聶成平，胡建群，王 欣（中核核電運(yùn)行管理有限公司， 浙江 海鹽 314300）

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核電廠火災(zāi)探測和報(bào)警系統(tǒng)預(yù)防性維修大綱優(yōu)化

聶成平，胡建群，王 欣
（中核核電運(yùn)行管理有限公司， 浙江 海鹽 314300）

摘要：通過對預(yù)防性維修大綱編制和優(yōu)化原則介紹，以核電廠火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)預(yù)防性維修大綱的優(yōu)化為實(shí)例，說明了根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，遵循合理原則，采取合適方式對預(yù)防性維修大綱進(jìn)行優(yōu)化，提高關(guān)鍵設(shè)備可靠性，節(jié)約運(yùn)行成本，達(dá)到保障核電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

關(guān)鍵詞：預(yù)防性維修策略； 核電廠；報(bào)警系統(tǒng)；火災(zāi)探測

CLC number：TM623 Article character： A Article ID： 1674-1617（2016）01-083-06

美國INPO（Institute of Nuclear Power Operations）發(fā)布的AP-913（《Equipment Reliability Process Description》），將核電廠設(shè)備可靠性管理工作分為設(shè)備分級、監(jiān)督、持續(xù)改進(jìn)、缺陷維修、設(shè)計(jì)變更和壽期管理六大部分。而預(yù)防性維修（簡稱預(yù)維）及其優(yōu)化工作則是持續(xù)改進(jìn)工作的重要內(nèi)容。預(yù)維大綱往往是在核電廠投運(yùn)初期就編制完成，而核電廠設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)總是不斷變化的；另外，內(nèi)外部經(jīng)驗(yàn)反饋、電廠經(jīng)營政策變化（如機(jī)組大修周期延長、備件的國產(chǎn)化替代）等原因，會導(dǎo)致原預(yù)維大綱無法適應(yīng)實(shí)際情況，必須針對性地對預(yù)維大綱進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。否則，不僅達(dá)不到通過預(yù)維工作防止設(shè)備失效的目的，甚至可能出現(xiàn)預(yù)定的預(yù)維工作無法執(zhí)行從而影響機(jī)組大修工作的情況；另外，預(yù)維大綱優(yōu)化能及時糾正預(yù)維大綱編制中的人因失誤。所以，預(yù)維優(yōu)化的成果在很大程度上決定了核電廠設(shè)備可靠性持續(xù)改進(jìn)的效果。

預(yù)維優(yōu)化在國外管理先進(jìn)的核電廠已經(jīng)有了多年的執(zhí)行經(jīng)驗(yàn)，但國內(nèi)核電廠還處于探索起步階段。如何借鑒國外的成功預(yù)維優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)并加以應(yīng)用和推廣，對我國核電廠的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的作用。

1 預(yù)維優(yōu)化的目標(biāo)和方法

1.1 預(yù)防性維修的重要性

由于受到運(yùn)行條件的限制，核電廠的設(shè)備從投運(yùn)開始，就處于一個不斷降質(zhì)的過程，直至變?yōu)椴缓细?。對于核電廠來說，核安全生死攸關(guān)，對核安全重要的設(shè)備不允許出現(xiàn)不合格，必須萬無一失。另外，核電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益對部分設(shè)備的可靠性也有嚴(yán)苛要求。而預(yù)維就是要對這種自然降質(zhì)過程進(jìn)行人為干預(yù)，阻止關(guān)鍵重要設(shè)備出現(xiàn)故障。

預(yù)防性維修是指為了防止或延緩S S C s （Structures， Systems， and Components 構(gòu)筑物，系統(tǒng)和設(shè)備）發(fā)生故障的維修活動。其與缺陷維修的本質(zhì)區(qū)別在于維修活動的實(shí)施對象是功能正常的設(shè)備。根據(jù)實(shí)施的方式不同，預(yù)維可以細(xì)分成周期性預(yù)維、預(yù)測性預(yù)維及策略性預(yù)維三種，預(yù)維優(yōu)化主要針對周期性預(yù)維。

1.2 預(yù)防性維修優(yōu)化的目標(biāo)

預(yù)維內(nèi)容包括針對設(shè)備的預(yù)維項(xiàng)目以及項(xiàng)目實(shí)施周期。預(yù)維項(xiàng)目包括諸如儀表的標(biāo)定、設(shè)備易損部件的檢查、更換等。而實(shí)施周期則是相鄰的兩次預(yù)維活動之間的時間間隔，所以預(yù)維優(yōu)化的目標(biāo)包括預(yù)維項(xiàng)目的增減和或?qū)嵤┲芷诘暮侠硌娱L或縮短。

1.3 預(yù)防性維修大綱的編制和優(yōu)化原則

核電廠設(shè)備眾多，雙機(jī)組動輒數(shù)萬臺。預(yù)維大綱的編制必須依據(jù)一定的原則，才能確保大綱的合理性。結(jié)合AP—913的推薦和國外核電廠的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，將預(yù)維大綱的編制和優(yōu)化原則總結(jié)如下：

1）依據(jù)設(shè)備的設(shè)計(jì)功能對核電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要性進(jìn)行分級，依據(jù)分級結(jié)果，制定相應(yīng)的預(yù)維策略。對核安全和經(jīng)濟(jì)性重要的設(shè)備安排周到的預(yù)維項(xiàng)目及相對較短的實(shí)施周期；而對于那些重要一般的設(shè)備則少安排甚至不安排預(yù)維工作。這樣開展設(shè)備管理工作，才能既保證核電廠安全、經(jīng)濟(jì)性的運(yùn)行，又能節(jié)省人力、物力和財(cái)力的投入，達(dá)到節(jié)約運(yùn)行成本的目的。根據(jù)AP-913（第四版）推薦，可以將核電廠設(shè)備分為關(guān)鍵（Critical Component）、重要（Noncritical Component）和一般設(shè)備（Runto-Failure Component）三級；或進(jìn)一步將關(guān)鍵設(shè)備（Critical Component）細(xì)分成非常關(guān)鍵（High Critical Component）和關(guān)鍵（Low Critical Component）兩級從而形成四級分級。

2）考慮設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境是否存在差別。核電廠的系統(tǒng)和設(shè)備眾多，同一類型設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境有時差別非常大。而設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境直接決定了其使用壽命。所以，對運(yùn)行環(huán)境比較惡劣（如高溫、高輻射、潮濕等）的關(guān)鍵重要設(shè)備，其預(yù)維策略相對于環(huán)境條件較好的同類設(shè)備，必須有所區(qū)別。通過有效的預(yù)維工作，消除惡劣環(huán)境對其使用壽命的影響，只有這樣，才能保證那些運(yùn)行在惡劣環(huán)境里的關(guān)鍵重要設(shè)備的可靠性。

3）考慮設(shè)備的運(yùn)行強(qiáng)度差別。能動設(shè)備壽命與其運(yùn)行強(qiáng)度（如轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備的轉(zhuǎn)動小時數(shù)，電氣設(shè)備的啟停次數(shù)等）密切相關(guān)。所以在制定設(shè)備預(yù)維大綱的時候，必須考慮設(shè)備運(yùn)行強(qiáng)度差別。對于運(yùn)行強(qiáng)度大的設(shè)備，應(yīng)縮短其易損部件的檢查或更換周期等。反之，對于運(yùn)行強(qiáng)度比較小的設(shè)備，通過延長檢查或更換周期，既保證了其可靠性，又能節(jié)約核電廠的運(yùn)行成本。

4）根據(jù)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)優(yōu)化預(yù)維大綱。只有根據(jù)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行預(yù)維策略的調(diào)整，才是有針對性和最有效的優(yōu)化。設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)的獲取渠道包括現(xiàn)場工作人員（尤其是維修人員）的反饋和設(shè)備修前狀態(tài)數(shù)據(jù)（AS-FOUND）等。

5）跟隨核電廠運(yùn)營政策的改變調(diào)整預(yù)維大綱。有時核電廠的運(yùn)營政策會有比較大的調(diào)整（如核電廠的大修周期改變、備件的國產(chǎn)化替代等），則設(shè)備的預(yù)維周期也必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

6）法規(guī)要求、內(nèi)外部經(jīng)驗(yàn)反饋、新的維修技術(shù)、設(shè)備變更改造、設(shè)備故障率的高低、是否出現(xiàn)降級趨勢等也是預(yù)維優(yōu)化的重要依據(jù)。

另外，也可參照設(shè)備R C A（R o o t Cause Analyze 根本原因分析）或利用RCM （Reliability Centered Maintenance 可靠性為中心的維修）結(jié)果對預(yù)維大綱進(jìn)行優(yōu)化。

總之，要避免電廠內(nèi)同一類型的設(shè)備不區(qū)分其重要性、運(yùn)行環(huán)境以及運(yùn)行強(qiáng)度等因素的差異，簡單的安排雷同的預(yù)維策略。并且還應(yīng)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)、核電廠運(yùn)營策略、法規(guī)要求及新技術(shù)采用等情況，結(jié)合RCA、RCM應(yīng)用成果等對預(yù)維大綱進(jìn)行不斷優(yōu)化，以適應(yīng)變化的情況，不斷提高設(shè)備可靠性。

2 火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)預(yù)維優(yōu)化

依據(jù)AP-913推薦的預(yù)維編制和優(yōu)化原則，以秦三廠CANDU機(jī)組火災(zāi)探測和報(bào)警系統(tǒng)預(yù)維大綱為樣本，對如何通過預(yù)維大綱的優(yōu)化來提高設(shè)備可靠性并節(jié)約運(yùn)行成本進(jìn)行實(shí)例解析。

2.1 系統(tǒng)簡介

秦三廠CANDU機(jī)組火災(zāi)探測和報(bào)警系統(tǒng)為從美國GRINNELL公司進(jìn)口的全套設(shè)備。系統(tǒng)由九個控制盤，組成一個總線型的局域網(wǎng)。主要功能為火災(zāi)探測，并向主控室和現(xiàn)場提供報(bào)警，同時觸發(fā)報(bào)警區(qū)域的通風(fēng)系統(tǒng)連鎖。在滿足條件的情況下，電磁閥/電磁激發(fā)器（主控室煙烙燼系統(tǒng)）得電，向報(bào)警區(qū)域噴淋消防水或煙烙燼氣體。

系統(tǒng)火災(zāi)探測器包括溫度、煙霧和紅外火焰探測器三種類型。其中溫度探測器包括纜式、雙金屬溫度開關(guān)和熱電阻點(diǎn)式探測器三種；煙霧探測器則包括點(diǎn)式離子型、光電型和VESDA（Very Early Smoke Detector 極早期煙霧探測器）；而紅外火焰探測器主要設(shè)置在有油品的廠房?，F(xiàn)場設(shè)備還有三種功能模塊（觸點(diǎn)監(jiān)測、驅(qū)動和繼電器模塊）和手動報(bào)警設(shè)備。其中觸點(diǎn)監(jiān)測模塊負(fù)責(zé)各種開關(guān)（主要是消防水閥門上的壓力開關(guān)）的狀態(tài)監(jiān)測，在開關(guān)閉合時向控制盤報(bào)警；驅(qū)動模塊則負(fù)責(zé)驅(qū)動報(bào)警器和電磁閥；當(dāng)電磁閥需要打開時，繼電器模塊和驅(qū)動模塊一起為電磁閥提供24 V直流電源。

現(xiàn)場設(shè)備是由控制盤直接或通過模塊間接尋址。控制盤通過周期性的尋址，確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)（包括正常、報(bào)警和故障三種情況）。

2.2 大綱基本情況和不足

火災(zāi)探測和報(bào)警系統(tǒng)預(yù)維大綱，在2009年完成審批發(fā)布。期間由于系統(tǒng)的多次變更改造工作，經(jīng)歷過兩次升版。主要不足之處如下：

1）未對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行分級，導(dǎo)致大綱內(nèi)容繁雜。大綱中涉及的設(shè)備包括了電廠兩個機(jī)組火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的所有設(shè)備，沒有依據(jù)設(shè)備的重要性進(jìn)行分級管理，導(dǎo)致大綱過于冗長，部分項(xiàng)目的實(shí)用性不強(qiáng)，影響了大綱指導(dǎo)預(yù)維工作的權(quán)威性。

2）預(yù)維周期與國標(biāo)的要求相沖突。大綱中，離子煙霧探測器安排了“清潔”項(xiàng)目，周期為12年，而GB 50166—2007要求離子感煙探測器在投用2年后，每3年進(jìn)行一次清洗，所以應(yīng)遵循國標(biāo)要求將清洗周期改為3年。

3）運(yùn)行和維修職責(zé)不清，部分項(xiàng)目重復(fù)。大綱中，離子煙霧探測器安排了“測試”項(xiàng)目，該項(xiàng)目與強(qiáng)制性運(yùn)行規(guī)程98-91140-OM-730和98-91140-OM-715-B發(fā)生重復(fù)，故大綱中應(yīng)刪除該項(xiàng)目。

4）部分項(xiàng)目安排周期過短。極早期煙霧探測器VESDA（Very Early Smoke Detector）的“取樣空氣流量檢查”周期為每周，維修人員檢查后發(fā)現(xiàn)每周的取樣空氣流量根本沒有明顯變化，檢查間隔安排過短，增加了維修人員不必要的工作量。

5）有的設(shè)備安排了不必要的預(yù)維工作。功能模塊（包括觸點(diǎn)監(jiān)測模塊、驅(qū)動模塊和繼電器模塊）、聲光報(bào)警器、報(bào)警鈴和手動報(bào)警裝置等設(shè)備安排了“清潔、檢查外表，功能測試”項(xiàng)目，周期為12年。其中“測試”項(xiàng)目與強(qiáng)制性運(yùn)行手冊98-91140-OM-718重復(fù)，所以應(yīng)在大綱中取消該項(xiàng)目。同時，依據(jù)設(shè)備分級導(dǎo)則，其分級為一般設(shè)備。根據(jù)設(shè)備管理規(guī)定，一般設(shè)備不應(yīng)安排預(yù)維工作。

6）將大綱中包括了非預(yù)維項(xiàng)目。大綱規(guī)定每天進(jìn)行煙烙燼系統(tǒng)氣瓶壓力檢查，但該項(xiàng)目屬于運(yùn)行巡檢職責(zé)范疇，不應(yīng)列入預(yù)維修大綱中。

7）未充分考慮設(shè)備環(huán)境差異，制定的預(yù)維項(xiàng)目和周期不合理。光電式煙霧探測器A40/54/55/56/57安排了每12年進(jìn)行清潔和測試項(xiàng)目。但是由于其位于高放射區(qū)域內(nèi)，高放射性使這些探測器的壽命大大縮短。預(yù)維大綱沒有考慮其運(yùn)行環(huán)境比其他光電式煙霧探測器惡劣這一因素，導(dǎo)致預(yù)維策略根本不能滿足這五個探測在一個大修周期內(nèi)正常運(yùn)行的目的。

8）預(yù)維周期未隨核電廠運(yùn)行政策調(diào)整。系統(tǒng)控制盤原來預(yù)維周期為18個月，與機(jī)組原大修周期同步。但后來機(jī)組大修周期已經(jīng)延長為24個月，而大綱中沒有進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

大綱發(fā)現(xiàn)了諸多問題，與預(yù)維大綱的編寫人員業(yè)務(wù)水平、核電廠設(shè)備管理、運(yùn)行政策變化等因素相關(guān)。所以，核電廠應(yīng)該建立預(yù)維大綱定期審查的有效機(jī)制，使大綱中的問題得到及時發(fā)現(xiàn)并糾正。

2.3 大綱優(yōu)化策略

要對預(yù)維大綱進(jìn)行優(yōu)化，首先必須對系統(tǒng)所有設(shè)備分級，篩選出需要進(jìn)行預(yù)維的設(shè)備。依照分級導(dǎo)則，將系統(tǒng)中的設(shè)備分級如下：

1）離子煙霧探測器由于GB50166—2007有定期清洗要求，屬于法規(guī)國標(biāo)等有監(jiān)管要求的設(shè)備，分級為重要設(shè)備。

2）極早期煙霧探測器（VESDA）設(shè)備價(jià)格較高，其備件從國外購買的周期超過半年，且必須有預(yù)維工作才能使其正常運(yùn)行。故分級為重要設(shè)備。

3）各種功能模塊為一小塊高度集成電路板，沒有簡單易行的有效的預(yù)維項(xiàng)目保證其可靠性；其備件價(jià)格比較低廉，所以沒有預(yù)維的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上其狀態(tài)可由系統(tǒng)自動檢測并有定期試驗(yàn)進(jìn)行功能驗(yàn)證，不屬于關(guān)鍵重要設(shè)備，所以分級為一般設(shè)備。

4）光電式器1A40/54/55/56/57高放射性區(qū)域，受高輻射影響，其使用壽命被大大縮短。由于其失效會導(dǎo)致重要區(qū)域的火災(zāi)縱深防御深度減少，所以這五個探測器分級為重要設(shè)備。

5）電磁閥/電磁激發(fā)器涉及消防水或煙烙燼自動/遠(yuǎn)程手動釋放功能，其失效導(dǎo)致系統(tǒng)縱深防御深度減少，所以分級為重要設(shè)備。

6）控制盤負(fù)責(zé)系統(tǒng)設(shè)備的操作（如設(shè)備隔離等）和現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)測，關(guān)系到整個系統(tǒng)可用性，其失效導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃進(jìn)入LCO但不需降模式，分級為重要設(shè)備。

根據(jù)分級結(jié)果，對照預(yù)維大綱優(yōu)化原則，對火災(zāi)探測和報(bào)警系統(tǒng)預(yù)維大綱進(jìn)行梳理，可以得到如下改進(jìn)成果（詳細(xì)優(yōu)化情況以及所采用的優(yōu)化原則如表1所示）。

1）采用分級管理，預(yù)維設(shè)備數(shù)量可以由3 000多個減少到1 600個左右，削減幅度接近50%。

2）修正離子煙霧探測周期與國標(biāo)要求相悖，按照國標(biāo)的要求開展工作。

3）刪除與運(yùn)行強(qiáng)制實(shí)驗(yàn)重復(fù)的預(yù)維項(xiàng)目1 500多項(xiàng)。

4）采用維修人員反饋，將取樣流量檢查周期延長到每月。使VESDA的預(yù)維周期更加符合電廠實(shí)際情況。

5）刪除一般設(shè)備不必要的預(yù)維項(xiàng)目4 000余項(xiàng)。

6）去除煙烙燼系統(tǒng)預(yù)維項(xiàng)目中屬于運(yùn)行巡檢職責(zé)的項(xiàng)目。

7）修改中高放射區(qū)域探測器的預(yù)維策略，將其預(yù)維項(xiàng)目改成“更換”，將周期改成兩年（與機(jī)組大修周期同步），保證其能在機(jī)組大修周期內(nèi)可靠運(yùn)行。

表1 火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)預(yù)防性維修大綱優(yōu)化Table 1 Optimization of the preventive maintenance of fire detection and alarm system

續(xù)表

8）修訂系統(tǒng)控制盤大修周期為24個月，使之與調(diào)整后的機(jī)組大修周期同步。

對大綱的優(yōu)化分別采用了設(shè)備分級、國標(biāo)要求、維修反饋、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境差別和電廠運(yùn)行策略調(diào)整等編制和優(yōu)化原則。

依據(jù)國外成熟的預(yù)維大綱編制和優(yōu)化原則，對大綱進(jìn)行梳理，去除不需預(yù)維的設(shè)備，剔除對設(shè)備可靠性起不到實(shí)質(zhì)性提升作用的預(yù)維項(xiàng)目。突出諸如控制盤、煙烙燼系統(tǒng)等重要設(shè)備的預(yù)維。在系統(tǒng)的可靠性得到保障的同時，減少了大量預(yù)維工作，縮減了運(yùn)行成本。同時也體現(xiàn)預(yù)維修大綱對預(yù)維工作的指導(dǎo)作用，使預(yù)維大綱指導(dǎo)預(yù)維工作的權(quán)威性得到維護(hù)。

3 結(jié)束語

國內(nèi)核電廠預(yù)維大綱優(yōu)化工作還處于起步階段，通過火災(zāi)探測和報(bào)警系統(tǒng)預(yù)維大綱優(yōu)化實(shí)例解析，是對核電廠預(yù)維大綱優(yōu)化工作的一次有益的探索和嘗試，取得了一定的收獲和成果。

對核電廠設(shè)備預(yù)維大綱進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，根據(jù)實(shí)際情況對預(yù)維大綱實(shí)施“動態(tài)”的管理。不斷提高關(guān)鍵重要設(shè)備的可靠性，節(jié)約運(yùn)行成本，達(dá)到核電廠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

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Strategy on Preventive Maintenance Optimization of Nuclear Power Plant Fire Detection and Alarm System

NIE Cheng-ping，HU Jian-qun，WANG Xin
（CNNP Nuclear Power Operations Management Co.， Ltd.， Haiyan of Zhejiang Prov. 314300，China）

Abstract：Through introduction of the development and optimization criteria of preventive maintenance program， taking the optimization of the preventive maintenance program of nuclear power plant fire detection and alarm system as an ensample， the paper illustrates that appropriate method is adopted for optimization of the preventive maintenance， according to the site practical condition， and following reasonable principle， the reliability of critical equipment is improved，the operation cost is reduced， and the safe and reliable operation of nuclear power plant is achievement.

Key words：strategy of preventive maintenance； NPP； alarm system；fine detection

中圖分類號：TM623

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-1617（2016）01-0083-06

收稿日期：2015-12-06

作者簡介：聶成平（1973—），男，湖南人，工程師，學(xué)士，主要從事核電廠可靠性管理等工作。