侯健紅（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300 ）

可靠性維修在方家山核電機組的開發(fā)與應用

侯健紅
（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300 ）

秦山核電一廠方家山核電機組是新建的百萬級核電機組，用SRCM方法對系統(tǒng)設備實施可靠性管理，開發(fā)了SRCM導則，根據(jù)電廠性能指標要求進行了SRCM策劃、準備、系統(tǒng)關鍵及重要性分析、設備關鍵及重要性分析、設備預防性維修大綱編制。在系統(tǒng)關鍵及重要性分析中，需要確定系統(tǒng)邊界、系統(tǒng)功能、分析系統(tǒng)功能故障的后果。設備關鍵及重要性分析中，需列出設備、識別設備故障模式、識別設備故障影響及后果，并對設備進行分級、分析關鍵及重要設備故障原因、進行關鍵、重要設備維修任務選擇，對一般級別的設備規(guī)定維修的原則。結合實際應用事例闡述SRCM在新建核電廠的開發(fā)與應用經(jīng)驗，并提出了SRCM分析過程中亟待解決的問題。

核電廠；SRCM；設備可靠性管理；預防性維修大綱；關鍵重要性；故障后果；維修任務

以可靠性為中心的維修（簡稱RCM），是20世紀70年代中期在西方國家興起的，經(jīng)過不斷優(yōu)化發(fā)展，今天已成為世界上先進的設備管理方法，廣泛應用于航空、電廠、石化、制造業(yè)等各領域。通過RCM優(yōu)化維修管理后，不但大大提高了系統(tǒng)及設備可靠性，還改善了過度維修，降低了維修成本。SRCM是改進型RCM,為了提高效率，SRCM分析出關鍵、重要設備，側重于對關鍵、重要設備進行可靠性管理。它是RCM的一個簡化版。

SRCM分析方法逐一分析系統(tǒng)或設備的功能、每項功能的故障機制、功能故障的后果，以此選擇維修任務。SRCM分析的目的是制定一份維修大綱，用以提高系統(tǒng)可靠性，優(yōu)化使用現(xiàn)有的維修資源。

SRCM關心的是避免或減輕故障后果，而不是預防故障本身的發(fā)生，如果故障有嚴重后果，我們就要盡全力設法防止其發(fā)生；如果它幾乎不產(chǎn)生后果，那么，除了安排簡單工作外，對它可以不采取任何預防性維修措施。

SRCM將設備故障后果分為四類：

一是隱蔽性故障后果，它沒有直接的影響，但是它的失效可能會導致嚴重的，甚至災難性后果。所以SRCM要求發(fā)現(xiàn)并排除隱蔽性故障。

二是安全性及環(huán)境后果，會造成人員傷亡，超過國家或行業(yè)標準的排放。所以SRCM要求即使不能完全排除，也要將這兩類故障帶來的風險降到真正低的水平。

三是使用性后果，會對發(fā)電量、效率等生產(chǎn)量有影響，或增加運行成本。SRCM要求考慮經(jīng)濟效益來確定預防性維修項目及頻度。

四是非使用性后果，故障既不影響安全與環(huán)境，也不影響生產(chǎn)量，只涉及直接維修費用。

1 SRCM策劃

方家山核電機組是秦山核電一廠擴建工程，擴建兩臺1000 MW壓水堆核電機組，于2008年底開工，預計2013年年底首臺機組并網(wǎng)發(fā)電。經(jīng)過前期調(diào)研，方家山核電廠最終確定用目前國際上應用較廣泛的SRCM分析方法開展系統(tǒng)設備可靠性分析。

首先進行SRCM策劃，策劃是一項從管理到技術的系統(tǒng)性的工作，需要組織專業(yè)人員全身心投入，若由兼職人員策劃則做做停停多年不會有起色。電廠將其作為一項重要任務，經(jīng)過反復修訂、討論后，完成了指導性文件《SRCM分析導則》，確定了方家山機組的SRCM流程及方法。

2 準備

SRCM在發(fā)達國家應用廣泛，雖然SRCM分析軟件開發(fā)商很多，但SRCM最核心的部分——設備數(shù)據(jù)庫、故障與維修任務模板等均受知識產(chǎn)權保護，軟件開發(fā)商無能為力。而且每個企業(yè)都有各自不同的特點與要求。所以前期策劃必須解決這個“核心”問題，否則SRCM無法進行。

已知的進行RCM、SRCM分析的核電企業(yè)大多用的是美國EPRI設備數(shù)據(jù)庫，但中核集團至今未加入EPRI會員。方家山只能用秦山一期有限的設備數(shù)據(jù)庫及外部經(jīng)驗反饋，并調(diào)研設備制造廠了解設備的平均無故障時間、故障模式及原因、維修及部件更換要求等數(shù)據(jù)信息。

核電廠單臺機組設備多達數(shù)十萬個，但大多數(shù)設備是通用設備，開發(fā)《設備故障與維修任務模板》能提高分析效率，規(guī)范通用設備維修內(nèi)容。模板中包括了設備類型、故障模式、故障現(xiàn)象、故障原因，按工作環(huán)境、使用頻度、設備重要性等推薦維修任務與維修頻度。由各專業(yè)主任工程師擔綱模板開發(fā)的任務，并廣泛征求各專業(yè)技術骨干的意見。目前已開發(fā)了近百種通用設備的模板，補充模板正在開發(fā)中。

在開展SRCM分析前，需要完成設備編碼及設備名稱命名。兩臺機組設備編碼及命名在系統(tǒng)設計時已有，但是這些編碼與命名并沒有完全考慮到機組投運后運行與設備管理的需要。一些系統(tǒng)及設備的隔離邊界在機組投運后因為隔離及掛牌需要，應增加設備編碼及命名；為防止人因錯誤，需要對一部分設備命名進行修改，如給“隔離閥”加上前綴，成為“××泵入口隔離閥”；在設計圖紙中，是以大設備組進行編碼的，如風機、驅動電機、電源開關等用同一個設備編碼，但電廠運行與設備管理時，為避免混淆，需將設備組進行拆分，每個設備需要有單獨的編碼，且不與設計圖紙產(chǎn)生矛盾。為此編制了設備編碼與命名管理程序。

分析導則完成之后，需要確定分析人員并進行培訓，人員的素質(zhì)關系到SRCM的質(zhì)量，一個系統(tǒng)往往涉及各個專業(yè)，需要指定一名督導員負責并指導系統(tǒng)分析，督導員經(jīng)過嚴格的SRCM培訓。再安排有經(jīng)驗的運行人員、設備維修管理人員共同協(xié)作分析。電廠還成立了審查小組，負責SRCM階段性審查。

3 系統(tǒng)關鍵、重要性分析

3.1 需要的材料和文件

確定一個待分析系統(tǒng)后，需要收集此系統(tǒng)的相關資料。包括：設計、培訓、設備出廠資料、其他電廠同類設備維修資料、維修經(jīng)驗等。

3.2 確定系統(tǒng)邊界

首先需確定哪些設備包括在本系統(tǒng)分析范圍內(nèi)。實現(xiàn)系統(tǒng)主要功能的設備應包括在邊界內(nèi)。將邊界在圖紙劃分清楚后，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的設備就不易遺漏，將來可能會出問題的設備也可減至最少。

3.3 確定系統(tǒng)功能

先不管系統(tǒng)功能重要性如何，需寫出完整的系統(tǒng)主要功能列表。分析人員必須查閱設計文件，弄清楚整個流程和系統(tǒng)內(nèi)、外的相互關系。不能漏了關鍵、重要功能。

3.4 分析系統(tǒng)功能故障

按前面提到的四類故障后果，結合電廠制定的性能指標要求，經(jīng)過研討確定了系統(tǒng)及設備的關鍵、重要性評價準則。將系統(tǒng)設備分為關鍵1級、關鍵2級、重要和一般共四級。與核安全、停機停堆直接相關的設備，進入技術規(guī)格書限制條件，有后撤時限要求的設備定義為關鍵1級；與機組發(fā)電量有關或可能危及人身安全的設備定義為關鍵2級；一些與停機停堆、安全相關的冗余系統(tǒng)設備定義為重要級；其他系統(tǒng)設備定義為一般級。為每一級別的評價準則制定了詳細的條款。

4 設備關鍵、重要性分析

設備關鍵、重要性分析是SRCM最重要的步驟。利用故障模式及后果分析方法對系統(tǒng)中的每一個設備進行系統(tǒng)化的評價。各類設備有不同的故障模式，如閥門有打不開、不能關、關不嚴等故障模式，對于常開閥若打不開并不影響系統(tǒng)正常運行（只發(fā)生在檢修后、運行前），但不能關、關不嚴可能對系統(tǒng)有影響，這種影響會產(chǎn)生什么樣的后果，是由什么原因產(chǎn)生的，用什么預防性維修手段可以避免此類故障。對設備的故障模式、故障影響、故障后果、關鍵性及重要性、故障原因進行步進式的分析，最終確定維修任務。

4.1 列出設備

首先需制定設備細分程度的原則。在方家山核電機組，閥體與執(zhí)行機構是兩類設備，電機、電纜、開關也是獨立的設備，因為它們的狀態(tài)監(jiān)測任務、維修頻度、執(zhí)行專業(yè)均不同，但拆分過細也增加分析及設備管理工作量。然后羅列系統(tǒng)邊界內(nèi)所有設備清單。

4.2 識別設備故障模式

這一步需先確定每一臺設備的設備類型，因為設備類型決定設備故障模式。核級設備因其重要性需進行小概率故障模式分析（取決于概率與后果的乘積有多大）。但對常規(guī)設備，SRCM只關注主要故障模式，即那些重要的和最可能發(fā)生的故障模式。所有主要故障模式都必須進行分析。

4.3 識別設備故障影響及故障后果

設備的故障影響識別分析必須準確，要求分析人員具有系統(tǒng)和設備及其相互關系方面的知識，因為這將直接關系到下一步關鍵、重要設備的確定。

故障影響包括對安全、環(huán)境、生產(chǎn)的影響，對關鍵/重要功能的影響，造成的有形損失，排除故障必須做的運行、檢修方面的工作及耗時等。

識別故障后果：根據(jù)故障影響，識別設備的故障模式會導致哪些關鍵/重要功能失效。

特別注意有一類隱蔽性故障應識別出來。從表面上看故障沒有直接的影響，但它往往具有嚴重的或災難性的故障后果，如一些備用或冗余的設備存在故障，緊急情況下需及時關閉的常開閥門卡住或關不嚴，保護裝置故障等，因為它具有隱蔽性，若不能及時發(fā)現(xiàn)其后果是相當嚴重的。所以首先要確定哪些是隱蔽性故障，然后采取簡單可行的方法來發(fā)現(xiàn)隱蔽性故障，如定期進行功能試驗或定期切換。

4.4 設備分級

根據(jù)故障后果，可以識別出關鍵、重要設備。會引起關鍵功能失效的設備就是關鍵設備，會使關鍵功能的冗余喪失、重要功能或冗余喪失的就是重要設備。

4.5 分析關鍵、重要設備故障原因

對于已經(jīng)識別出的關鍵、重要設備需分析故障原因。分析者需熟悉設備的結構，要找到有故障后果的故障模式是由設備的哪些故障引起的，這些故障原因將為下面維修任務的選擇提供依據(jù)。如某一臺關鍵級別的閥門，“打不開”這一故障模式不會產(chǎn)生后果，但“不能關閉”會有嚴重的后果，需找到這類閥門不能關閉的原因，并采取對應的預防性維修措施。

4.6 關鍵、重要設備維修任務選擇

維修任務的選擇應遵守以下原則：

選擇防止故障后果的維修任務，而不是防止設備本身故障。若沒有故障后果，則可以讓設備運行到失效。

不要片面追求設備可靠性，也不要因為故障概率小就認為現(xiàn)有的維修頻度是最優(yōu)的，而是通過科學的分析比較。

不能防止設備故障后果的、不能延長平均故障時間的、不能發(fā)現(xiàn)隱蔽性缺陷的，不列為維修任務。

在進行任務選擇時，要遵循一定的優(yōu)先次序，目的是在保證電廠安全性和可用性的同時盡量節(jié)省費用。選擇任務的優(yōu)先次序如下：

1）是否能通過定期功能試驗或操作發(fā)現(xiàn)備用設備的隱蔽性缺陷；

2）能否通過狀態(tài)監(jiān)測的結果安排預見性維修；

3）非侵入性維護、保養(yǎng)、試驗等維修工作；

4）侵入性維修如內(nèi)部檢查等；

5）更新（如更換部件、整體更換等）。

維修頻度的選擇要有大量設備運行維修數(shù)據(jù)作為支持。目前方家山項目只能用秦山一期20多年積累的設備數(shù)據(jù)、外部經(jīng)驗反饋、個人經(jīng)驗進行維修頻度的選擇，在沒有把握的情況下采用保守決策，留待設備運行后觀察修正維修頻度。維修頻度選擇有以下幾種：

以設備狀態(tài)為導向的任務：設備的性能減弱或產(chǎn)生了潛在故障可以通過狀態(tài)監(jiān)測及趨勢分析發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測的頻度應小于潛在故障的最初跡象到實際故障之間的時間跨度。

以時間為導向的任務：根據(jù)同型設備的平均無故障時間及運行環(huán)境、使用頻度，結合電廠的運行經(jīng)驗，確定設備的使用周期，超過該周期設備的故障率顯著提高，通過更新可以恢復到該設備最初的性能。

以故障檢測為導向的任務：一些設備故障在正常運行時不易被發(fā)現(xiàn)，而且沒有有效的手段防止其故障。如保護裝置只有在被保護設備故障時才動作，即在多重故障時才會有后果。所以日常必須通過定期功能試驗、定期切換發(fā)現(xiàn)隱蔽性故障。需付出多大努力來預防隱蔽性故障取決于多重故障的后果。定期試驗或切換的頻度由保護和被保護設備失效概率、電廠能承受的多重故障失效后果進行推算。

SRCM所分析的設備，有一套明確的準則，用以確定最有效的、節(jié)約成本的維修任務及其頻度。通過SRCM分析可以制定出一份完整的、有效的預防性維修大綱。

4.7 一般設備維修任務的選擇

一般設備維修任務不進行詳細的分析，維修任務選擇從以下幾個方面考慮：

國家或行業(yè)有相關規(guī)定的，如儀表、安全用具、特種設備等定期檢驗，需按相關規(guī)定執(zhí)行；

當部件更換時間長，無法使設備得到及時修復，有可能影響關鍵、重要設備的運行時，設備故障后的維修成本較高時，設備故障后隔離及檢修難，成為運行及維修人員的負擔時，這些設備應安排防止失效的預防性維修任務。

不符合上述規(guī)定的設備只從經(jīng)濟性考慮安排定期潤滑、清灰、緊端子、定期設備狀況巡檢等簡單的預維工作，以糾正性維修為主。

5 完成SRCM分析報告、會議審查

SRCM分析報告要求記錄完整的SRCM分析過程。當分析報告完成之后，還需組織相關人員對分析報告進行審查，這是一項非常必要的工作，主要審查內(nèi)容為：

1）確認關鍵、重要的系統(tǒng)功能沒有被遺漏；

2）確認所有關鍵、重要設備都已作分析；

3）確認每臺設備的故障模式分析是正確的；

4）確認每臺設備的故障后果都已作分析；

5）確認每臺設備的關鍵性、重要性；

6）確認故障原因及維修任務的選擇是正確的、全面的；

7）確認維修大綱基于維修任務產(chǎn)生，維修內(nèi)容及頻度是合理的。

為使SRCM分析利益最大化，審查人員由電廠最有資格勝任的設備管理、運行、檢修人員擔任。

6 結束語

在方家山核電工程，應用文章中介紹的SRCM分析方法，已初步完成了30多個系統(tǒng)分析，40多個系統(tǒng)分析正在進行中，按計劃每臺機組約有300個工藝系統(tǒng)需進行SRCM分析，篩選出關鍵、重要的系統(tǒng)，對其還需進一步進行設備分析及維修任務選擇。由于秦山核電一廠首次推行SRCM方法且用于新建項目，在分析過程遇到很多實際問題，如電廠人員對系統(tǒng)及設備熟悉程度不夠，只有通過設計院、制造廠的培訓，并建立人員之間對口聯(lián)系渠道。分析方法及流程也根據(jù)應用情況作了多次調(diào)整。維修頻度及維修任務的選擇方面由于電廠還沒有運行經(jīng)驗、缺乏類似EPRI等設備數(shù)據(jù)庫的支持，只能采用保守決策，可能存在過度維修。目前電廠均由兼職人員從事SRCM分析，分析工作的推進比較緩慢，若能抽出一支團隊專職從事SRCM分析，無論從進度與質(zhì)量都會有質(zhì)的變化。

SRCM在秦山核電廠僅屬于起步階段，國內(nèi)用SRCM進行設備管理的電廠也不多，還存在知識產(chǎn)權保護，所以可借鑒的經(jīng)驗并不多。我們還需不斷收集數(shù)據(jù)、積累經(jīng)驗，多與國內(nèi)外同行交流，在實踐中不斷摸索提高。SRCM需要大量的設備運行維護數(shù)據(jù)積累，僅靠一兩個電廠的數(shù)據(jù)積累是遠遠不夠的。而且目前大多數(shù)電廠對設備運行、維護的數(shù)據(jù)積累僅停留在紙面記錄上，沒有經(jīng)過統(tǒng)計、歸類，變成可方便利用的數(shù)據(jù)庫。建立核電領域設備運行維護數(shù)據(jù)庫、實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，將大大提高SRCM的質(zhì)量。

設備可靠性管理是一項長期、綜合的工作，貫穿電廠各個領域、整個壽期。完成電廠系統(tǒng)設備SRCM分析僅是以可靠性為中心的維修管理的第一步，高質(zhì)量完成SRCM分析將為電廠順利開展設備可靠性管理打下堅實的基礎。

[1] J.莫布雷. 以可靠性為中心的維修[M]. 石磊，谷寧昌，譯. 北京：機械工業(yè)出版社，1995.(J. Mobrey. Reliability-centered Maintenance [M]. Translated by SHI Lei, GU Ning-chang. Beijing: Mechanical Industry Press, 1995.)

Design and Application of SRCM at Fangjiashan Nuclear Power Plants

HOU Jian-hong
(CNNC Nuclear Power Operation Management Co.，Ltd.，Haiyan of Zhejiang Prov. 314300，China )

Fangjiashan nuclear power units of Qinshan 1stNuclear Power Plant are 1000 MW units under construction. SRCM method is adopted for equipment reliability management. The SRCM guide has been revised, including SRCM scheme, preparation, system and equipment criticality analysis, PM program. According performance index of power plant, the system criticality analysis, need define system boundary, define system function and the affection when the function is fault. The equipment Criticality analysis, need list all equipment, define the mode of fault, define equipment function and the affection when the function is fault, define the class of equipment, analysis the causation of fault, and select the prevent maintenance task of Criticality equipment. Also making a rule how select the prevent maintenance task of common equipment. Describing the experience how to do SRCM by examples at new nuclear power units. plan . Advance some problem need to settle during perform SRCM.

TM623 Article character: A Article ID: 1674-1617(2013)01-0074-05

TM623

A

1674-1617(2013)01-0074-05

2012-11-20

侯健紅（1967—），女，浙江諸暨人，高級工程師，學士，從事核電廠電氣設備管理。

Key words:nuclear power plant；SRCM；management of equipment reliability；PM program；criticality；fault effect；prevent maintenance task