趙寧濤

（大亞灣核電運營管理有限責(zé)任公司，廣東深圳 518124）

1 引言

核電站利用核反應(yīng)產(chǎn)生的核能進(jìn)行發(fā)電， 雖然核電站發(fā)電效果較傳統(tǒng)火力發(fā)電、清潔能源發(fā)電較好，但是核電站發(fā)電的安全性也是影響其大范圍應(yīng)用的主要因素之一[1]。核電站核設(shè)備需要定期維護(hù)保養(yǎng)，不僅是為了保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，更是對核能發(fā)電安全的檢查。 設(shè)備維護(hù)流程優(yōu)化的研究主要是從預(yù)防性和全局檢修兩個方面著手。 本文對核電站核設(shè)備維護(hù)工作流程進(jìn)行研究優(yōu)化，并對流程優(yōu)化效果進(jìn)行驗證。

2 核電站核設(shè)備維護(hù)流程問題分析

當(dāng)前核電站核設(shè)備維護(hù)工作流程主要存在以下問題。

1）設(shè)備維護(hù)效率低。 從通知單提出到工單準(zhǔn)備、校核、計劃安排、現(xiàn)場執(zhí)行，中間需要經(jīng)過的環(huán)節(jié)很多，缺陷存活時間長，效率低。

2）設(shè)備維護(hù)效果未達(dá)到預(yù)期。 設(shè)備缺陷存在反復(fù)出現(xiàn)的情況，或同類型缺陷未根治。 反映出預(yù)防性維修大綱策略制定不合理或缺陷信息管理、原因分析不到位，導(dǎo)致影響維護(hù)效果[2]。

3 設(shè)備維護(hù)工作流程優(yōu)化

3.1 核電設(shè)備狀態(tài)定量分析

為更好地對核電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)， 需要避免依據(jù)人工經(jīng)驗判斷設(shè)備狀態(tài)。 因此，進(jìn)行設(shè)備維護(hù)工作時，首先應(yīng)計算如下設(shè)備狀態(tài)定量指標(biāo)。 核電設(shè)備的可靠度由其內(nèi)部的各個部件壽命統(tǒng)計數(shù)據(jù)決定。 其中，設(shè)備工作時間經(jīng)驗函數(shù)與核設(shè)備可靠度函數(shù)之間的關(guān)系如下：

式中，R（t）為設(shè)備的可靠度函數(shù)；J（t）為設(shè)備部件工作時間經(jīng)驗函數(shù)；s（t）為運轉(zhuǎn)至?xí)r刻停止的部件試樣數(shù)；b（t）為運轉(zhuǎn)至t時刻不停止的部件試樣數(shù)。 根據(jù)核設(shè)備在維護(hù)前的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以得到該設(shè)備的可靠度，確定設(shè)備的最佳檢修期[3]。

核電設(shè)備失效率η（t）與其內(nèi)部部件有效工作時間相關(guān)，關(guān)系式如下：

式中，n（t）為時間Δt內(nèi)失效的部件數(shù)；N為核設(shè)備中的部件總數(shù)；ti為設(shè)備部件失效的總時長。 由上述計算得到核設(shè)備的失效率，可以確定其維護(hù)優(yōu)先級。

核電設(shè)備不能超負(fù)荷也不能低于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷運行， 其等效運行時長可以用于確定設(shè)備的定期維護(hù)間隔。 核設(shè)備等效運行時長Td計算公式如下：

式中，Tra為核設(shè)備實際的運行時間；k為設(shè)備的運行啟動次數(shù)；Ti為當(dāng)次運行啟動設(shè)備運轉(zhuǎn)時間。

設(shè)備維護(hù)工作優(yōu)先級除了根據(jù)設(shè)備自身的狀態(tài)、 設(shè)備安全等級等確定，還需要考慮設(shè)備維護(hù)經(jīng)濟(jì)性。 核設(shè)備大型維護(hù)時，設(shè)備維護(hù)的成本會增加，而且設(shè)備停機會造成核電站發(fā)電量降低，減少了發(fā)電收益。 但是設(shè)備經(jīng)過大型維護(hù)保養(yǎng)后設(shè)備的性能提升，發(fā)電量增加提升經(jīng)濟(jì)效益。 核電設(shè)備維護(hù)的經(jīng)濟(jì)效益E計算公式如下：

式中，F(xiàn)（x）為設(shè)備大型檢修后，設(shè)備運轉(zhuǎn)發(fā)電的單位增長量函數(shù)；Cw為對核設(shè)備停機維護(hù)時的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)以上設(shè)備狀態(tài)定量指標(biāo)，評定設(shè)備維護(hù)的優(yōu)先級。

3.2 調(diào)整設(shè)備維護(hù)人員隊伍

對核電站整體組織機構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，明確核設(shè)備運維責(zé)任。調(diào)整設(shè)備維護(hù)人員隊伍組成，以設(shè)備工程師為核心，建立具有明顯年齡、經(jīng)驗層次的設(shè)備維護(hù)分隊。 明確維護(hù)人員隊伍的工作分工，應(yīng)該根據(jù)設(shè)備類型、設(shè)備所處生產(chǎn)環(huán)節(jié)，將所有的維護(hù)人員分配至設(shè)備維護(hù)的各個工作流程。 合理調(diào)配維護(hù)人力，提升維護(hù)工作開展效率。

3.3 設(shè)備信息融合與集成管理

在已經(jīng)建成的核設(shè)備運行監(jiān)控自動化體系基礎(chǔ)上， 形成設(shè)備運行監(jiān)管平臺。 將所有的設(shè)備維護(hù)信息統(tǒng)一集成至信息平臺中， 將設(shè)備信息融合， 以便于在檢修過程中識別設(shè)備異常。 結(jié)合上文提出的設(shè)備狀態(tài)定量分析指標(biāo)， 利用證據(jù)（Dempster-Shafer，D-S）理論對自動化監(jiān)控信息進(jìn)行融合。 核設(shè)備信息融合評估設(shè)備狀態(tài)框架圖如圖1 所示。

圖1 設(shè)備狀態(tài)信息融合框架

在核設(shè)備狀態(tài)信息平臺中， 所有信息都以統(tǒng)一的格式存儲，并且根據(jù)數(shù)據(jù)間相關(guān)性糾正了錯誤數(shù)據(jù)。 設(shè)備維護(hù)的各個工作流程環(huán)節(jié)都可以從融合信息集成平臺中獲取其上下游環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，形成工作環(huán)節(jié)間的相互監(jiān)督。 利用設(shè)備狀態(tài)信息融合框架的反饋結(jié)果，管理不同維護(hù)流程環(huán)節(jié)設(shè)備狀態(tài)。 根據(jù)不同工作流程中設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)動態(tài)變化，調(diào)整維護(hù)工作順序，優(yōu)化工作環(huán)節(jié)管理。

3.4 建立工作流程優(yōu)先級制度

科學(xué)、 全面的工作流程優(yōu)先級制度能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備維護(hù)工作的一體化控制[4]。根據(jù)設(shè)備狀態(tài)的定量指標(biāo)可以確定設(shè)備間的優(yōu)先級，對于整體設(shè)備維護(hù)工作流程，其優(yōu)先級要由預(yù)防維護(hù)判斷結(jié)果確定。

優(yōu)化后的設(shè)備維護(hù)工作流程圖如圖2 所示。

圖2 優(yōu)化后的設(shè)備維護(hù)流程圖

在申請階段， 有預(yù)防維護(hù)工作判定設(shè)備維護(hù)優(yōu)先級和設(shè)備維護(hù)方式。 根據(jù)設(shè)備維護(hù)的長期規(guī)劃制定設(shè)備的維護(hù)工單。維護(hù)操作時，檢測設(shè)備是否存在缺陷，經(jīng)驗證后，生成維護(hù)工單。 按照工單上標(biāo)注的內(nèi)容，由維修處執(zhí)行設(shè)備維護(hù)操作。 維修質(zhì)量檢驗后，更新工單信息，結(jié)束設(shè)備維護(hù)。 由上述內(nèi)容實現(xiàn)了對核電站設(shè)備維護(hù)工作流程優(yōu)化研究。 優(yōu)化后的流程中結(jié)合對設(shè)備狀態(tài)的定量分析，增強了對設(shè)備維護(hù)工作的管控，有效減少了不必要的環(huán)節(jié)。

4 維護(hù)流程優(yōu)化效果研究

本節(jié)將在實際的核電設(shè)備維護(hù)工作中， 對比優(yōu)化前后的設(shè)備維護(hù)流程是否提升了工作效率與工作質(zhì)量， 從而評價流程優(yōu)化是否實際可行。

4.1 優(yōu)化效果研究內(nèi)容

在某核電站中開展本次研究，隨機選擇20 部核電設(shè)備作為不同維護(hù)工作流程的應(yīng)用對象。 從設(shè)備中按照設(shè)備類型的不同，隨機抽取10 部設(shè)備組成驗證組，剩余為對比組。 驗證組設(shè)備維護(hù)使用優(yōu)化后流程，對比組則使用優(yōu)化前的流程。 對比流程優(yōu)化前后，設(shè)備維護(hù)效率、設(shè)備工單風(fēng)險比例兩個方面，綜合表征優(yōu)化效果。

4.2 優(yōu)化效果分析

分別在對比組和驗證組設(shè)備維護(hù)工作中應(yīng)用優(yōu)化前后的工作流程。 設(shè)備維護(hù)工作流程時間對比結(jié)果見表1。

表1 設(shè)備維護(hù)工作流程時間對比h

分析表1 中的數(shù)據(jù)可知，不同核設(shè)備維護(hù)時，應(yīng)用優(yōu)化前工作流程的維護(hù)時間明顯長于應(yīng)用優(yōu)化后的工作流程。 應(yīng)用優(yōu)化后的流程，核設(shè)備維護(hù)所需時間明顯減少，表明維護(hù)工作效率有所提升。 從表1 中數(shù)據(jù)的平均值來看，優(yōu)化流程前的維護(hù)時間平均為11.13 h，優(yōu)化后平均維護(hù)時間降低至5.72 h，效率提升近50%。

不同維護(hù)流程對于設(shè)備風(fēng)險的評估不同， 圖3 為優(yōu)化前后工作流程中的工單風(fēng)險比例變化情況。

圖3 設(shè)備維護(hù)工單風(fēng)險比例變化

分析圖3 中的曲線變化可知， 流程優(yōu)化前的維護(hù)工單風(fēng)險比例高于優(yōu)化后的流程。 從風(fēng)險控制的角度來講，維護(hù)工作對于風(fēng)險判斷較為模糊，會導(dǎo)致工單風(fēng)險值較低。 提高工單風(fēng)險值，有助于增強工作人員對設(shè)備風(fēng)險的關(guān)注，保證核電站運轉(zhuǎn)安全。

總結(jié)以上的數(shù)據(jù)分析內(nèi)容， 按照本文研究內(nèi)容優(yōu)化后的維護(hù)流程對核電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)， 能夠減少核電站維護(hù)工作損失，提升核電經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到良好的設(shè)備維護(hù)效果。

5 結(jié)語

在核電站投入使用的過程中， 核設(shè)備維護(hù)是發(fā)電站可靠運行的保障，也是減少設(shè)備維修成本的有效途徑。 本文就核電站核設(shè)備維護(hù)工作流程優(yōu)化進(jìn)行了研究。 通過對優(yōu)化前后的維護(hù)流程對比，驗證了本次優(yōu)化能夠簡化工作流程，提升設(shè)備維護(hù)效率。