一种预防核电机组关键敏感设备失效的方法与流程

本发明属于设备管理技术领域，具体涉及一种预防核电机组关键敏感设备失效的方法。

背景技术：

作为清洁能源，核电在国家能源结构所占的比例越来越高。据不完全统计，截止2018年5月，国内带核运行机组40座、在建机组16座。根据haf103《核动力厂运行安全规定》和had103/06《核动力厂营运单位的组织和安全运行管理》相关章节规定，“安全第一”既是公众对核电营运单位的要求，同时也是核电营运单位对公众的承诺。

核电机组工艺系统复杂、设备众多。以某700mw核电单机组为例，有主辅系统200多个，涉及设备近8万台。为便于生产管理及维修资源的合理分配和优化利用，确保对核电机组安全稳定经济运行产生重要影响的系统、设备得到充分重视，营运单位现普遍对设备实行分级管理，其中将“单个设备故障即可导致电站停堆、停机、降功率、功率大幅度波动的设备”定义为关键敏感设备(singlepointvulnerability，简称spv设备)。“spv设备是核电机组中最重要的设备”已成为营运单位人员的共识，但就如何开展spv设备管理，尤其在预防spv设备失效方面缺少相对系统、科学的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种预防核电机组关键敏感设备失效的方法，保障核电机组运行的可靠性与安全性。

实现本发明的技术方案：一种预防核电机组关键敏感设备失效的方法，其步骤如下：

1.步骤一：spv设备识别；

2.步骤二：敏感部件识别，包括如下步骤：

第一步：收集spv设备的控制逻辑图、设备接线图、机械结构图和辅助系统流程图、停堆停机控制原理图、本营运单位历史停堆停机及功率波动事件、外部经验反馈，外部停堆停机事件分析报告、设备材料清单、运行文件、psa分析结果相关资料；

第二步：用故障树分析法识别：确定停堆、汽轮机停机、发电机停机、变压器跳闸、主泵跳闸顶事件，列出导致顶事件发生的脱扣信号，包括误动作、误信号导致的脱扣，分析这些脱扣信号产生的原因，直到找到可更换的最小部件单元；

第三步：识别大型设备敏感部件；

第四步：识别逻辑控制系统敏感部件；

(1)把系统分成输入、处理和输出三部分，输入一般按信号与处理部分的接线端子为界，处理一般按卡件为边界，输出一般以执行机构和系统的接线端子为界；

(2)输出部分的分析，考虑以下因素：被控设备的操作和响应要求，执行机构的性能影响；

(3)处理部分的分析，考虑以下因素：设计准则的符合性、信号的内部扩展性、设备或电源的共用性、处理部分的供电多样化和结构特殊性、设备失电状态、整体/局部冗余性、冗余/切换方式，手/自动切换功能的差异及多重信息提示、操作员承担的调节和控制工作；

(4)输入部分的分析，考虑以下因素：信号设计标准、信号电源和处理单元电源的一致性、变送器的可隔离性、变送器信号取样管线的共用性、高温/高压/腐蚀性介质对信号测量的影响性、取样管线泄漏对信号的影响性、信号的内部扩展性、信号的隔离性；

(5)工艺边界，作为与机械spv分析判断的入口：测量介质的高温/高压/强辐射/强腐蚀性、管线泄漏对工艺系统的影响性、工艺边界泄漏/泵组失效/阀门故障带来的仪表响应。

3.步骤三：环节策略分析包括如下步骤：

第一步：以设备级spv为对象收集资料，包括近两年来的spv设备的维修历史，设备状态监督历史，内外经验反馈、停堆停机事件、设计变更及已识别的老化和过时问题，对spv设备及所含敏感部件进行缓解策略分析，类型相同、运行条件相近的设备可以作批量分析；

第二步：对以下四个方面进行缓解策略分析：

(1)运行缓解：关注系统或设备的运行，采取改变运行方式、运行隔离管理、附加的运行干预行动手段；

(2)维修缓解：审查确认spv设备识别的所有潜在的故障模式都已经过评估，并核实预防性维修大纲中建立了相应的缓解任务；

(3)隔离缓解：现场设置实体隔离，包括将电仪控制柜门和房间门上锁的方式；

(4)技术缓解：根据已识别的失效或降级机理，审查性能监测方案的改进性，包括状态监测和预测性维修、定期试验、运行巡检、维修人员和设备工程师巡检、修前记录。

4.步骤四：制定纠正行动。

5.步骤五：spv日常管理，包括如下步骤：技术管理步骤，运行管理步骤，维修管理步骤；工作控制步骤；备件采购和仓储管理步骤。

技术管理步骤，包括：营运单位编制spv设备清单，每台spv设备设立专门的技术负责人，进行预防性维修，关注spv设备的关键文件，spv设备的材料清单正确，识别并纠正老化和过时的问题，对spv设备进行定期巡检和性能评价，在永久变更和临时变更流程中明确要求各专业和部门严格审查spv设备的增加情况，spv设备的预防性维修超期须经过严格的技术审查和批准。

运行管理步骤，包括：日常巡检中重点关注spv设备的性能和状态，在值班日志中记录对spv设备可运行性的任何威胁并作好交接，当spv设备出现不利趋势时制定运行风险缓解措施，检查从维修或变更状态重新投入运行的spv设备。

维修管理步骤，包括：建立spv设备维修负责人制度，spv设备维修负责人须经专项授权，对spv维修开展定期巡检，编制spv设备专用规程，对spv设备维修工作进行详细的风险识别和分析，备件使用前进行完好性和功能性检查，修后试验验证维修质量，使用防人因失误工具，记录设备修修前状态。

工作控制步骤，包括：在工作管理系统中识别对spv设备所开展的活动，优先安排spv设备的缺陷维修和预防性维修工作，在工作准备、计划排程、工作实施各环节对风险进行识别和控制。

备件采购和仓储管理步骤，包括：对于spv设备备件进行严格的验收检查，制定严格的供应商准入门槛，定期开展资质审查，制定和执行spv设备备件的贮存条件、保存期限和保养计划要求，备件管理数据库中和备件实体上有明显的“spv”标识，确保备件库存量满足预防性维修和消缺的需要，优先解决spv设备备件断供问题。

6.步骤六spv设备标识，包括如下步骤：

第一步：在spv设备工作包上增加spv水印标识；

第二步：对人员可接近的spv设备或部件进行现场标识或保护；

(1)能在设备上标识的，则直接在设备上进行标识；

(2)不能在设备上标识，可对设备所在区域进行标识；

(3)继保间、棒控间、反应堆保护柜、发电机保护、变压器保护、汽轮机保护、过程仪表控制机柜、重要电源系统、开关站设备保护系统等spv设备较密集的场所，应在机柜门和房间门上设置spv区域标识，如现场条件许可也应该在设备上设置spv标识。

本发明的有益效果在于：基于核电机组营运特点和经验，就预防关键敏感设备失效提供了一种系统、科学的方法。通过本发明，能够使营运单位人员尽早建立起“关键设备故障零容忍”的管理理念，在日常工作中保守决策，集中技术、运行和维修领域资源，采取积极的预防性维修策略，制定并应用有效的维修措施来预防关键敏感设备发生非预期故障，切实保障核电机组运行的可靠性与安全性。

附图说明

图1是一种预防核电机组关键敏感设备失效的方法流程图。

图2是本发明的关键敏感设备标牌样式图。

图3是本发明的关键敏感区域标牌样式图。

图4是本发明的关键敏感区域地面警示条样式图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种预防核电机组关键敏感设备失效的方法做进一步说明。

如图1所示，一种预防核电机组关键敏感设备失效的方法，包括如下步骤：

第一步：spv设备识别。

发生单一设备故障将产生下列任意一项后果的，即为spv设备：

1.引起自动或手动停堆、停机。

2.引起大的功率扰动，幅度≧10％fp。

3.要求在7天及以内修复，否则进入运行限制条件要求的降模式，或运行限制条件有降模式要求，而设备不可在线修复。

4.无法在线对其进行检修，且该设备的故障使得机组无法保持长期稳定运行。

第二步：识别敏感部件。

1.收集以下资料：

1)spv设备的控制逻辑图、设备接线图。

2)spv设备的机械结构图和辅助系统流程图。

3)停堆停机控制原理图。

4)本营运单位历史停堆停机及功率波动事件。

5)利用外部经验反馈，尤其是同类型机组经验反馈。

6)外部停堆停机事件分析报告。

7)设备材料清单。

8)运行文件、psa分析结果相关资料。

2.用故障树分析法识别：确定停堆、汽轮机停机、发电机停机、变压器跳闸、主泵跳闸顶事件，列出导致顶事件发生的脱扣信号，包括误动作、误信号导致的脱扣，分析这些脱扣信号产生的原因，并层层深入分析，直至找到可更换的最小部件单元。双重及多重故障导致顶事件发生的情况不在spv范围。

3.大型设备敏感部件识别：主泵、汽轮机、主变等大型设备，除了逻辑信号导致其跳闸以外，其本体及辅助系统的失效亦会导致其故障，其本体敏感部件识别方法有：

1)根据该类型设备的故障模式及影响分析结果，结合内外部经验反馈，找出导致该设备故障的敏感部件。

2)从该设备的辅助系统图纸上找出导致该设备故障的敏感子设备。

4.逻辑控制系统敏感部件识别：逻辑控制系统包括停堆/停机逻辑、控制/调节系统和重大设备保护、重要电源系统等，控制系统的敏感部件识别是spv管理的重点。根据分析内容及技术资料定义系统的边界，可以通过编制简化的逻辑功能图，直观地反应系统的组成和执行功能。

1)把系统分成输入、处理和输出三部分，每部分可继续划分功能块。输入一般按信号与处理部分的接线端子为界，处理一般按卡件为边界，输出一般以执行机构和系统的接线端子为界。

2)输出部分的分析，考虑以下因素：被控设备的操作和响应要求，执行机构的性能影响。标识驱动或联锁输出信号的功能和接口，纳入控制系统功能和重大设备保护分析的范围。对于相对简单的对象，可召集多专业人员协同直接确认是否为spv设备。

3)处理部分的分析，考虑以下因素：设计准则的符合性、信号的内部扩展性、设备或电源的共用性、处理部分的供电多样化和结构特殊性、设备失电状态、整体/局部冗余性、冗余/切换方式，同时还需要考虑手/自动切换功能的差异及多重信息提示、操作员承担的调节和控制工作。

4)输入部分的分析，考虑以下因素：信号设计标准、信号电源和处理单元电源的一致性、变送器的可隔离性、变送器信号取样管线的共用性、高温/高压/腐蚀性介质对信号测量的影响性、取样管线泄漏对信号的影响性、信号的内部扩展性、信号的隔离性。

5)扩展到信号的来源--工艺边界，作为与机械spv分析判断的入口：测量介质的高温/高压/强辐射/强腐蚀性、管线泄漏对工艺系统的影响性、工艺边界泄漏/泵组失效/阀门故障带来的仪表响应。

第三步：环节策略分析。

以设备级spv为对象，对spv设备及所含敏感部件进行缓解策略分析。类型相同、运行条件相近的设备可以作批量分析。spv设备缓解策略分析前，先收集相关文件资料，包括近两年来的spv设备的维修历史，设备状态监督历史，内外经验反馈、停堆停机事件、设计变更及已识别的老化和过时问题等，并进行以下四个领域的分析：

1.运行缓解：运行缓解策略重点关注系统或设备的运行。通过改变运行方式、运行/行政隔离管理、附加的运行干预行动等手段减少spv设备故障的风险或缓解spv故障的后果。

2.维修缓解：重点关注spv设备的预防性维修策略和维修规程改进。审查确认spv设备识别的所有潜在的故障模式都已经过评估并核实预防性维修大纲中是否已根据需要建立了相应的缓解任务。按照以下步骤进行制定维修缓解措施：

1)根据已识别的失效、老化或降级机理，结合内外部经验反馈，审查预防性维修的可优化性。开展预防性维修优化工作时，应审查供应商手册、行业标准规范等预防性维修基准文件，以确认优化的恰当性。

2)审查维修任务建立了标准的维修后试验内容和验收准则，确认满足维修质量的验证要求。

3)审查维修规程的详尽性和准确性。维修规程中，力矩、公差以及验收准则的要求应具体、明确，关键工序应被识别并予以风险提示和防范措施，并在质量计划中设置见证点加以控制。

3.隔离缓解：通过现场设置实体隔离，防止spv设备被人员误碰、蒸汽等高温环境或流体泄漏造成的误喷淋及可能的飞射物造成的非预期动作等。这需要通过对spv设备现场实际状况的巡查来确定实体隔离的必要性和可行性。实体隔离应尽量在现有设施上实施，包括将电仪控制柜门和房间门上锁的方式，如果要增加额外实体隔离设施，应通过设计变更流程进行评估，以避免增加的设施对设备产生不利影响。

4.技术缓解：根据已识别的失效或降级机理，审查性能监测方案的改进性，包括状态监测和预测性维修、定期试验、运行巡检、维修人员和设备工程师巡检、修前记录。如果spv风险未能通过其它缓解措施有效缓解或如果能够通过一种经济、可行的设计变更永久消除spv风险，则考虑设计变更。

第四步：制定纠正行动。

根据缓解策略分析结果制定相应的纠正行动，经审查、批准后纳入状态报告系统进行跟踪管理。

第五步：spv日常管理。

除了执行spv设备的缓解或消除策略外，必须加强日常管理以减少spv设备的失效风险。spv设备的日常管理要求涉及到技术、运行、维修、工作控制、采购与仓贮、大修、经验反馈等领域，须在相关领域的管理程序进行落实。在公司年度预算、人力资源需求、设计变更优先级等资源需求方面，spv设备的相关的管理活动有优先投入权，以消除和减少spv失效风险。具体包括以下管理要求：

1.技术管理步骤

1)营运单位编制spv设备清单，纳入生产文件系统管理。spv设备清单的调整须经技术主管经理批准，且相关调整须及时更新、反馈到相关文件、系统中。

2)针对每台spv设备设立专门的技术负责人-设备工程师。

3)建立健全的预防性维修策略：确保spv设备所有的失效模式均有相应的预防性维修活动予以预防，通过对设备修前状态的跟踪评价和趋势分析来持续改进维修策略。

4)确保spv设备的关键文件完整、及时更新和容易获得。

5)确保spv设备的材料清单正确。

6)确保老化和过时的问题能够识别并纠正。

7)对spv设备进行定期巡检和性能评价。

8)在永久变更和临时变更流程中明确要求各专业和部门严格审查是否增加了新的spv设备，避免新增spv设备。

9)spv设备的预防性维修超期须经过严格的技术审查和批准。

10)严格分析spv设备故障原因以防止类似事件重复发生。

2.运行管理步骤

1)在日常巡检中重点关注spv设备的性能和状态。

2)对spv设备可运行性的任何威胁，应在值班日志中记录并作好交接。

3)当spv设备出现不利趋势时，制定运行风险缓解措施。发现spv设备出现严重降级趋势时应通过运行决策流程进行评估和控制。

4)在spv设备从维修或变更状态重新投入运行时，应进行严格的检查。

3.维修管理步骤

1)建立spv设备维修负责人制度，spv设备维修负责人须经专项授权。

2)对spv维修开展定期巡检。

3)编制spv设备专用规程。

4)对spv设备维修工作进行详细的风险识别和分析，准备应对措施，必要时进行演练。

5)备件使用前须进行完好性和功能性检查。

6)必须安排合适的修后试验验证维修质量达到要求。设备工程师须对维修过程进行监督并填写监督单，监督单作为设备历史记录归档保存。

7)正确使用防人因失误工具，不发生人因导致设备损坏。

8)记录设备修修前状态以支持维修策略改进。

4.工作控制步骤

1)在工作管理系统中能够清晰识别对spv设备所开展的活动。

2)优先安排spv设备的缺陷维修和预防性维修工作。

3)在工作准备、计划排程、工作实施各环节对风险进行识别和控制，慎重调整spv设备的工作计划。

5.备件采购和仓储管理步骤

1)对于spv设备备件进行严格的验收检查，必要时进行源地验收、驻厂监造或送第三方检测。

2)制定严格的供应商准入门槛，进行严格的监管、定期开展资质审查。

3)制定和执行spv设备备件的贮存条件、保存期限和保养计划要求。

4)备件管理数据库中和备件实体上须有明显的“spv”标识。

5)确保备件库存量满足预防性维修和消缺的需要。

6)优先解决spv设备备件断供问题。

6.spv设备标识

1)在spv设备工作包上增加spv水印标识，提醒工作人员注意。

2)为提高工作人员警觉性，防止误动误碰等导致设备非预期动作，对人员可接近的spv设备或部件进行现场标识或保护。

(a)能在设备上标识的，则直接在设备上进行标识。采用如图2所示设备标牌，红底白字。

(b)不能在设备上标识，可对设备所在区域进行标识。采用如图3所示区域标牌，红底白字；或采用如图4所示地面警示条，黄红相间底、红底处白字。

(c)继保间、棒控间、反应堆保护柜、发电机保护、变压器保护、汽轮机保护、过程仪表控制机柜、重要电源系统、开关站设备保护系统等spv设备较密集的场所，应在机柜门和房间门上设置spv区域标识，如现场条件许可也应该在设备上设置spv标识。

(d)spv标识应设置在容易看到的部位，并尽量与设备标识相邻。spv敏感部件如远离spv设备。