岳春生，李建春，劉 健，雷青松

（中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

作為清潔能源，核電在國家電力結構中所占比例越來越高。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2019 年二季度，國內(nèi)帶核運行機組47 座、在建機組11 座。根據(jù)HAF103《核動力廠運行安全規(guī)定》和HAD103/06《核動力廠營運單位的組織和安全運行管理》相關規(guī)定，“安全第一”既是公眾對核電營運單位的要求，同時也是核電營運單位對公眾的承諾。

核電機組工藝系統(tǒng)復雜、設備眾多。以某700 MW 核電單機組為例，有主輔系統(tǒng)200 多個，涉及設備近8 萬臺。為便于生產(chǎn)管理及維修資源的合理分配和優(yōu)化利用，確保對核電機組安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行產(chǎn)生重要影響的系統(tǒng)、設備得到充分重視。營運單位現(xiàn)普遍對設備實行分級管理，其中將“單個設備故障即可導致電站停堆、停機、降功率、功率大幅度波動的設備”定義為關鍵敏感（Single Point Vulnerability，SPV）設備?！癝PV 設備是核電機組中最重要的設備”已成為營運單位人員的共識，但就如何開展SPV 設備管理，尤其在預防SPV 設備失效方面缺少相對系統(tǒng)、科學的方法。

在此背景下，基于核電機組營運特點和經(jīng)驗，建立一種預防SPV 設備失效的方法，以保障核電機組運行的可靠性與安全性。該方法主要流程見圖1。

圖1 預防SPV 設備失效方法流程

1 SPV 設備識別

發(fā)生單一設備故障將產(chǎn)生下列任意一項后果的，即為SPV 設備。

（1）引起自動或手動停堆、停機。

（2）引起大的功率擾動，幅度≥10%FP（滿功率）。

（3）非計劃進入運行限制條件要求的降模式，無法在線檢修或不能在限期內(nèi)修復。

（4）無法在線檢修，且機組無法保持長期穩(wěn)定運行。

2 敏感部件識別

2.1 資料收集

收集SPV 設備相關資料，包括但不限于以下內(nèi)容。

（1）SPV 設備的控制邏輯圖、設備接線圖。

（2）SPV 設備的機械結構圖和輔助系統(tǒng)流程圖。

（3）停堆停機控制原理圖。

（4）本營運單位歷史停堆停機及功率波動事件。

（5）利用外部經(jīng)驗反饋，尤其是同類型機組經(jīng)驗反饋。

（6）外部停堆停機事件分析報告。

（7）設備材料清單。

（8）運行文件、PSA 分析結果相關資料。

2.2 故障樹分析法識別

確定停堆、汽輪機停機、發(fā)電機停機、變壓器跳閘、主泵跳閘頂事件，列出導致頂事件發(fā)生的脫扣信號，包括誤動作、誤信號導致的脫扣，分析這些脫扣信號產(chǎn)生的原因，并深入分析，直至找到可更換的最小部件單元。雙重及多重故障導致頂事件發(fā)生的情況不在SPV 范圍。

2.3 大型設備敏感部件識別

就主泵、汽輪機、主變等大型設備，除邏輯控制信號導致跳閘以外，本體及輔助系統(tǒng)的失效亦會導致其故障。設備本體敏感部件識別方法如下。

（1）根據(jù)該類型設備的故障模式及影響分析結果，結合內(nèi)外部經(jīng)驗反饋，找出導致該設備故障的敏感部件。

（2）從該設備的輔助系統(tǒng)圖紙上找出導致該設備故障的敏感子設備。

2.4 邏輯控制系統(tǒng)敏感部件識別

邏輯控制系統(tǒng)包括停堆/停機邏輯、控制/調(diào)節(jié)系統(tǒng)和重大設備保護、重要電源系統(tǒng)等，控制系統(tǒng)的敏感部件識別是SPV設備管理的重點。根據(jù)分析內(nèi)容及技術資料所定義的系統(tǒng)邊界，可編制簡化的邏輯功能圖，直觀反應出系統(tǒng)的組成和功能。

（1）系統(tǒng)分解。分成輸入、處理和輸出等3 個部分，每部分可繼續(xù)劃分功能塊。通常，輸入部分以信號與處理部分的接線端子為界，處理部分以卡件為邊界，輸出部分以執(zhí)行機構和系統(tǒng)的接線端子為界。

（2）輸出部分分析考慮因素。被控設備的操作和響應要求，執(zhí)行機構的性能影響。標識驅動或聯(lián)鎖輸出信號的功能和接口，納入控制系統(tǒng)功能和重大設備保護分析的范圍。對于相對簡單的對象，可召集多專業(yè)人員協(xié)同直接確認是否為SPV 設備。

（3）處理部分分析考慮因素。設計準則的符合性、信號的內(nèi)部擴展性、設備或電源的共用性、處理部分的供電多樣化和結構特殊性、設備失電狀態(tài)、整體/局部冗余性、冗余/切換方式。同時還需要考慮手/自動切換功能的差異及多重信息提示、操作員承擔的調(diào)節(jié)和控制工作。

（4）輸入部分的分析考慮因素。信號設計標準、信號電源和處理單元電源的一致性、變送器的可隔離性、變送器信號取樣管線的共用性、高溫/高壓/腐蝕性介質對信號測量的影響性、取樣管線泄漏對信號的影響性、信號的內(nèi)部擴展性、信號的隔離性。

（5）擴展信號來源——工藝邊界，考慮因素。測量介質的高溫/高壓/強輻射/強腐蝕性、管線泄漏對工藝系統(tǒng)的影響性、工藝邊界泄漏/泵組失效/閥門故障帶來的儀表響應。

3 緩解策略分析

對SPV 設備及所含敏感部件進行緩解策略分析，類型相同、運行條件相近的設備可以作批量分析。SPV 設備緩解策略分析前，先收集相關文件資料，包括近兩年的SPV 設備維修歷史、設備狀態(tài)監(jiān)督歷史、內(nèi)外經(jīng)驗反饋、停堆停機事件、設計變更及已識別的老化和過時問題等，并對運行、維修、隔離和技術等4個領域開展緩解策略分析。

3.1 運行緩解

重點關注系統(tǒng)或設備的運行。通過改變運行方式、運行/行政隔離管理、附加的運行干預行動等手段，減少SPV 設備故障的風險或緩解SPV 設備故障的后果。

3.2 維修緩解

重點關注SPV 設備的預防性維修策略和維修規(guī)程改進。審查確認SPV 設備識別的所有潛在故障模式都已經(jīng)過評估，核實預防性維修大綱中是否已根據(jù)需要建立了相應緩解任務。維修緩解措施制定方法如下。

（1）根據(jù)已識別出的失效、老化或降級機理，結合內(nèi)外部經(jīng)驗反饋，審查預防性維修的可優(yōu)化性。開展預防性維修優(yōu)化工作時，應審查供應商手冊、行業(yè)標準規(guī)范等預防性維修基準文件，以確保優(yōu)化的恰當性。

（2）審查維修任務建立了標準的維修后試驗內(nèi)容和驗收準則，確認滿足維修質量的驗證要求。

（3）審查維修規(guī)程的詳盡性和準確性。在維修規(guī)程中，力矩、公差以及驗收準則應具體、明確，關鍵工序應被識別并予以風險提示和防范措施，同時應在質量計劃中設置見證點。

3.3 隔離緩解

通過現(xiàn)場設置實體隔離，防止SPV 設備被人員誤碰、蒸汽等高溫環(huán)境或流體泄漏造成的誤噴淋及可能的飛射物造成的非預期動作等。實體隔離應優(yōu)先設置在現(xiàn)有設施上，例如，將電儀控制柜門和房間門上鎖的方式；若需要額外增加實體隔離設施，則須進入設計變更流程，進行充分評估，避免引入其他不利影響。

3.4 技術緩解

根據(jù)已識別的失效或降級機理，審查、改進已有性能監(jiān)測方案，包括狀態(tài)監(jiān)測和預測性維修、定期試驗、運行巡檢、維修人員和設備工程師巡檢、修前記錄等。若SPV 風險未能通過其他緩解措施有效緩解，而能夠通過一種經(jīng)濟、可行的設計變更，永久消除SPV 風險，則考慮設計變更。

4 制定糾正行動

根據(jù)緩解策略分析結果制定相應的糾正行動，經(jīng)審查、批準后納入狀態(tài)報告系統(tǒng)進行跟蹤管理。

5 SPV 設備日常管理

除執(zhí)行SPV 設備的緩解或消除策略外，必須加強日常管理以減少SPV 設備失效風險。SPV 設備日常管理涉及技術、運行、維修、工作控制、采購與倉貯、大修、經(jīng)驗反饋等領域，須在各領域的相關管理程序中落實要求。在公司年度預算、人力資源需求、設計變更優(yōu)先級等資源需求方面，SPV 設備的相關管理活動有優(yōu)先投入權，以消除和減少SPV 失效風險。具體包括以下管理要求。

5.1 技術管理

（1）營運單位編制SPV 設備清單，納入生產(chǎn)文件系統(tǒng)管理。SPV 設備清單的調(diào)整須經(jīng)技術主管經(jīng)理批準，且相關調(diào)整須及時更新、反饋到相關文件、系統(tǒng)中。

（2）針對每臺SPV 設備設立專門的技術負責人——設備工程師。

（3）建立健全預防性維修策略，確保SPV 設備所有的失效模式均有相應的預防性維修活動予以預防，通過對設備修前狀態(tài)的跟蹤評價和趨勢分析來持續(xù)改進維修策略。

（4）確保SPV 設備關鍵文件的完整性、及時更新和容易獲得。

（5）確保SPV 設備材料清單的正確性。

（6）確保老化和過時的問題能夠識別并糾正。

（7）對SPV 設備進行定期巡檢和性能評價。

（8）在永久變更和臨時變更審批流程中，明確要求各專業(yè)和部門嚴格審查“是否新增了SPV 設備”，必要時修改變更方案，以避免變更新增SPV 設備。

（9）SPV 設備的預防性維修超期須經(jīng)過嚴格的技術審查和批準。

（10）嚴格分析SPV 設備故障原因，防止類似事件重復發(fā)生。

5.2 運行管理

（1）在日常巡檢中重點關注SPV 設備的性能和狀態(tài)。

（2）對SPV 設備可運行性的任何威脅，應在值班日志中記錄并作好交接。

（3）當SPV 設備出現(xiàn)不利趨勢時，應制定運行風險緩解措施；當發(fā)生嚴重降級趨勢時，應通過運行決策流程進行評估和控制。

（4）在SPV 設備從維修或變更狀態(tài)重新投入運行時，應嚴格進行功能驗證。

5.3 維修管理

（1）建立SPV 設備維修負責人制度，SPV 設備維修負責人須經(jīng)專項授權。

（2）對SPV 維修開展定期巡檢。

（3）編制SPV 設備專用規(guī)程。

（4）對SPV 設備維修工作進行詳細的風險識別和分析，準備應對措施，必要時進行演練。

（5）備件使用前須進行完好性和功能性檢查。

（6）維修過程中，設備工程師須進行監(jiān)督并填寫監(jiān)督單，監(jiān)督單作為設備歷史記錄歸檔保存。

（7）設備維修后、復役前，須通過修后試驗驗證維修質量。

（8）正確使用防人因失誤工具，不發(fā)生人因導致設備損壞。

（9）記錄設備維修前狀態(tài)以支持維修策略改進。

5.4 設備標識管理

（1）在SPV 設備工作包上增加SPV 水印標識，提醒工作人員注意。

（2）為提高工作人員警覺性，防止誤碰、誤動等導致設備非預期動作，對人員可接近的SPV 設備或部件進行現(xiàn)場標識或保護。

能在設備上標識的，則直接在設備上進行標識，采用的設備標識牌紅底白字，如圖2 所示。不能在設備上標識，可對設備所在區(qū)域進行標識，采用的區(qū)域標識牌紅底白字，如圖3 所示；或采用地面警示條，黃紅相間底，紅底處白字，如圖4 所示。繼電保護間、停堆棒/調(diào)節(jié)棒控制間、反應堆保護柜、發(fā)電機保護、變壓器保護、汽輪機保護、過程儀表控制機柜、重要電源系統(tǒng)、開關站設備保護系統(tǒng)等SPV 設備較密集的場所，應在機柜門和房間門上設置SPV 區(qū)域標識，若現(xiàn)場條件許可，也應在設備上設置SPV 標識。SPV 標識應設置在易觀察部位，并盡可能與設備標牌相鄰。SPV 敏感部件若遠離SPV 設備，則對SPV 敏感部件進行獨立標識。

圖2 SPV 設備標識牌

圖3 SPV 設備區(qū)域標識牌

圖4 SPV 設備區(qū)域地面警示條

5.5 工作控制管理

（1）在工作管理系統(tǒng)中能夠清晰識別對SPV 設備所開展的活動。

（2）優(yōu)先安排SPV 設備的缺陷維修和預防性維修工作。

（3）在工作準備、計劃排程、工作實施各環(huán)節(jié)對風險進行識別和控制，慎重調(diào)整SPV 設備的工作計劃。

5.6 備件采購和倉儲管理

（1）對于SPV 設備備件進行嚴格驗收檢查，必要時進行源地驗收、駐廠監(jiān)造或送第三方檢測。

（2）制定嚴格的供應商準入門檻，進行嚴格監(jiān)管，定期開展資質審查。

（3）制定和執(zhí)行SPV 設備備件的貯存條件、保存期限和保養(yǎng)計劃要求。

（4）備件管理數(shù)據(jù)庫中和備件實體上須有明顯的“SPV”標識。

（5）確保備件庫存量滿足預防性維修和消缺的需要。

（6）優(yōu)先解決SPV 設備備件斷供問題。