大亚湾核电站运营技术开发与实践
点击数：7456 次 录入时间：03-04 11:42:34 整理：http://www.55dianzi.com 电工文摘
有关成果已应用于大亚湾核电站第四循环及以后的换料堆芯设计，效果理想，给核电站带来显著经济效益。成果已被国际同行引用。从第四循环开始采用本研究成果后，不再发生堆芯功率象限倾斜超限，不需要降功率运行，两个机组多发电产生的经济效益是非常显著的。由于不再发生堆芯象限功率倾斜超限，消除了核电站的一大安全隐患。
2.3 缩短大修工期的技术开发与实践 核电站换料大修有数千项维修项目，电站普通的大修工期都在40-50天左右，大修工期、大修质量对电站的能力因子损失贡献约为 10%-15%。大亚湾核电站通过对商业通用生产管理软件MAXIMO进行二次开发，形成新的生产管理信息系统COMIS，对大修进行自动化精细管理，研制大修检修项目专用的反应堆控制系统在线试验台和旋启式隔离止回阀在线试验台，大亚湾核电站大修工期较投产初期缩短接近20天，提高能力因子约5%。
（1）生产管理信息系统（COMIS）的开发
计划控制技术是核电站换料大修的核心技术之一。大亚湾核电站对大修计划的控制是通过工作票形式来实现的。电站先后开发了工作票管理系统（WRS）、工作过程管理系统（WPMS），但随着大修管理的提高，原工作票系统已不能满足日益精细化的大修计划控制要求，为此电站按国际最高水准将美国PSDI公司(项目软件与开发公司)的商业通用生产管理软件（MAXIMO）进行了二次开发，使其本地化，成为电站生产管理信息系统（COMIS）。这次开发是MAXIMO软件第一次在核电站的应用，缺乏技术整合经验，开发难度大。大亚湾核电站结合实际情况，进行了大量创造性的开发，特别是风险管理、过程管理等功能模块上引进了大量适用于核电站的先进理念和方法，使得COMIS成为MAXIMO这个世界著名的通用软件在核电站的第一次成功应用，处于国际领先水平。 这一系统基于先进的设备管理理念，拥有庞大的数据库。该系统功能强大，有《工作票管理》、《预防性维护》、《仓储管理》、《设备管理》、《采购管理》、《标准包管理》、《人员管理》、《日历管理》、《资源管理》、《定制管理》《系统设置》、《实用程序》共12个主功能模块、63个子项。COMIS系统共包含预防性维修项目2800项，纠正性维修项目5500项，定期试验4000项，标准隔离指令6700项，标准工作指令18000项，质量计划2000份，工作报告8000份。2000年系统投运后，在大修中，利用其分合票功能，有效的减少了工作许可票的产生，使以往4000多张工作票减少了1/3，大大提高了大修的计划控制水平。
（2）反应堆控制系统在线试验台的研制
大亚湾核电站反应堆控制系统在线试验台采用了Bailey9020组装式仪表，由于缺少有效的检修方法，能够实施的维修活动是在大修过程中对一些重要的板件进行校验，也不管该校验是否必要，而且一次只能对单一模块进行检查。不仅测试方法烦琐，测试手段落后，频繁的插、拔板件也将会减少控制模块的寿命，造成模块接触不良，严重影响机组的安全运行。另外对一些含有时间常数的动态模块，如调节器、滤波器和超前滞后等模块更是缺少有效的检测手段，只能用记录仪来记录响应曲线，再对记录的曲线进行分析和判断，这种校验方法费时费力，附加误差较大。根据法国同类核电站的经验反馈，也有类似的问题。为此，法国电力公司专门组织人力和物力开发用于对反应堆控制系统进行检查和校验的设备，该设备对大亚湾核电站的售价非常高，达450多万元人民币。 电站在没有原始控制通道模型、维修方法和资料的情况下，通过详细的功能分析和控制模块分析，建立了反应堆控制系统各控制通道模型并进行了仿真试验，研制出由数据分析计算机、I/O控制站、信号输出、采集模块组成的反应堆控制系统在线试验台，研制费用为80万人民币。通过在线试验台在不变动原有接线和拔插控制板件的情况下，向控制通道注入模拟信号，同时采集控制通道中各模块的输入输出信号。在线试验台按照数学模型进行控制方案和算法组态，再根据现场模块实测输入计算模块的理论输出，与实测输出对比，查找调节参数是否偏离设计，判断模块响应是否正常，从而一次性完成反应堆控制通道中的所有模块在线检查。
大修中采用控制系统在线试验台后，既提高了大修质量又缩短了大修工期2天。如对于蒸汽旁路排放控制系统（含25个模块）只需要一个小时的试验时间，而采用原有的检测方法则至少需要24小时，且结果不准确。 （3）核级旋启式隔离止回阀在线试验台的研制 大亚湾核电站核级旋启式隔离止回阀因缺乏可靠的在线检修鉴定技术，机组大修后重新启机时常出现阀门内漏，偏离运行技术规范标准，导致机组状态后撤，造成大修工期延误，严重影响了机组的正常营运。由于止回阀对密封要求严格，传统检修中的密封面“蓝油”检验技术已不能满足密封检测要求。 为从根本上解决了此问题，电站研制出此类阀门的在线试验台，精确检测泄漏率，提出了双“O”环四腔室压变密封判断法，设计了双“O”环三侧浮动密封塞和密封塞可调支撑机构，研制出核级旋启式隔离止回阀在线试验台，制定了试验台鉴定试验验收技术标准。在线试验台在2001 年的机组大修中成功应用，解决了核级旋启式隔离止回阀检修后内漏超标的技术难题，避免机组状态后撤导致的潜在经济损失4900万元人民币。
以上三项大修新技术，对国内核电站以及常规电厂的大修过程自动化管理、模拟控制系统在线检测以及阀门试验均有积极的推广应用价值。
2.4 减少非计划停机的技术开发与实践
设备故障和人因失误均会造成机组的非计划停机。为提高设备运行可靠性，大亚湾核电站对国际上新发展的以可靠性为中心的维修分析技术（Reliability-Centered Maintenance,RCM）开展了应用化研究，从管理故障后果方面提高机组运行可靠性。同时在研究成果的基础上，开发了适用于大型核电站的预测性维修专家系统，对机组运行设备的状况进行跟踪监测，预测运行趋势以及可能发生的故障模式。为减少人因失误带来的运行风险，运用概率论方法，开发了能用于实际生产运行风险定量评价的概率风险评估模型（Probabilistic Risk Assessment,PRA）。通过应用RCM和PRA技术，加强设备维修质量管理和运行风险控制，电站非计划停机次数已由每年平均5次降低至1次以下。
（1）以设备可靠性为中心的维修技术的研究与应用（新型维修概念和技术，大大提高维修的准确性）
以可靠性为中心的维修（Reliability-Centered Maintenance,RCM）技术理论是以管理设备故障影响和后果为基础的维修分析理论，区别于传统的以设备运行时间为基础的定期解体维修理论。90 年代才逐渐应用于工业发达国家生产设备的维修领域。美国核电站正是由于应用了RCM分析技术，其可用率才有了大幅提升。 RCM分析技术主要的难点在于此维修分析技术首先需要熟知设备的功能和性能，需要多领域的专家支持进行系统分析，分析过程复杂，缺乏统一的标准。将分析结果应用于维修活动，涉及到维修体系的大量调整。工作量因系统复杂性而大幅增加。所以国内RCM的理论研究较多，但真正将此理论转化成技术成功应用于生产企业的不多。 大亚湾核电站的主要系统有230多个，设备近万余项，采用传统的周期性维修方法不仅耗费巨大，平均每年大修的费用超过千万，而且还常因设备解体检查再投运后故障多，使机组运行可靠性下降。要全面地应用RCM分析技术，在技术难度和工作量上都是一个浩大的工程。大亚湾核电站在RCM通用的分析逻辑基础上，增加了多个判据，如单一、多重故障导致机组非计划停运的判据，导致安全功能设备不可用的判据，开发出适合核电厂的RCM分析技术。制订了复杂设备系统的RCM技术分析标准步骤：分析系统设备的功能和性能标准、分析功能失效模式、分析故障影响和故障后果、利用决策树确定所采用的维修类型和频度、分析成果审查形成维修导则。
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