鮑文軍

摘要：本文結(jié)合多年核電廠隔離工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)核電廠隔離的隔離規(guī)則進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)核電廠生產(chǎn)隔離信息化輔助的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行探討，得出該類系統(tǒng)在基于設(shè)備信息充分的前提下在技術(shù)上是可行的。

關(guān)鍵詞：核電廠隔離信息化、核電廠隔離計(jì)算機(jī)輔助、隔離規(guī)則

1. 引言

核電廠隔離工作是核電廠日常生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)建立能夠可靠保障人身安全、設(shè)備安全、核安全的工作邊界，來(lái)確保核電廠日常預(yù)防性維修及檢修工作的安全順利進(jìn)行。由于核電廠系統(tǒng)設(shè)備及圖紙資料數(shù)量龐大且接口復(fù)雜，工作人員在隔離的準(zhǔn)備過(guò)程中易產(chǎn)生錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致隔離邊界失效事件發(fā)生。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與核電控制系統(tǒng)的結(jié)合和發(fā)展，生產(chǎn)隔離的信息化成為可能，核電廠隔離信息化引入將幫助核電廠人員在隔離邊界確定、隔離執(zhí)行過(guò)程準(zhǔn)備、隔離風(fēng)險(xiǎn)分析及隔離執(zhí)行經(jīng)驗(yàn)反饋調(diào)取等環(huán)節(jié)提供便利和高效的輔助，同時(shí)可供運(yùn)行人員對(duì)機(jī)組設(shè)備故障維修的運(yùn)行策略進(jìn)行推演輔助。

2. 隔離的定義及日常流程

隔離是指對(duì)明確界定的設(shè)備，按確定的狀態(tài)要求，進(jìn)行操作后用掛牌、上鎖的方式禁止對(duì)其進(jìn)行任何操作的運(yùn)行行為，以避免人員在工作中受到傷害。

日常隔離準(zhǔn)備在保證隔離邊界滿足工作需要的同時(shí)，需確保對(duì)日常生產(chǎn)影響降至最小，以在留有足夠的安全裕度的前提下產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。日常隔離存在周期如圖1所示：

隔離指令的確定需以受控制的、有效的圖紙和文件作為依據(jù)，以確保指令的準(zhǔn)確有效。核電廠工藝系統(tǒng)流程復(fù)雜，接口眾多，極易在編制指令過(guò)程中產(chǎn)生錯(cuò)誤。當(dāng)前核電廠在隔離指令的編制過(guò)程中，通過(guò)管理手段設(shè)置多道審核的方式來(lái)盡量確保指令的正確性，并由此付出了大量的管理和人力成本。日常工單通常分為日常定期試驗(yàn)工單和維修消缺工單，由于日常定期試驗(yàn)工單相對(duì)工作內(nèi)容固定，在一個(gè)燃料循環(huán)時(shí)間內(nèi)可基本固化隔離方式，所以此類工單的隔離信息化輔助需求不大;而日常缺陷可能發(fā)生在任何設(shè)備，隔離編制的信息化輔助將體現(xiàn)其價(jià)值。日常工單按涉及維修專業(yè)分為機(jī)械、電氣及儀控三大類，其中涉及工藝系統(tǒng)的隔離需要牽涉的范圍最廣也最為復(fù)雜。以下針對(duì)工藝流體隔離的計(jì)算機(jī)信息化輔助實(shí)現(xiàn)形式進(jìn)行闡述。

3. 工藝流體隔離的一般規(guī)則

隔離點(diǎn)確定準(zhǔn)則如下：

1）工作對(duì)象不得作為其他工作的隔離邊界設(shè)備，因?yàn)槠錉顟B(tài)在工作過(guò)程中可能需要改變，不能確保嚴(yán)格關(guān)閉。

2）如果系統(tǒng)/設(shè)備的隔離可能導(dǎo)致被其支持的系統(tǒng)/設(shè)備造成損壞，則被支持的系統(tǒng)/設(shè)備也應(yīng)隔離。

3）設(shè)備隔離時(shí)應(yīng)先隔離設(shè)備的電源，然后隔離設(shè)備的機(jī)械部分。

5）對(duì)于選擇作為隔離邊界的閥門應(yīng)考慮設(shè)備的可達(dá)性;

6）盡量不以氣動(dòng)閥作為隔離邊界，除非執(zhí)行特定的補(bǔ)充手段;

7）調(diào)節(jié)閥不能用于隔離目的的關(guān)閉，除非在得到批準(zhǔn)并以適當(dāng)手段保證其密封;

8）壓力控制閥和逆止閥不能作為隔離邊界;

9）蝶閥在作為隔離邊界時(shí)需格外關(guān)注其橡膠內(nèi)襯失效導(dǎo)致的隔離失效;

10）電動(dòng)閥作為隔離邊界時(shí)，閥門本體及其電源的隔離點(diǎn)應(yīng)掛牌，但如果無(wú)手輪或位置不可達(dá)的閥門本體可不掛牌;

11）針對(duì)電動(dòng)/氣動(dòng)閥門的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上工作時(shí)，要求對(duì)供電和供氣進(jìn)行隔離掛牌;并考慮閥門的開關(guān)動(dòng)作對(duì)系統(tǒng)可能的影響，從而采取附加的隔離措施。

12）安全閥正向不能作為隔離邊界，反向可以作為隔離邊界;

13）針對(duì)高溫、高壓系統(tǒng)需要考慮使用雙重隔離保護(hù)，一般判斷標(biāo)準(zhǔn)如表格1：

如果如果需要使用雙重隔離但不具備實(shí)施條件的，可使用簡(jiǎn)單隔離但必須采取補(bǔ)償措施確保隔離邊界的可靠性。推薦的補(bǔ)償措施包括：開工前進(jìn)行"零能量"檢查、工作期間使用盲板封堵隔離邊界設(shè)備無(wú)源側(cè)管道等。

14）當(dāng)其它隔離方式不可用時(shí)，冰塞可作為工藝流體的隔離手段，但對(duì)應(yīng)的管道尺寸及設(shè)備影響應(yīng)予以評(píng)估;

3. 隔離邊界點(diǎn)確認(rèn)計(jì)算機(jī)輔助

通過(guò)對(duì)隔離點(diǎn)的確定準(zhǔn)則可知，如果要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助，需要計(jì)算機(jī)程序模擬隔離指令編制人員對(duì)工作對(duì)象的隔離范圍進(jìn)行確定，該項(xiàng)輸入需要在工單準(zhǔn)備人在工作指令準(zhǔn)備過(guò)程中予以確定，該輸入需涉及工作對(duì)象設(shè)備、是否涉及工藝管道開口、工作過(guò)程中是否會(huì)導(dǎo)致設(shè)備狀態(tài)改變等。

在隔離信息化系統(tǒng)中需對(duì)電廠系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)建立，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)包含以下信息：

1）主設(shè)備屬性：該設(shè)備可用性是否會(huì)直接導(dǎo)致系統(tǒng)功能的部分喪失。以驅(qū)動(dòng)流體工質(zhì)閉式循環(huán)的系統(tǒng)為例，主設(shè)備屬性并非僅限于該系統(tǒng)的泵，該泵的入口閥及出口閥也應(yīng)納入主設(shè)備。屬于此類設(shè)備應(yīng)隔離能量輸入設(shè)備，并在隔離注意事項(xiàng)中給出根據(jù)相應(yīng)規(guī)程停運(yùn)能動(dòng)設(shè)備的提示信息;

2）被支持系統(tǒng)屬性：該設(shè)備的可用性是否會(huì)導(dǎo)致被支持系統(tǒng)的功能降級(jí)，此類設(shè)備應(yīng)考慮被支持設(shè)備的狀態(tài)后撤;

3）工藝流向?qū)傩裕汗べ|(zhì)在系統(tǒng)中的正常的流向，能判斷本設(shè)備的上游設(shè)備及下游設(shè)備;

4）設(shè)備類型屬性：電機(jī)、電動(dòng)閥、手動(dòng)閥（排氣閥、疏水閥、隔離閥）、蝶閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)隔離閥、安全閥、逆止閥，可作為能否作為隔離邊界的判斷輸入;

5）工質(zhì)特性屬性：壓力、溫度、化學(xué)屬性（酸堿）、易燃易爆、放射性等，對(duì)于具備以上屬性的系統(tǒng)開口維修工作，需考慮雙重隔離/吹掃等補(bǔ)償措施;

6）設(shè)備可達(dá)屬性：布置高度、密閉空間，對(duì)于布置較高或需要進(jìn)入密閉空間才能實(shí)施隔離的待選定隔離點(diǎn)，可擴(kuò)大隔離至上游或下游無(wú)此屬性的設(shè)備閥門，且擴(kuò)大后的邊界閥門無(wú)主設(shè)備屬性。同時(shí)設(shè)備可達(dá)性屬性可自動(dòng)提醒相應(yīng)的腳手架工單準(zhǔn)備和高處/密閉空間作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析開展;

隔離邊界點(diǎn)的確認(rèn)規(guī)則，界定了作為隔離邊界的多項(xiàng)設(shè)備屬性，進(jìn)而可以確定隔離邊界閥門，確定隔離的影響范圍，以便于觸發(fā)主設(shè)備停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)的分析流程。

4. 疏水排氣流道計(jì)算機(jī)輔助

疏水排氣需求的輸入也來(lái)自于工單準(zhǔn)備人輸入，隔離信息化系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)工藝系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)屬性，給出系統(tǒng)開口工作的疏水排氣注意事項(xiàng)。對(duì)設(shè)計(jì)上設(shè)置疏水排氣流道的隔離邊界，盡量在開工前進(jìn)行疏水排氣。需要特別給出警示信息的主要由以下幾類：

1）工藝管道內(nèi)存在氫氣等易燃易爆氣體，如果有動(dòng)火或開口檢修等易導(dǎo)致氫爆等風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng)，在隔離卸壓外另需吹掃至合格水平;

2）工藝管道內(nèi)存再酸、堿等腐蝕性介質(zhì)或含有毒有害介質(zhì)，應(yīng)提醒工作人員進(jìn)行人身防護(hù);

3）對(duì)工藝管道內(nèi)存在放射性工質(zhì)的疏水排氣工作，應(yīng)考慮人員的輻射防護(hù)及對(duì)電站放射性釋放率的影響;

4）對(duì)于凝汽器連接的設(shè)備/管道/疏水/排氣前，需考慮失去真空的風(fēng)險(xiǎn);

5）對(duì)于工藝管道內(nèi)存有潤(rùn)滑油、柴油等需要特別收集處理的工質(zhì)，應(yīng)給出提示聯(lián)系相應(yīng)歸口部門。

疏水排氣多采用高排氣低疏水的方式。選取的疏水閥和排氣閥的布置高度直接影響隔離邊界的疏水效果，這就要求增加疏水閥和排氣閥與系統(tǒng)其它設(shè)備的相對(duì)高度的屬性，該屬性應(yīng)覆蓋所有設(shè)備（包括法蘭）。對(duì)于隔離邊界內(nèi)無(wú)疏水排氣流道或者只有一個(gè)流道的情況，需給出提示信息。另外對(duì)于無(wú)永久疏水收集的管線的疏水排氣閥，應(yīng)給出提示連接臨時(shí)管線。

5. 其它計(jì)算機(jī)輔助

隔離在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的過(guò)程中遵循一定的執(zhí)行順序，這就要求在隔離指令符合該順序要求，規(guī)則如下：

1）能動(dòng)設(shè)備先確認(rèn)停運(yùn)，再隔離其電源;

2）隔離邊界指令執(zhí)行先于疏水排氣指令;

3）能動(dòng)設(shè)備的停運(yùn)及隔離應(yīng)先于其支持系統(tǒng)隔離;

4）隔離先高能側(cè)、后低能側(cè)（如：泵的出口側(cè)先，入口側(cè)后）;

在滿足以上規(guī)則的條件下，隔離指令順序可進(jìn)一步根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)房間區(qū)域布置進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)布置集中的隔離邊界設(shè)備指令應(yīng)集中羅列，以便于現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行。

6. 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)核電廠隔離規(guī)則的分析，得出基于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備詳實(shí)的信息數(shù)據(jù)的支持下，核電廠隔離的信息化輔助是可行的。通過(guò)計(jì)算機(jī)信息化邏輯輔助，并結(jié)合形象的流程圖形界面，可以降低隔離準(zhǔn)備人員的工作強(qiáng)度，減少隔離準(zhǔn)備的時(shí)間，也能一定程度拓寬隔離錯(cuò)誤的防御縱深。

但核電廠隔離信息化需要大量的原始數(shù)據(jù)輸入，這就需要電站設(shè)計(jì)單位和電廠管理人員的前期的頂層設(shè)計(jì)，并在該框架下，推動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。核電廠的管理信息化大潮正席卷各行各業(yè)，相信該類系統(tǒng)會(huì)在該領(lǐng)域展露拳腳。

參考資料

[1]G-OP-GBP-219 Rev9，設(shè)備隔離和掛牌，SMNPC.2019.

[2] NMP-AD-003，Equipment Clearance and Tagging，SNC.2016.

[3]INPO 05-005，Guidelines for Performance Improvement at Nuclear Power Stations，2005.