试计划工期约1.5月，包含不同通道间的切换测试、工程师站通讯测试、控制处理设备响应测试、系统功能测试及系统精度测试等，以确认整体功能满足要求。维修和技术部门需在联调阶段安排驻厂，全程监督与见证各项联调工作，以确保联调工作按要求准确执行[7]。

2.6 包装运输验收

技术部门和维修部门在供货厂家完成联调测试后，开展厂家验收并在1～2周内完成。验收内容包含系统设备数量、设计文件、安装文件、测试文件，以及对重点功能内容进行重新见证，确保出厂前设备满足技术改造要求。首次验收完成后，供货厂家对设备进行包装、运输，如必要对重要部件解体、封装，确保2个月内到达中国海关。经1～2个月的清关安全检查后，由物流运输至核电厂区，项目组各部门联合开箱见证、验收和设备入库。

2.7 仿真调试运行

仿真调试运行的原理为：将入库技改设备当作测试对象，组装成型后，利用模拟信号、采集和显示模块对系统进行整体功能验证、整体精度验证和仿真工况运行。仿真调试运行计划1～2个月工期，在确保场地和环境安全可靠的情况下，持续对设备进行仿真拷机运行和定期功能验证检查，对安装人员、调试人员进行培训和观察，利用实体对象模拟实施安装、接线、测试过程（不接触），进一步完善实际操作方案，提升可执行性、熟练度，优化操作顺序和流程，实现最安全、最高效、最可靠的安装与调试过程[8]。

2.8 安装、调试运行

核测技术改造设备安装与调试由维修部门负责，其他部门配合实施。根据短大修计划工期推算技术改造工期约4～6天，项目工期短，项目众多，目前计划设备拆卸工期1天、设备安装工期1天、设备接线和初步调试工期1天、设备联调工期1天，各部门两班倒24h作业，安装队3组并行施工，001AR和003AR为1组、002AR和004AR为1组、005AR和主控设备为1组，调试队3组并行实施，A列1组、B列1组、配合组，保证系统各项工作一次性合格。设备安装完成后，调试组依次执行调试大纲和验收方案，技术部门和维修部门项目执行负责人需现场见证和监督，各参数设置和输入输出精度在设计范围内，保障系统在投用运行后，功能满足现场需求且一次合格[9]。

2.9 文件验收

文件验收主要包含设计部门文件和供货厂家文件。

设计部门文件主要包括：总体技术方案编制、设备（不含探测器和电缆）采购技术规格书、第一阶段系统手册、第二阶段系统手册、第三阶段系统手册编制、I/O清单、整定值手册、报警手册、电缆清单等。

供货厂家文件主要包括：工程采购与制造进度表、系统功能图、机柜尺寸及布置图、系统设计规范、源量程软件功能、中间量程软件功能、功率量程软件功能、工程师站软件功能、控制软件功能、试验软件功能、质量管理手册、工程质量计划、子供应商名单、硬件制造质量计划、软件设计质量计划、设备尺寸及机械接口、通信接口信息、电气接口信息、RPN机柜电气特性等文件[10]。