核电站主线计划编制过程分析及优化

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  摘 要:当今,随着2011年日本福岛核电站核事故的发生,世界核电的发展越发趋向于保证核安全。某核电站有着“90-30-00”的远景规划,其中“30”是指实现大修工期控制在30天内的管理目标。现在某核电站的两台机组自商运以来成功实施了十余次次大修,围绕“30”目标,从大修计划编制过程研究出发,结合电站自身的大修优化实践,提出大修工期优化方面的建议和改进措施,为进一步的推动大修工期的缩短提供依据。
  关键词:大修检修窗口 关键路径 工期优化 建议和改进措施
  中图分类号:F426 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)06(a)-0206-02当今,随着2011年日本福岛核电站核事故的发生,世界核电的发展越发趋向于保证核安全。那么在安全的前提下,提高核电站的经济效益就取决于电站的能力因子,而提高能力因子就必须提高大修管理水平,大修的质量将直接影响到电站机组的安全性和经济性。
  大修工期的优化与缩短是目前世界各核电站所追求的目标,而这一切的优化都要从大修的源头—计划编制开始。
  1 核电站大修计划简介
  一般大修计划分为以下的三级实施控制。
  1.1 一级计划(里程碑节点计划)
  大修总工期来自于各个检修里程碑窗口之和,里程碑节点计划是大的框架计划,它给出了大修关键工作窗口起始点。
  1.2 二级计划(关键路径计划)
  关键路径计划主要给出大修重大项目、潜在影响大修的工作,大修中各个检修时间窗口起始点、大修各项工作间的逻辑关系、为大修三级计划的编制确定相应的窗口。
  1.3 三级计划(主线计划和项目计划)
  大修三级计划根据大修二级计划进行编制。大修三级计划主要包括大修主线计划和大修项目计划。
  大修主线计划目的是让计划的执行部门清楚、迅速地了解到本部门即将要开始的工作,同时对逻辑关联很强的主要大修工作给出前后关系限制,是指导具体大修工作执行时间窗口的总体性计划。
  2 大修计划的编制过程及分析
  某核电站年度大修关键路径分为12个检修里程碑窗口:M0解列、M1进入正常冷停堆、M2进入维修冷停堆、M3反应堆开盖结束、M4堆芯倒料开始、M5堆芯倒料结束、M6反应堆扣盖结束、M7离开维修冷停堆、M8离开正常冷停堆、M9进入热态、M10临界、M11并网。
  所谓关键路径,其定义是:“是计划项目中的最长的路径,即使有很小的变动也可能影响整个大修计划的完成时间”。按照此定义,我们在编制大修主线计划时,一般参照反应堆的进度为关键路径。
  2.1 M0:解列-M1:进入正常冷停堆
  此阶段是大修开始阶段,主要为机组冷却的运行操作,包括机组将功率前的其它准备。运行人员严格按照运行规程的要求来执行操作。计划编制过程中,计划人员通过分析以往大修的执行情况,结合运行部门的运行操作单,来编排该阶段的计划。
  2.2 M1:进入正常冷停堆-M2:进入维修冷停堆
  大修从此阶段起由维修部门接手,开始涉及到反应堆的拆卸工作,各个核电站的堆型结构不同,开堆的方式亦各不相同。某核电站采用的是压水堆型的核电站,由于其结构的特殊性,无法一体化吊装。
  当一回路通过主泵及余热导出将温度降至达到70 ℃,进入正常冷停堆,此时二回路充水冷却蒸汽发生器使其集流管顶部温度低于45 ℃,停运最后2台主泵,控制棒驱动机构断电,开始压力容器开盖前的准备工作。
  此时主要关键路径是:(1)拆卸冷却控制棒驱动机构的冷却风机。(2)拆除上部组件横梁。(3)拆除堆内传感器系统上的保护装置。(4)解除3个驱动机构的密封面进入维修冷停堆。
  分析:此阶段的关键路径编辑要根据维修部门的实际工时来进行统计分析,为此需要合理安排计划顺序。
  优化及建议措施:(1)对冷却控制棒驱动机构的冷却风机的风管进行技改,将铆钉式连接方式改为搭扣式连接方式,缩短拆卸和安装时间。(2)运行人员熟悉机组冷却操作规程,提前做好在线准备,无缝衔接。
  2.3 M2:进入维修冷停堆-M3:反应堆开盖结束
  此阶段主要关键路径是:(1)排反应堆液位至主结合面以下。(2)解除其余控制棒驱动机构密封。(3)驱动杆和控制棒组件脱钩。(4)拆除保护钢结构。(5)温度与中子测量通道接管和探头解除密封。(6)上部组件保温层的拆卸。(7)螺栓拉伸机安装在压力容器顶盖螺栓拉伸机安装在压力容器顶盖上解除密封。(8)从反应堆上拆除上部组件,并吊至到上部组件检查井。
  分析:从该阶段反应堆检修工作开始频繁使用大型环吊,检修场地布置工作工作量加大,与此同时其他主要设备的检修工作也在此时开始铺开,因此在计划编制时要注意各个项目的先后顺序、前后逻辑关系,要合理的安排环吊的使用。
  优化及建议措施:(1)一回路氮气吹扫方式优化。(2)反应堆主螺栓拉伸机改造。
  2.4 M3:反应堆开盖结束-M4:堆芯倒料开始
  此阶段主要关键路径是:(1)从上部组件上拆下横梁并安装在保护管组件运输平台上。(2)把保护管组件运输平台安装到保护管组件之上,并拆除人员过桥。(3)将保护管组件从堆芯吊至保护管组件检查井,吊运过程中同步升降水位。(4)反应堆上方调试换料机5堆芯卸料先决条件检查。
  分析:该窗口主要是吊出保护管组件,进行堆芯倒料前的准备工作。环吊使用情况与前一阶段类似,都是频繁使用,场地内需要有经验的现场协调人员协调好环吊的使用,计划编制时要对工序安排更合理,尽量不要出现穿插使用环吊的现象。
  优化及建议措施:(1)论证保护管组件干式吊装可行性。(2)已取消压力容器内安装换料监测系统,节省关键时间。   2.5 M4:堆芯倒料开始-M5:堆芯倒料结束
  关键路径:(1)控制棒配插。(2)燃料组件倒换及变形检查。(3)堆芯装载正确性检查和堆芯异物检查。
  分析:该窗口主要是倒料工作,由换料机完成,工作步骤固定,主要取决于换料机的可靠性和换料机工作杆速度。换料的方式一般有2种:“全进全出”和“堆芯倒料”。(1)“全进全出”一般是4年全面大修时会采取或者堆芯组件出现问题需要进行排查时使用。(2)“堆芯倒料”一般情况是将需倒换的燃料棒及控制棒启吊至乏燃料水池后,在乏燃料水池进行配插换料。
  优化及建议措施:结合大修换料模式和燃料组件的结构改进,分析研究换料机操作流程和运行速度优化(需进行控制系统改造)。
  2.6 M5:堆芯倒料结束-M6:反应堆扣盖结束
  关键路径:(1)安装靠乏燃料水池侧的水闸门,并密封。(2)反应堆竖井排水至主结合面下300 mm。(3)安装靠堆芯侧的水闸门,并密封。(4)测量吊篮在堆芯中的位置。(5)回盖压力容器工艺盖板。(6)压力容器主结合面及其螺纹孔的清洁。(7)制作镍垫圈。(8)反应堆竖井充水至29 m水。(9)回装保护管组件。(10)一回路降水位至主结合面下150 mm。(11)安装反应堆主密封面镍垫圈,检查镍垫圈在密封槽中的位置。(12)回装上部组件。
  分析:该阶段镍垫圈制作安装,保护管组件和上部组件回装工作。此阶段除反应堆外的其他主设备工作基本也结束,要合理的利用环吊,主泵可抽出部件拆卸窗口要安排合理。
  优化及建议措施:反应堆主螺栓拉伸机改造,提高上部组件顶盖密封的速度和稳定性。
  2.7 M6:反应堆扣盖结束-M7:离开维修冷停堆
  关键路径:1回装上部组件热屏蔽2进行驱动机构驱动杆和控制棒的咬合3安装和密封除中间3个外的驱动机构位置指示器4温度与中子测量探头的密封和18个堆内测量通道管的密封5安装中子温度测量通道套筒6回装排气弯管、冷却空气引风管和挡风板7一回路充注至28.7 m水位8安装和密封中间3根控制棒驱动机构,离开维修冷停堆。
  分析:该窗口主要为反应堆回装工作,与拆堆过程相似,工时基本固定目前。由于结构的限制,所有工作基本都是串接完成。
  优化及建议措施:开展逐步减少反应堆控制棒组件数量的可行性论证。
  2.8 M7:离开维修冷停堆-M8:离开正常冷停堆
  关键路径:(1)一回路充注。(2)一、二回路低压密封性水压试验。(3)启动两台主泵加热一回路到70 ℃,离开正常冷停堆。
  分析:该窗口主要为运行操作,进行一回路充水、低压密封性试验和主泵动态排气,计划上安排时要注意控制检修项目完成情况,保证打压边界的阀门能够提早完成,加强维修质量控制,争取打压一次成。
  优化及建议措施:严格控制水压边界阀门的检修质量,确保打压一次成功。
  2.9 M8:离开正常冷停堆-M9:进入热态
  关键路径:(1)继续加热一回路到水压试验温度,期间调整水化学工况。(2)一、二回路强度密封性水压试验。(3)启动主泵加热一回路至热态。
  分析:该窗口主要为运行操作,易受水化学工况调整、打压缺陷处理及二回路凝汽器建立真空等条件影响。
  优化及建议措施:(1)加强维修质量控制,争取打压一次成功。(2)组织开展一、二回路水压试验优化研究。
  2.10 M9:进入热态-M10:临界-M11:并网
  关键路径:(1)继续加热一回路。(2)控制棒组提至工作位置。(3)通过一回路换水进入最低可控水平,达临界。(4)物理试验。(5)按照一定速率升反应堆的核功率。(6)稳定反应堆的核功率40%左右,汽机开始冲转。(7)汽机到额定转速,动平衡调整8发电机同步并入电网。
  分析:该阶段计划编制时要关注一些物理试验窗口的优化问题,有一些窗口已取消,换水达临界的时间可以考虑优化。M10~M11主要为低功率物理试验和汽轮机冲转,易受振动调整及启机试验和冲转过程中发现的缺陷影响。
  优化及建议措施:(1)开展反应堆临界优化研究。(2)开展低功率物理试验优化。
  3 结论
  目前计划管理和优化是一个动态的过程,现有的方法都是通过累积历次大修的经验,积累和内外部经验反馈不断进行优化和完善。必须充分利用各种可能的资源,充分借鉴国内外电站大修的经验,开拓进取、不断创新,在保证大修安全和质量的前提下,尽可能缩短大修工期,降低大修成本,开拓进取、不断创新,在保证大修安全和质量的前提下,尽可能缩短大修工期,降低大修成本,为提高机组的负荷因子创造条件,为电站生产运行业绩提高做出贡献。
  参考文献
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