重水堆核电机组海水厂用水系统大修计划的安排策略与优化

吕丕宾

【摘 要】在重水堆核电机组的多次大修中，海水厂用水系统（RAW SERVICE WATER SYSTEM ）一直处于大修关键路径或次关键路径之上。本文通过对海水厂用水系统大修计划时间窗口的思考，特别是增加了设备冷却水（RECIRCULATION SYSTEM）检修备用系统后，探讨进一步优化海水厂用水系统大修时间窗口、工作逻辑和方法，以期达到缩短大修总工期的最终目的。

【关键词】重水堆核电；海水厂用水；大修计划；优化

【Abstract】Raw service water（RSW） system is the critical or sub-critical path in most unit outage. In order to optimize unit outage duration， Based on the analysis of the time-window of RSW system outage plan， especially the alternative recirculation cooling water （ARCW） system was put in service， it discusses the optimization of RSW outage plan time-window， work logic and method. In the meanwhile， it studies the possible optimized direction of the RSW system in the future.

【Key words】CANDU nuclear power； Raw service water system； Outage plan； Optimization

0 引言

核电厂的机组大修工期紧，工作量大，周密的计划安排和充分的准备是大修实施的重要保证。中核运行三厂的两台重水堆机组自投入商业运行以来，已经实施了十五次大修工作。在历次大修中，海水厂用水系统（以下简称RSW系统）一直是大修的关键路径或次关键路径工作，如何优化RSW系统的大修时间窗口，特别是设备冷却水系统（以下简称RCW系统）的检修备用系统增设完成后，如何利用好备用系统，并通过不断优化大修项目设置、加强实施组织管理、改进工作逻辑关系等手段，更合理地安排好RSW系统的大修计划，使处于大修关键或次关键路径的RSW系统大修工作所需时间最短，将对优化机组的大修总工期起着至关重要的意义。

本文主要在总结多年海水厂用水系统检修计划安排与实施的基础上，研究了海水厂用水系统的计划安排策略、应用效果、及其优化方向。

1 海水厂用水系统的大修计划安排

1.1 计划安排的原则及方法

在确保电站核安全和大修安全、质量的前提下，按照安全性、经济性、适用性和最优化性的原则，针对RSW系统的运行方式、现场布置特点等，结合大修实际情况，对RSW系统的大修计划做好合理的安排。参照RSW系统布置图（见图1），对该系统的大修计划安排思路和方法主要有以下几个方面：

1.1.1 系统大安措法

即RSW系统全部停役，将RSW系统的泵房前池、排水口闸板落下，全部系统隔离疏水后，开展大修工作。这种方法的优点是：由于系统已全部停役，采用系统大安措，运行操作量较小；缺点是：由于检修工作量集中，场地空间冲突较多，维修人员工作负荷大，现场工作协调、控制及管理水平要求较高。

RSW系统设备的检修基本都是要求系统停役情况下实施的，目前，中核运行三厂CANDU堆机组主要采用这一方法进行RSW系统大修计划的安排。

1.1.2 局部隔离检修法

根据RSW系统的配置特点，对RSW热交换器、管道过滤器、RSW泵等可以单独隔离的设备进行局部隔离检修。这种方法的优点是：检修时间窗口较灵活，便于维修人员合理安排检修工作量和工作负荷；缺点是：安措实施量大，运行操作较多，更重要的是，对于系统运行期间无法隔离的设备则无法开展检修工作。

这一方法一般与系统停役检修相结合，不单独使用。

1.2 RSW系统的大修计划的编制流程

RSW系统的大修项目确定后，便初步具备了编制计划的条件。计划编制的步骤一般要经历作业数据录入、建立作业逻辑关系并给出作业工期、进行进度计算及分析调整三个阶段。RSW系统大修计划的编制流程如图2所示：

1.3 设冷水备用系统增加前、后对RSW系统大修计划安排的影响

1.3.1 设冷水备用系统增加前的RSW系统大修计划安排

由于CANDU堆型设计的原因，即使在机组停役期间，反应堆相关系统及设备仍需冷却水进行冷却，要求RCW系统必须运行以满足设备的冷却需要，所以RSW系统亦必须运行为RCW系统提供冷却水，以确保RCW系统能连续运行。

作为RSW系统的替代手段，可以通过凝汽器循环水系统（以下简称CCW系统）代替RSW系统为RCW系统的热交换器提供冷却水源。因此，在进行大修计划安排时，CCW系统和RSW系统的检修时间窗口必须串连，即一般在CCW系统检修工作完成、RCW热交换器的冷却水由CCW系统提供后，再安排RSW系统的停役检修。典型的海水相关系统计划安排见图3。

从图3可看出，RSW系统的大修工作必须等CCW系统检修完毕且CCW给RSW热交换器提供冷却水后。并且，由于CCW泵的电源是四级电源供电，考虑电源可靠性，要求两路外电源（即主变（MOT）/高厂变（UST）和启备变（SST））都可用的情况下，才能停役RSW系统进行检修。因此，RSW系统的大修时间窗口较为固定，缺乏调整的灵活性，历次大修期间，RSW系统基本都处于关键路径上，所以，RSW系统的检修时间成为制约大修工期优化的一个重要因素。

1.3.2 设冷水备用系统增加后的RSW系统大修计划的安排

CANDU堆早期设计的设冷水系统不具备停役检修条件，为解决此问题，增设了一套独立于目前RSW/RCW之外的检修备用系统（以下简称ARCW系统），在停堆大修3天后，为机组堆芯及关键负荷提供冷却，以便实施RCW系统检修工作。但根据RCW检修备用系统实际容量设计，其功能主要是为RCW系统停役检修提供备用手段，备用系统投运有严格的前提条件：以停堆3天后投入为设计基准，主系统满水，且两台停冷泵运行，未考虑低水位投用。上述条件使得备用系统投运存在如下问题：

1）母线停电期间不能投运备用系统；

2）难以保证在主系统低水位期间投运RCW检修备用系统（如环境温度较高的春季大修期间）。

为满足技术规格书（TS）里“低水位期间堆芯出口温度小于38℃”和保证慢化剂系统丧失冷却后最高温度不超过69℃的规定，低水位期间备用系统投运须满足下列曲线关系，由于该曲线条件限制，使得每逢春季大修，几乎不可能在低水位期间投运RCW检修备用系统。

目前，根据RCW检修备用系统的调试结论，一般情况下，在冬季大修期间，可以在低水位期间投用RCW检修备用系统；在春季大修时，由于环境温度较高（初步结论是认为高于30摄氏度时），就不能在低水位期间投用RCW检修备用系统。可见，RCW检修备用系统是否顺利投运，对RSW系统的大修时间窗口的安排及大修工期都有巨大的影响。

RCW检修备用系统投运后，可代替RCW正式系统的主要功能，RCW正式系统亦可停役检修，这样就不再需要RSW或CCW系统运行为其提供冷却水源。因此，RSW系统不用等CCW系统检修完成就可开始检修了，实现了RSW、CCW系统在部分时间段内同时实施大修工作。RCW检修备用系统投运后，典型的海水系统系统大修计划安排见图5。

从图5可以看出，在RCW检修备用系统投用后，RSW系统与CCW系统的同时检修已经成为可能。但是，由于RCW检修备用系统的设计问题，如RCW检修备用系统的投用必须在停堆后三天且不能在母线停电期间，所以，RSW系统还不能像CCW系统那样尽早地安排停役大修，同时，由于需要支持RCW系统大修后的复役工作，要求RSW系统排水口的工作、1#和2#RSW热交换器的相关检修工作必须在RCW系统检修后的注水前完成，这些也成为制约机组大修总工期的一个因素。

1.4 RSW系统大修计划安排的影响因素与注意事项

1.4.1 海水潮位对RSW系统计划安排与实施的影响

海水潮位的高低，对截留在RSW系统内的海水量会有一定影响。为了减少落好海水闸板后的系统疏水量，缩短系统抽水时间，便于安措尽早生效，落闸板的时间一般选择在海水低潮位期间（如图6所示）。

从图6可以看出，在落闸板时，特别是落第二块闸板，应尽可能选在海水低潮位期间（一般尽可能低于85m），以减少被闸板截留在RSW系统内的海水量，减少系统疏水工作量和抽水时间。

1.4.2 妥善安排好RSW系统与设冷水及凝汽器循环水系统的逻辑关系

一般来说，在机组停运后，即可安排CCW系统的大修，当电气母线检修完成后（在春季还要等主系统开始退出低水位），便可投用RCW检修备用系统，停役RCW、RSW系统进行大修工作。为了支持RCW系统大修后的复役，在RCW系统注水期间，应由CCW系统通过1#或2#RCW热交换器为RCW系统提供冷却水。为此，要求CCW的大修工作应在RCW系统注水前全部完成且系统复役。RSW、CCW、RCW系统的大修计划逻辑关系见图7。

1.4.3 其他影响因素和注意事项

预防性维修项目的数量：预防性维修项目的数量多少，会对计划的安排和工期控制产生直接影响。

RSW系统的检修安措生效前，需要经过一个海水高潮位的验证，所以，检修工作计划的安排，特别是工作票的出票时间，要预留出海水高潮位验证的时间。

考虑到机组核安全与热阱配置的需要，安排RSW系统停役检修前，必须确认设冷水检修备用系统（ARCW）已投运，设冷水正式系统（RCW）已停役，方可安排海水厂用水（RSW）系统的停役检修。

管理层的核安全态度：因海水厂用水系统在核电站承担着“核安全保证”的重要角色，所以管理层的核安全态度和决策也决定了该系统的检修计划安排。如何在电厂的经济性和核安全保障方面寻求一个平衡点，是海水厂用水系统检修计划安排需要考虑的另一大重要影响因素。

2 RSW系统大修计划安排的优化

2.1 优化的原则

RSW系统承担着保障机组“核安全的”最终热阱的功能，因此RSW系统大修计划的优化必须建立在科学合理的基础上，必须满足国家的法律和核安全法规的要求，必须保证电站安全水平和设备的可靠性、可用性在合理的水平之上，绝不能以牺牲机组的安全稳定运行为代价。基于此，主要从以下几个方面入手进行RSW系统大修计划的优化工作：

优化大修项目：运用PSA（概率安全评价）等先进的分析方法，对预防性维修活动和机组的安全水平，进行必要的分析，增加机组正常运行期间实施的预防性维修项目数量，减少机组大修期间预防性维修活动是海水厂用水系统优化的一个方向。PSA是在风险导向管理（risk-informed regulation）的基础上发展起来的，通过PSA风险知会管理，对预防性维修大纲进行评估，并结合机组大修的长远规划，在能够有效控制风险结果的情况下，将原来只能安排在机组大修期间进行的维修活动，安排在机组正常运行期间实施。从而减少大修项目，降低大修期间的工作量。

优化大修计划：优化RSW系统的大修工作逻辑安排，编制RCW检修备用系统投运后的典型大修计划窗口逻辑图，结合历次大修实施的最优时间合理设置带有挑战性的典型窗口时间。

提升检修能力：提升大修准备质量，提升大修现场管理能力，减少实施期间的窝工现象，确保大修各项维修工作得到高效的实施。加强重要设备检修专用工具的开发和配置，提高检修效率。提高维修人员检修技能（特别是关键和重要设备的检修技能）。建立关键和重要设备的检修能力，建立关键和重要设备检修的人才库，培养技术过硬的检修队伍，做到关键设备和重要设备专人专修。

2.2 已采取的优化措施

为了确保安全、顺利地实施RSW系统海水闸板的安放工作，根据以往大修期间遇到的问题和经验反馈，在大修实施前，将闸板相关设备作为预大修项目进行预防性维修，确保各项功能正常，确保安放闸板工作的顺利进行。同时，安放闸板前，派潜水员进行水下清淤和清除海蛎子，确保闸板安放工作的顺利实施。

为了尽可能减少RSW系统停役检修期间的工作量，减轻实施人员的工作负荷，机组大修期间，在RSW系统运行时，对于能单独隔离的设备（如RSW管道过滤器等），单独进行安排实施，既减轻了RSW系统停役期间的工作负荷，又缓解了工作期间的场地冲突，促进了RSW系统大修工作的顺利开展。

管理上采用片长负责制。海水领域的片长（即负责人）对所辖区域的大修项目进行全面管理，总体负责协调所辖区域大修项目的进度安排、施工安全和检修质量，对所辖区域大修项目的现场安全、施工质量负有首要责任。实践证明，通过实施片长、专项负责人等管理方式，有力地促进了RSW系统大修工作的实施和控制。

精心编制RSW系统的大修计划，做好大修计划的交底工作。大修计划员根据历次大修的经验，与实施单位一起，对RSW系统大修计划的安排进行探讨和交流，对大修项目间的工作逻辑关系、重大检修项目在整个RSW系统大修时间窗口中的位置及作用、重大项目的进度风险及预防措施进行详细地说明。经过充分、全面的计划交底，大修的工作人员了解了RSW大修计划的安排及大修工作的重点和难点问题，理清了思路，达成了共识，促进了RSW系统大修的顺利实施。

3 效果

海水厂用水系统大多数情况下均处在大修的关键路径上，通过采取一系列的控制和优化措施，不断地探索检修工作策略，合理地安排和优化大修计划安排，使海水厂用水系统检修时间占用机组大修关键路径的时间不短缩短，从而，促进了机组大修总工期的不短优化。机组历次大修总工期优化的结果如图8所示。

4 结语

RSW系统大修计划安排的策略和优化，涉及到核安全配置、系统运行方式、人员资质及工作经验、预防性维修数量等方方面面。通过RSW系统工期的不断优化和对RCW检修备用系统的进一步评价、优化限制条件，处于大修关键路径或次关键路径上的RSW系统大修工期将会越来越优化和合理，将对机组大修总工期的缩短带来积极地影响。

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[责任编辑：王伟平]