孫茜，于愛民，趙思橋，李驁

（中國核電工程有限公司，北京 100840）

安全性和經(jīng)濟(jì)性是核電廠的兩大設(shè)計(jì)目標(biāo)。目前我國核電廠設(shè)備分級相關(guān)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對分級及分級要求的制定主要以核安全為考慮基準(zhǔn)，以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的分級甚少考慮。

國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）于2006 年發(fā)布的安全標(biāo)準(zhǔn)《設(shè)施與活動的管理體系》（安全要求No.GS-R-3）中提出，產(chǎn)品或活動的管理應(yīng)進(jìn)行等級劃分，以便合理地配置適當(dāng)?shù)馁Y源。等級的劃分的基礎(chǔ)之一為產(chǎn)品和活動的安全、經(jīng)濟(jì)等因素有關(guān)的潛在影響。也就是說，在IAEA 新版的安全要求中，分級要求的關(guān)注點(diǎn)，已不僅在于核安全，還要考慮經(jīng)濟(jì)因素。

因此亟需建立一套以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的分級體系，獨(dú)立于安全分級體系，作為電廠設(shè)備管理體系的補(bǔ)充。

可用率作為表征電廠經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，在未來核電廠中越來越受到關(guān)注。EUR 對于先進(jìn)堆型要求電廠設(shè)計(jì)可用率大于90%；EPR 等堆型具備較高的可用率水平；“華龍一號”在設(shè)計(jì)中提出了不低于90%可用率的要求；華龍二號等后續(xù)機(jī)組計(jì)劃可用率不低于92%。

由于可用率作為衡量核電廠經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)成為了關(guān)注的重點(diǎn)，因此本文研究建立了一套以設(shè)備失效對電廠可用率影響作為分級依據(jù)的設(shè)備管理體系。通過對可用率影響重要的設(shè)備進(jìn)行分級管理，提高機(jī)組可用率，從而達(dá)到提升機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的目的。

本文通過對可用率影響重要的非計(jì)劃停運(yùn)和計(jì)劃停運(yùn)的分析，提供了可用率分級的基礎(chǔ)，包括設(shè)備的故障失效后果分析、換料大修關(guān)鍵路徑分析。在這些分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，研究INPO AP-913《設(shè)備可靠性過程描述》、AP1000發(fā)電可靠性分級，提出可用率分級原則，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)NB/T 20350—2015《非能動核電廠設(shè)計(jì)和建造階段質(zhì)量保證分級和管理要求》，調(diào)研總結(jié)當(dāng)前非核安全設(shè)備（如汽輪機(jī)）在設(shè)計(jì)和采購、制造等環(huán)節(jié)的實(shí)際實(shí)踐，運(yùn)行核電廠對于關(guān)鍵敏感設(shè)備的管理，提出一套包括可靠性要求、技術(shù)管理要求、質(zhì)量保證分級在內(nèi)的分級體系。本文建立的可用率分級方法，已制定中國核工業(yè)集團(tuán)有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CNNC HLBZ CA 2《“華龍一號”物項(xiàng)可用率分級準(zhǔn)則》并發(fā)布。

1 可用率分級方法及流程

根據(jù)電力標(biāo)準(zhǔn)DL/T 793 中定義，電廠可利用率定義為可用小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)小時(shí)數(shù)的比值。計(jì)算公式為：

其中：

∑AT（Availability Time）——在確定的時(shí)間長度內(nèi)，核電廠可發(fā)電的累計(jì)時(shí)間；

∑UAT（Unavailability Time）——在確定的時(shí)間長度內(nèi)，核電廠不可發(fā)電的累計(jì)時(shí)間。

根據(jù)世界核電運(yùn)營者協(xié)會（WANO）對于影響機(jī)組出力的相關(guān)指標(biāo)與定義要求，造成機(jī)組不可發(fā)電從而影響可用率的情況可分為非計(jì)劃停運(yùn)和計(jì)劃停運(yùn)兩種情況。非計(jì)劃停運(yùn)是指非預(yù)計(jì)的機(jī)組處于不可用狀態(tài)。計(jì)劃停運(yùn)是指電廠在有較長時(shí)間安排的情況下進(jìn)行的有計(jì)劃有規(guī)劃的停運(yùn)。

可用率分級的方法是首先識別對可用率損失有重要影響的設(shè)備，即：

情況1：單一設(shè)備失效（或故障）導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)或降功率；

情況2：單一設(shè)備失效（或故障）導(dǎo)致機(jī)組計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間的非計(jì)劃延長。

再根據(jù)可用率損失影響的兩個(gè)要素，對設(shè)備進(jìn)行可用率等級的劃分：

要素1：可用率損失嚴(yán)重程度；

要素2：可用率損失可能性。

對于已劃分不同可用率等級的設(shè)備，對不同等級的設(shè)備提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行管理等方面的要求，以提高其可靠性。通過可用率分級管理的措施能夠減少機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間以及計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間的非計(jì)劃性延長，從而提升提升機(jī)組的可用率。

可用率分級的流程如圖1 所示。

圖1 設(shè)備可用率分級流程圖Fig.1 The flow chart of equipment availability grading

2 可用率重要設(shè)備的識別

2.1 非計(jì)劃停運(yùn)分析

可用率重要設(shè)備的識別是設(shè)備可用率分級的基礎(chǔ)，其主要工作之一在于識別什么單一設(shè)備失效會造成機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，從而影響機(jī)組可用率。

WANO 中非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間中應(yīng)考慮如下方面：

（1）設(shè)備故障引起機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)檢修；

（2）設(shè)備試驗(yàn)、修理及其他電廠設(shè)備或人員相關(guān)原因引起的非計(jì)劃性停運(yùn)或降功率；

（3）非計(jì)劃的停運(yùn)時(shí)間延長；

（4）管理當(dāng)局因電廠設(shè)備性能或人員狀況采取的行動、或?qū)λ型愲姀S采取的同類行動引起的非計(jì)劃停運(yùn)或降負(fù)荷或使非計(jì)劃停運(yùn)或降負(fù)荷時(shí)間延長。

這四個(gè)方面中，“非計(jì)劃的停運(yùn)時(shí)間延長”主要指機(jī)組處于計(jì)劃停機(jī)狀態(tài)如換料大修等，由于設(shè)備失效導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間產(chǎn)生非計(jì)劃性的延長。這部分內(nèi)容將在計(jì)劃停運(yùn)項(xiàng)目梳理中進(jìn)行考慮。“管理當(dāng)局因電廠設(shè)備性能或人員狀況采取的行動、或?qū)λ型愲姀S采取的同類行動引起的非計(jì)劃停運(yùn)或降負(fù)荷或使非計(jì)劃停運(yùn)或降負(fù)荷時(shí)間延長?！边@類與政策、管理當(dāng)局相關(guān)，不在可用率分級考慮范圍內(nèi)。

因此主要考慮設(shè)備失效（或故障）引起機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)檢修以及設(shè)備試驗(yàn)、修理及其他電廠設(shè)備或人員相關(guān)原因引起的非計(jì)劃性停運(yùn)或降功率。

分析時(shí)主要采用的方法是對各系統(tǒng)、設(shè)備逐一進(jìn)行失效模式及影響分析。失效影響分析考慮的是在不同工況下設(shè)備失效引起非計(jì)劃停運(yùn)或降功率，具體需要考慮是否停堆停機(jī)、停堆深度、降功率水平等。在判定失效模式是否導(dǎo)致停堆停機(jī)、降功率時(shí)，可以基于以下準(zhǔn)則：

（1）保護(hù)系統(tǒng)自動停堆停機(jī)，包括觸發(fā)反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的自動停堆、觸發(fā)汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的自動停機(jī)；

（2）運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書等要求的手動停堆或降功率，以及導(dǎo)致進(jìn)入事故、異常處理規(guī)程的手動停堆或降功率；

（3）系統(tǒng)、設(shè)備冗余度降低，增加停堆停機(jī)時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)；

（4）其他輔助系統(tǒng)分析，會導(dǎo)致停堆停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

非計(jì)劃停運(yùn)分析還應(yīng)考慮相應(yīng)事件引起的非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間，非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間（降功率事件除外）主要包括四部分：

（1）故障后，功率運(yùn)行至停堆時(shí)間（達(dá)到規(guī)定的停堆深度）；

（2）修復(fù)故障后，從相應(yīng)停堆深度重返臨界的時(shí)間；

（3）從臨界狀態(tài)至滿功率的時(shí)間；

（4）修復(fù)系統(tǒng)/設(shè)備故障所需的時(shí)間。

2.2 計(jì)劃停運(yùn)分析

計(jì)劃停運(yùn)是指機(jī)組處于計(jì)劃檢修期內(nèi)的狀態(tài)（包括裝換料、試驗(yàn)、檢查、技術(shù)改造或進(jìn)行檢修等而處于不可用狀態(tài)）。計(jì)劃停運(yùn)是在有較長時(shí)間安排情況下進(jìn)行的有計(jì)劃有規(guī)劃的停運(yùn)，其中有計(jì)劃的停運(yùn)優(yōu)化在本文中不考慮，可用率分級方法考慮的是由于設(shè)備失效導(dǎo)致的計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間非計(jì)劃性的延長。計(jì)劃停運(yùn)分析流程如圖2 所示。

圖2 計(jì)劃停運(yùn)分析流程圖Fig.2 The flow chart of planned outage analysis

在國際充分認(rèn)可的EUR 可用率計(jì)算方法中，將計(jì)劃停運(yùn)分為了標(biāo)準(zhǔn)換料大修、汽輪機(jī)檢修大修（包含汽輪機(jī)完整檢修的換料大修）以及十年大修三個(gè)部分。標(biāo)準(zhǔn)換料大修根據(jù)所執(zhí)行項(xiàng)目特點(diǎn)，總體上分為運(yùn)行、試驗(yàn)、維修三個(gè)類型的活動。運(yùn)行活動是計(jì)劃停運(yùn)的最重要部分，因?yàn)樵囼?yàn)和維修活動都是在運(yùn)行活動這條脈絡(luò)上開展的，因此運(yùn)行決定了計(jì)劃停運(yùn)各項(xiàng)活動項(xiàng)目的組織性和邏輯性。根據(jù)電廠的運(yùn)行模式劃分、運(yùn)行技術(shù)規(guī)范對于狀態(tài)的可用性要求和退防規(guī)定，大修活動的運(yùn)行劃分為若干里程碑?？捎寐视绊懛治鍪且岳锍瘫g的運(yùn)行窗口為框架展開，對運(yùn)行項(xiàng)目逐項(xiàng)梳理分析，包括“主要操作內(nèi)容與操作目標(biāo)”“操作開始與結(jié)束要求的機(jī)組狀態(tài)”“技術(shù)規(guī)格書對操作的要求”“操作時(shí)間”。通過以上分析可以確定所有項(xiàng)目的實(shí)施邏輯，這將作為運(yùn)行活動中可用率重要設(shè)備的基礎(chǔ)。

基于上述大修項(xiàng)目的分析結(jié)果，計(jì)劃停運(yùn)可用率分析可以按照關(guān)鍵路徑的方法進(jìn)行評價(jià)，通過網(wǎng)絡(luò)圖的形式對換料大修過程中的項(xiàng)目進(jìn)行模型化（見圖3）。為系統(tǒng)化的描述換料大修過程，采用節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)形式來進(jìn)行表達(dá)。其中每一節(jié)點(diǎn)表征著每一工作項(xiàng)目的執(zhí)行（如有必要時(shí)還可以用來表達(dá)項(xiàng)目的終止）與有必要進(jìn)行描述的機(jī)組狀態(tài)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間的連線表示了節(jié)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系與節(jié)點(diǎn)項(xiàng)目的執(zhí)行時(shí)間，通過這兩個(gè)維度的信息可以形成典型的網(wǎng)絡(luò)圖，以此表達(dá)完整的換料大修過程。

圖3 關(guān)鍵路徑網(wǎng)絡(luò)示意圖Fig.3 The schematic of the critical path network

通過建立網(wǎng)絡(luò)圖模型，結(jié)合國內(nèi)運(yùn)行核電廠大修的歷史數(shù)據(jù)，建立重要關(guān)鍵活動項(xiàng)目及其活動邏輯與活動時(shí)間，計(jì)算出大修的關(guān)鍵路徑。通過此模型，將大修過程中設(shè)備失效的信息包括邏輯、失效時(shí)間等輸入到模型中，即可輸出該設(shè)備失效對關(guān)鍵路徑的影響，為可用率重要設(shè)備的分析識別提供量化的依據(jù)。

3 可用率等級劃分

本方法結(jié)合非計(jì)劃停運(yùn)與計(jì)劃停運(yùn)的分析結(jié)果，對核電廠設(shè)備進(jìn)行可用率等級劃分，形成可用率分級原則。設(shè)備可用率分級的劃分，應(yīng)根據(jù)其對機(jī)組可用率的風(fēng)險(xiǎn)作為根本原則，風(fēng)險(xiǎn)的大小與設(shè)備不可用后造成的可用率損失嚴(yán)重程度以及造成損失的可能性大小相關(guān)。設(shè)備不可用后造成的可用率損失程度越高，造成該損失程度的可能性越高，則該設(shè)備的可用率分級越高。根據(jù)該原則，將可用率等級從高到低劃分為A1、A2、A3、NA 四級。其中設(shè)備失效會導(dǎo)致可用率損失程度“嚴(yán)重”且可用率損失可能性“高”，這種設(shè)備為可用率A1 級；設(shè)備失效導(dǎo)致可用率損失程度“嚴(yán)重”且可用率損失可能性“中”，以及可用率損失程度“一般”且可用率損失可能性為“高”或“中”，這種設(shè)備為可用率A2 級；設(shè)備損失導(dǎo)致可用率損失程度“嚴(yán)重”或“一般”且可用率損失可能性“低”，這種設(shè)備為可用率A3 級；其他設(shè)備為N/A 級?？捎寐史旨墔^(qū)域劃分如圖4 所示。

圖4 可用率分級區(qū)域劃分Fig.4 The graded area division of availability

在以上基本原則的基礎(chǔ)上，還應(yīng)對可能的可用率風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行細(xì)化的描述。圖中可用率損失程度的等級劃分中，“嚴(yán)重”指出現(xiàn)停堆停機(jī)，可用性損失超過24 h，“一般”指不發(fā)生停堆停機(jī)但會導(dǎo)致降功率運(yùn)行，考慮大于10%的降功率水平；低于10%的功率損失在可用率分級中不予考慮，因此可用率損失程度為“無”。發(fā)生可能性是根據(jù)設(shè)備失效造成停堆停機(jī)或降功率的可能性以及設(shè)備失效的可能性等因素共同確定，簡化處理只考慮設(shè)備失效造成停堆停機(jī)的可能性這一因素，可用率損失可能性分為高、中、低，其中“高”是指設(shè)備失效有較高可能性導(dǎo)致停堆停機(jī)，包括觸發(fā)保護(hù)系統(tǒng)立即停堆停機(jī)或者運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書、規(guī)程要求的3 h 內(nèi)手動停堆停機(jī)等。由于概率安全分析計(jì)算設(shè)備平均修復(fù)時(shí)間均在3 h 以上，因此認(rèn)為設(shè)備有極低的可能性得到修復(fù)，故設(shè)備失效有較高可能性會導(dǎo)致停堆停機(jī)；“中”是由于設(shè)備失效后可維修或更換等原因有可能會導(dǎo)致停堆停機(jī)，包括技術(shù)規(guī)格書、規(guī)程要求的7 天內(nèi)停堆停機(jī)。由于概率安全分析計(jì)算設(shè)備平均修復(fù)時(shí)間在7天以內(nèi)，因此認(rèn)為設(shè)備有可能得到修復(fù)，故設(shè)備失效導(dǎo)致停堆停機(jī)的可能性為“中”；“低”是指設(shè)備失效后有冗余等原因，幾乎不會造成停堆停機(jī)。總體而言，電廠可能的可用率風(fēng)險(xiǎn)主要包括如下幾種情況。

（1）設(shè)備失效造成系統(tǒng)產(chǎn)生不能依靠調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定的瞬態(tài)波動，導(dǎo)致直接停堆停機(jī)，或者長期降功率運(yùn)行；

從可用率損失可能性考慮，設(shè)備不可用后導(dǎo)致的損失可能性為“高”。

從可用率損失程度考慮，設(shè)備不可用既可能導(dǎo)致停機(jī)停堆，也可能造成降功率運(yùn)行，根據(jù)運(yùn)行以及電廠大修經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)停堆即使退防到熱停堆修復(fù)完成后重返臨界、并網(wǎng)、至滿功率也需要約24 h，因此停堆停機(jī)對應(yīng)的可用率損失程度為“嚴(yán)重”，而大于10%降功率運(yùn)行對應(yīng)的損失程度為“一般”。這類功能通常與反應(yīng)堆保護(hù)、熱力發(fā)電等系統(tǒng)相關(guān)。表 1以主給水等系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。

表1 主給水停堆停機(jī)可用率分級分析Table 1 The grading analysis of shutdown availability of main feedwater

（2）設(shè)備失效后造成系統(tǒng)冗余度喪失或者核安全風(fēng)險(xiǎn)增加，導(dǎo)致違反運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書的內(nèi)容，要求機(jī)組降功率運(yùn)行或者進(jìn)行退防的。

技術(shù)規(guī)格書中的退防時(shí)限的設(shè)置通常會考慮安全以及設(shè)備維修時(shí)限兩種情況，對于與安全直接相關(guān)的系統(tǒng)，如專設(shè)系統(tǒng)，通常都為了盡可能減少安全風(fēng)險(xiǎn)以及不滿足單一故障準(zhǔn)則的時(shí)限而設(shè)置了較短的退防時(shí)間。而對于對電廠安全影響較低的設(shè)備，如輔助系統(tǒng)設(shè)備，退防時(shí)間的設(shè)置會充分考慮其修復(fù)的時(shí)間。因此從不可用損失可能性評估，對于較短的退防時(shí)限，可考慮其概率較高，如要求立即后撤、24 h內(nèi)后撤的事件；對于充分考慮維修時(shí)間的退防時(shí)限，可認(rèn)為其損失概率為中，如7 d 內(nèi)要求后撤的事件；而對于退防時(shí)限非常長的情況，可認(rèn)為其損失概率為低，如7 d 后要求后撤的事件。

從可用率損失程度考慮，可用率的損失將與設(shè)備維修時(shí)間、后撤的模式相關(guān)，總體而言退防后撤越低、設(shè)備修復(fù)時(shí)間越長，造成的可用率損失越高，由于熱停堆造成的可用率損失也達(dá)到24 h，因此退防造成的可用率損失為“嚴(yán)重”。同時(shí)還存在不需停堆后撤，只需要降功率即可的情況，對應(yīng)可用率損失為“一般”。表2是根據(jù)運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書梳理的部分設(shè)備可用率等級分析過程。

表2 運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書對應(yīng)可用率分析Table 2 Analysis of corresponding availability of operation technical specifications

（3）設(shè)備失效降低了系統(tǒng)冗余度，未違反運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書，但是增加了停機(jī)停堆風(fēng)險(xiǎn)的。

考慮到設(shè)備失效并未違反運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書，說明設(shè)備不涉及安全。但若設(shè)備隸屬于可用率故障樹中的一環(huán)時(shí)，會導(dǎo)致停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)增加。由于該情況不會直接造成停機(jī)，因此可認(rèn)為其可用率損失概率為低。以主給水系統(tǒng)冗余的傳感器為例分析其可用率等級（見表3）。

表3 主給水系統(tǒng)冗余度降低可用率分級分析Table 3 The grading analysis of redundancy reduction and availability of main water supply system

續(xù)表

（4）設(shè)備作為輔助系統(tǒng)，不可用后會帶來主系統(tǒng)不可用的風(fēng)險(xiǎn)，并由此提高機(jī)組可用率損失的可能性。對于安全相關(guān)系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，其不可用多在運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書中列出。對于非安全相關(guān)系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，可根據(jù)主系統(tǒng)在失去輔助系統(tǒng)后失效概率以及失效時(shí)間來評估其可用率損失的可能性以及程度。

（5）設(shè)備失效后會直接造成計(jì)劃停堆時(shí)間延長的，如造成大修活動延緩或暫停，設(shè)備維修時(shí)間增加等。

所造成的計(jì)劃停堆時(shí)間延長程度，直接影響到其可用率損失程度。若換料停堆檢修關(guān)鍵路徑非計(jì)劃延長24 h 以上則認(rèn)為可用率損失程度為“嚴(yán)重”，換料停堆檢修關(guān)鍵路徑非計(jì)劃延長24 h 以內(nèi)，認(rèn)為可用率損失程度為“一般”。

根據(jù)上文網(wǎng)絡(luò)圖的方法識別出“華龍一號”換料停堆的關(guān)鍵路徑。其中“一回路氧化運(yùn)行”為關(guān)鍵路徑的節(jié)點(diǎn)。

換料大修時(shí)，工作人員需要對包括核島主系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)在內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行檢修，為了降低工作人員的放射性劑量，需要在機(jī)組停堆過程中進(jìn)行一回路氧化運(yùn)行，以便去除活化腐蝕產(chǎn)物，減少輻射源項(xiàng)。

一回路氧化運(yùn)行的主要操作是在降溫至80%的溫度平臺，將適量的一定濃度的雙氧水通過化容系統(tǒng)從添加箱注入到一回路中，通過氧化反應(yīng)，活化的腐蝕產(chǎn)物迅速從管道上剝離，通過化容系統(tǒng)凈化床和過濾器吸收，達(dá)到在較短時(shí)間內(nèi)減少一回路放射性的目的。

對一回路氧化運(yùn)行這一項(xiàng)目涉及的設(shè)備進(jìn)行失效模式及影響分析，識別出其失效會導(dǎo)致關(guān)鍵路徑延長的設(shè)備，其中是關(guān)鍵路徑延長24 h 以上即為可用率A1 級。

以下泄高溫三通閥RCV017VP 為例，正常狀態(tài)去除鹽器凈化，若該氣動調(diào)節(jié)閥失效其故障狀態(tài)是去往RCV，無法為氧化后的一回路活化腐蝕產(chǎn)物凈化，必須在該窗口維修至凈化功能可用才能繼續(xù)換料大修進(jìn)程。根據(jù)電廠設(shè)備維修數(shù)據(jù)庫，RCV017VP 閥門失效后氣動頭隔膜更換及定值設(shè)定需要32 h，將該閥門失效導(dǎo)致一回路氧化運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的時(shí)間影響代入到模型中。圖5 是未考慮RCV017VP 失效計(jì)算出的計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間及關(guān)鍵路徑節(jié)點(diǎn)，圖 6 是考慮RCV017VP 失效，導(dǎo)致一回路氧化運(yùn)行節(jié)點(diǎn)時(shí)間延長32 h 后計(jì)算出的計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間及關(guān)鍵路徑節(jié)點(diǎn)。

圖5 RCV017VP 未失效的關(guān)鍵路徑計(jì)算Fig.5 The critical path calculation of RCV017VP without failure

圖6 RCV017VP 失效后的關(guān)鍵路徑計(jì)算Fig.6 The critical path calculation after RCV017VP failure

通過網(wǎng)絡(luò)圖模型計(jì)算可以看出，RCV017VP未失效計(jì)算的計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間為660 h，RCV017失效導(dǎo)致一回路氧化運(yùn)行節(jié)點(diǎn)延長32 h 后，計(jì)算的計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間為685 h。由此，RCV017VP單一設(shè)備失效將導(dǎo)致關(guān)鍵路徑延長24 h 以上，故從計(jì)劃停運(yùn)角度分析RCV017VP 可用率等級為A1 級。表4 為RCV017VP 可用率分析過程。

表4 RCV017VP 在一回路氧化運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的可用率分級分析Table 4 The grading analysis of the availability of RCV017VP oxidation operation nodes in the primary loop

所有設(shè)備失效均會產(chǎn)生以上后果，只是造成該后果的可能性與程度不同，可以將每個(gè)設(shè)備的每種不可用后果，按照發(fā)生可能性按照上圖的區(qū)域劃分可以明確各個(gè)設(shè)備不同不可用后果的可用率等級，然后按照其中的最高可用率等級規(guī)定該設(shè)備的可用率等級。

綜上，根據(jù)對核電廠可用率影響分析，按照可用率分級劃分依據(jù)，核電廠物項(xiàng)對核電廠可用率影響的重要程度劃分為四個(gè)等級：A1級，A2 級，A3 級，NA 級。相應(yīng)的分級原則如表5 所示。

表5 設(shè)備可用率分級原則Table 5 The grading principle of equipment availability

續(xù)表

4 技術(shù)管理要求

對核電廠設(shè)備采用可用率分級后，根據(jù)可用率分級的不同，各個(gè)設(shè)備應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)維和質(zhì)保等各個(gè)方面采取相關(guān)措施提高設(shè)備可用性。

（1）設(shè)備設(shè)計(jì)、制造方面

對于有可用率分級要求的設(shè)備，需要在設(shè)計(jì)階段對這些設(shè)備進(jìn)行老化機(jī)理分析，預(yù)防性維修策略的制定，故障模式與影響分析，提交運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)報(bào)告等設(shè)計(jì)優(yōu)化保證設(shè)備可用率。

（2）設(shè)備運(yùn)維方面

對于有可用率分級要求的設(shè)備，需要在運(yùn)維階段對應(yīng)執(zhí)行如下的管理要求：

1）對設(shè)備執(zhí)行定期巡檢，由核電廠確定這些設(shè)備的巡檢頻度及巡檢準(zhǔn)則；

2）對設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行性能監(jiān)測和監(jiān)督；

3）執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境評價(jià)；

4）對設(shè)備制定預(yù)防性維修計(jì)劃，由核電廠確定這些設(shè)備預(yù)防性維修的頻度；

5）必要時(shí)，對設(shè)備制定備品備件管理計(jì)劃。

6）采集設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)；

7）進(jìn)行健康評價(jià)與老化管理。

（3）設(shè)備質(zhì)保方面

設(shè)備的質(zhì)量保證分級應(yīng)綜合考慮核安全分級和可用率分級來確定。在設(shè)備的質(zhì)量保證等級確定后，應(yīng)遵循相應(yīng)等級的質(zhì)量保證要求開展各領(lǐng)域的質(zhì)?；顒?。基于可用率分級設(shè)備確定的質(zhì)保分級，還應(yīng)考慮設(shè)計(jì)、采購、制造、施工、運(yùn)行各領(lǐng)域的成熟性、活動復(fù)雜性、可達(dá)性以及其他因素：

1）服務(wù)和活動在運(yùn)行上的重要性；

2）所涉及領(lǐng)域（設(shè)計(jì)、采購、制造、建造、調(diào)試、運(yùn)行和管理）的成熟性；

3）所涉及領(lǐng)域的復(fù)雜性；

4）質(zhì)量史；

5）標(biāo)準(zhǔn)化程度。

設(shè)計(jì)、采購、制造、施工的責(zé)任方，參考設(shè)備的可用率重要質(zhì)量保證等級，可依據(jù)活動成熟性、復(fù)雜性、維護(hù)/維修/檢測/測試可達(dá)性、配置永久性、標(biāo)準(zhǔn)化程度等因素，調(diào)整其可用率重要質(zhì)量保證等級。

設(shè)備的質(zhì)量保證分級應(yīng)與核安全分級和可用率分級相適應(yīng)。安全重要設(shè)備根據(jù)相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)確定其核質(zhì)量保證分級：質(zhì)量保證1 級（QA1）、質(zhì)量保證2 級（QA2）、質(zhì)量保證3 級（QA3）。若安全重要設(shè)備同時(shí)還屬于可用率重要設(shè)備，則還應(yīng)附加適用可用率重要質(zhì)量保證要求。對于非安全重要物項(xiàng)，其質(zhì)量保證等級根據(jù)可用率等級劃分為質(zhì)量保證1 級（QR1）、質(zhì)量保證2 級（QR2）、質(zhì)量保證3 級（QR3）、質(zhì)量保證無級（QNC）。

不同可用率等級設(shè)備的管理要求如表6 所示。

表6 可用率等級對應(yīng)管理要求Table 6 The availability levels corresponding to management requirements

5 結(jié)論

本文首次建立了一套可用率分級體系，通過非計(jì)劃停運(yùn)情況下對系統(tǒng)、設(shè)備進(jìn)行失效模式與影響分析，計(jì)劃停運(yùn)情況下大修關(guān)鍵路徑分析等工作，識別出對可用率影響重要的設(shè)備。再根據(jù)設(shè)備失效對可用率損失嚴(yán)重程度以及可能性將設(shè)備劃分為不同等級，進(jìn)而分別提出不同的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行等領(lǐng)域的管理要求。

設(shè)備可用率分級體系為國內(nèi)首次建立的，從電廠初始設(shè)計(jì)到運(yùn)行管理的全流程的以電廠經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的設(shè)備管理體系。本文采用的分析方法填補(bǔ)了以提高可用率為目標(biāo)的分級方法的空白。

同時(shí)，可用率分級作為安全分級以外的基于電廠經(jīng)濟(jì)性的設(shè)備分級管理體系，是核電廠性能監(jiān)測、預(yù)防性維修實(shí)施、糾正性維修、設(shè)備可靠性改進(jìn)、壽期/老關(guān)管理的基礎(chǔ)。

通過電廠可用率分級，對設(shè)備增加設(shè)計(jì)管理要求，能夠減少電廠非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，從而減少電廠的經(jīng)濟(jì)損失。

“華龍一號”電廠基于國內(nèi)外核電廠的歷史運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，結(jié)合“華龍一號”的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，構(gòu)建了“華龍一號”機(jī)組可用率分析模型，從非計(jì)劃停運(yùn)和各類型計(jì)劃停運(yùn)兩方面分析識別了可用率影響因素，分析論證了“華龍一號”設(shè)計(jì)可靠性和運(yùn)行可用率水平，并優(yōu)化完善了核電廠設(shè)計(jì)。通過可用率分級以及其他優(yōu)化方式，電廠的可用率指標(biāo)目標(biāo)值可達(dá)91%，達(dá)到了國際先進(jìn)水平，從經(jīng)濟(jì)性上提高了“華龍一號”的競爭力，為“華龍一號”在國際市場上推廣提供了充分的支持。

本方法可應(yīng)用于在建及后續(xù)建設(shè)的“華龍一號”項(xiàng)目，為電廠的安全高效運(yùn)行提供了有利的技術(shù)支撐。本文提出的分析方法同樣也可以用于其他堆型的設(shè)備可用率分級管理，進(jìn)一步提升核電廠設(shè)備可靠性水平。