立足自主创新，推进“华龙一号”示范工程安全高效建设

陈国才

(福建福清核电有限公司,福建 福清 350318)

福清核电项目一次规划连续建设6台百万千瓦级核电机组,1～4号机组分别于2008年11月至2012年11月开工建设,并于2017年9月全部建成投产。5～6号机组采用了拥有自主知识产权的 “华龙一号”第三代核电技术,其技术的先进性、安全性、经济性等均不低于美国的AP1000、法国的EPR技术。2015年4月15日,经国家发改委批复福清核电站5、6号机组作为“华龙一号”示范工程进行建设。2015年5月7日,福清核电站5号机组暨 “华龙一号”示范工程首堆正式开工建设,掀开了中国核电乃至世界核电建设史上新的一页。

福清核电站1～6号机组的连续建设,使得5、6号机组工程建设项目管理在1～4号机组工程建设管理经验的基础上,创新性地提出了业主负责下的总承包管理模式,业主和工程公司在工程建设项目管理上具有优势互补,形成合力、共担风险的特点。在业主负责下的总承包管理模式下,业主在项目管理中对整个项目管理具有监控权;对设计进行审查和对重大变更进行管控的权力;对重要设备制造和建安施工的监督权;对重大事项的否决权。

1　“华龙一号”技术特点与建设难点

1.1　技术特点

作为中国自主知识产权的三代核电技术,“华龙一号”机组是在中国核电设计、制造、工程建设和经营管理30年累积经验的基础上,吸收国际最新核电设计的先进理念而成,技术上具有以下主要特点:

1)采用单堆布置;

2)采用177个燃料组件;

3)安全壳扩容并采用双层设置;

4)采用能动与非能动相结合的安全措施;

5)二次侧非能动余热排出系统的设置;

6)非能动安全壳热量导出系统的设置;

7)非能动堆腔注水冷却系统的设置;

8)安全壳内置换料水箱的设置;

9)安全注入系统设置为中压方式;

10)稳压器快速卸压系统的设置;

11)压力容器高位排气系统的设置;

12)设置了先进的堆芯中子测量系统;

13)事故工况下操纵员不干预时间大于30 min;

14)破前泄漏监测 (LBB)的设置;

15)福岛核事故后改进措施的设置:通过防洪能力改进、预防全厂断电、应急补水、移动电源和水泵、乏池应急补水和应急控制中心和可居留性监测、安全壳内氢气监测、辐射环境监测及应急改进等改进项的设置,确保全厂失电工况下,反应堆堆芯、乏燃料水池、蒸汽发生器二次侧的水源得到供给,从而确保核安全。

“华龙一号”自主创新的新技术也带来了核电厂设备的更新换代,包含了大量的首次国产化设备。 “华龙一号”机组中使用的属于新设计、新设备、新厂家的设备统称为 “三新”设备,共112项,虽然制造难度大,但也是考验中国制造转型升级的关键。

1.2　建设难点

首堆设计未完全固化,这是工程建设最大的难点,AP1000、EPR首堆工程均因为施工设计未固化,在工程建设中频繁变更,影响了项目进度。另外,首堆设计还将会遇到试验过程中无法一次成功的现状,这就需要不断地调整试验方案、修改技术参数等,反复的试验势必突破原先计划制定的工期目标,最终导致总工期延长,工程成本增加。

其次,“三新”设备制造过程不确定因素多,设备鉴定试验耗时长。从已建核电工程的经验来看,大部分工程延误主要是由设备制造延误造成。“华龙一号”首堆工程112项 “三新”设备都是首次制造,有些设备的制造技术要求远高于之前的类似设备,且有150多项设备需要做鉴定试验,难度高,投入也大。

再次,施工工程量大,过程中变更多,施工逻辑关系复杂。初步统计,“华龙一号”核岛混凝土量是M310的3倍,核岛安装量为M310的1.6倍,核岛房间1810间,约为M310的1.7倍。工程量的增加,致使施工逻辑关系复杂化,而且加上设计变更的影响,使得施工难度增大,对质量、进度、费用都带来很大的影响

最为关键的是建设工期要求紧。在工程开工前一年,福清核电组织相关单位对工期进行了一年多的研究,通过关键路径分析法、专家评估法等测算,最终确定按62个月目标推进,这是一个具有非常挑战的目标。根据IAEA世界核电报告2015年数据统计,从2005—2015年7月,全球共投运40台核电机组,平均建造周期为9.4年,即113个月。在世界范围内,核电首堆工程由于堆型完善度和设备制造的成熟度,以及施工难度等因素的影响,核电首堆工程平均建造周期为90个月。当前国际在建三代技术堆型EPR和AP1000核电机组均已大大突破原定工期,目前实际进度已超过100个月。作为首堆的 “华龙一号”工程按62个月推进,对所有参建方都是非常严峻的挑战。

2　工程土建阶段进度管控成效

“华龙一号”示范工程自2015年5月7日开工两周年以来,应完成里程碑节点6个,实际完成7个,全部按期或提前完成,2017年5月25日以24.6个月顺利完成核岛穹顶吊装。工程二级进度计划内完成率为98%,同比同为三代核电首堆的其他项目同阶段进展情况,处于领先地位。

2.1　设计文件供应

“华龙一号”示范工程首堆设计文件总量9467册,截至2017年5月实际已发布7463册,占总量的78.8%;其中按计划应发布6469册,实际按计划发布6440册,按计划完成率99.6%。核岛设备规格书共计959份,已出版957份,占总量的99.8%。截至2017年5月,5号机组设计文件按计划应宣布可用1093册,按时宣布可用数量965册,按时宣布可用率达到了88%。设计文件的及时供应,为设备制造和施工的顺利推进奠定了基础。

2.2　设备制造

“华龙一号”示范工程共分为344个采购包,截至2017年5月底完成签订337个,完成率98%;计划到货3494台/套,实际到货3280台/套,按计划到货率94%。计划开展169台样机鉴定试验,已完成139台样机制造,完成率82%。满足现场施工需求。

同时,“华龙一号”示范工程充分利用我国核电发展形成的设备制造能力,长周期关键设备基于二代改进型核电装备制造技术,除数字化仪控系统外其余主设备均已实现国产化。截至2017年5月,所有长周期关键设备制造进度均正常;环吊已交货,压力容器、蒸汽发生器和主管道具备交货日期较二级计划时间有所提前。

2.3　施工进展

“华龙一号”示范工程现场土建施工进展满足进度计划要求,里程碑节点2017年6月8日穹顶吊装提前在2017年5月底前实现。截至2017年5月,福清核电站5号机组反应堆厂房钢衬里、内筒体、内部结构施工均已完成;燃料厂房、安全厂房、电气厂房、辅助厂房以及常规岛厂房的施工满足工程二级进度计划的要求。

3　进度管控方法创新与成效

“华龙一号”示范工程进度管控体系分为五级管理体系,尤其在三级进度计划层级把设计、采购、施工、调试耦合为一体化,所有的工作接口完全整合在一个计划里,确保上下游之间逻辑清晰,是该进度体系的一个创新,另外会议协调机制、报告制度等均按规范要求执行,在工程开工前后的三年多时间里,“华龙一号”示范工程探索并实践了众多进度管控新方法,取得了很好的实效,主要体现在以下几个方面。

3.1　高层重视亲自抓,建立分级管控机制

“华龙一号”示范工程建设,中核集团总经理亲自负责项目TOP10的第一项问题协调处理,同时推动国家能源局建立 “华龙一号”示范工程协调小组,每半年召开一次专题会议,集团主管工程副总经理每季度召开一次协调小组办公室会议,解决工程建设中需要协调的重大问题;福清核电总经理、分管工程副总经理分别通过月例会、周例会,检查工程二级进度计划的执行情况,协调偏差问题;设计、采购、施工等职能部门负责人则从工程三级进度计划入手,加强过程的监督和管控,及时发现进度偏差并积极采取措施,无法解决的则及时上报上一级领导协调解决。高层领导的重视和推动问题高效解决的机制,是工程顺利推进的基石。

3.2　前瞻6～12月抓好 “两设”供应

从已建和在建核电工程建设的经验教训来看,如果工程设计、设备制造能按照工程三级进度计划推进,核电建设工期是可以得到保证的。“华龙一号”示范工程建设开工时,即根据三级进度计划按施工需求向前看6～12个月来安排设计图纸供应和设备制造、交货,提前将设计和设备制造中的问题暴露出来,采取措施予以解决。另外,设计开口项的处理时间平均只有一周,设计与设备之间的问题也基本不超过两周,这大大提高了效率。

3.3　推动技术与工艺创新优化工期

“华龙一号”示范工程相比M310核电机组工程量增加很多,施工所需要的硬性时间也大大增加,为确保62个月总工期既定目标的实现,施工现场除了合理安排施工作业面和增加施工人力资源投入外,也从技术与工艺创新角度进行工期优化,效果明显,以下为几个典型的案例:

采用模块化施工+整体吊装的新工艺:大尺寸、大吨位、薄壁型钢衬里模块化施工打破了传统施工工艺束缚。在模块预制、拼装、安装和吊装过程中,安全、质量整体受控,各项指标均满足设计要求,新技术的应用减少了现场施工交叉作业时间,三个模块化施工对关键路径贡献70余天。

不锈钢覆面热丝TIG自动焊工艺 :该工艺是在手工TIG焊的基础上增加了自动控制系统,通过独立的焊丝加热电源和加热装置对焊丝进行加热,使得焊丝在被送入熔池前加热到一定温度,提高熔敷效率,同时也减少了焊工的劳动强度。

窄间隙自动焊的焊接工艺:反应堆冷却剂管道 (主管道)采用窄间隙自动焊的焊接工艺。不但可以降低焊工管理成本、减少焊接填充材料的使用量,对处于关键路径的主管道焊接工期缩短、质量提高都有极大贡献。

3.4　强化问题导向的TOP10管控机制

TOP10管理思想来源于核电运行机组 “十大缺陷管理”的理念,针对工程建设当前最主要的10个左右问题,制定专项组织和专项计划,配备专项资源予以重点关注和解决。

由于工程建设涉及的面广、单位多、分工细,业主公司将TOP10管理也延伸到了主要分包单位 (包括设计院、制造厂、施工单位等),纵向形成从业主到工程公司再到各主要分包单位的三级TOP10体系,横向则形成设计、采购、施工、调试、商务各领域的TOP10体系,实现管理的全覆盖。

TOP10管理重点是关注各领域预期的重大事件和风险,着重进行趋势分析,在趋势分析的基础上提出预防措施和方案,实现事前控制,给问题的处理和应对措施留出余量。对发现的问题及时采取措施纠偏,提前消除问题和偏差。

TOP10管理工具自应用两年多以来,对工程进度的推进起到了显著的作用,特别是该机制运作推动了各参建单位暴露未来和后期阶段的风险,在风险未造成实质性影响前为风险解决预留时间。两年以来,“华龙一号”示范工程已开发项目和领域TOP10共672项,其中已解决关闭536项,进行中136项。

3.5　建立快速决策机制

工程进度最大的 “敌人”就是问题 “议而不决”、相互推诿扯皮,对于首堆示范工程,由于初步设计不可能完全固化,在施工设计过程中不可避免会有大量的变更,变更将影响相关方的经济利益,从而导致一系列问题的决策会成为影响工程进度的关键因素。为有效解决这一影响因素,“华龙一号”示范工程在技术决策流程上和商务协商制度上实践了两项创新,取得一定的成效。业主层面的技术决策,将技术问题分为一般技术问题和重大技术问题。重大技术问题由 “华龙一号”主管领导决策,如事项超出其经济授权范围,则上报总经理办公会审批。一般技术问题由设计管理处负责人审批。所有需要快速决策的项目,必须在正式收到准确信息后24 h内启动决策流程。对于重大技术问题,在10个工作日内完成审查。对于一般技术问题,在5个工作日内完成审批。工程公司内部则建立了项目部总工程师、工程公司副总工程师、总工程师分级审批的决策体系,超出工程总承包范围的技术决策问题,由工程公司提交业主进行决策。工程建设的同时也时刻伴随商务问题的纠缠,因涉及各方经济利益,商务问题的处理一般需要更长的时间,而工程的推进则没有更多时间用于不断的商议和讨论,因此,业主与工程总承包单位、总承包单位与主要分包单位建立了 “工程先行、商务并进”的合作协商机制,对于确定需要实施的决策建议,先安排实施,同步启动商务协商,有效地推动了现场问题的处理,使工程进度得以保证。

3.6　建立激励机制激发团队与个人干事创业的激情

有效的激励机制可以极大地激发参建团队与所有参与者干事创业的激情。在工资总额严格管控的大形势下,集团公司专门制定用于 “华龙一号”示范工程建设的专项全周期激励制度,主要用于对解决工程建设中特殊困难和问题的专门团队和个人设置的再奖励。一方面是物质激励,对安全、质量受控前提下提前或按时完成相应节点目标,给予业主公司和工程公司一定额度的费用,奖励部分骨干人员,实现了多贡献多获得。

同时,还设置了集团突出贡献团队和个人的精神奖励政策,通过物质与精神的鼓励,让所有参加者都能全力以赴,为项目建设多做贡献。

另外,宣传先进团队、先进个人,定期在中央媒体报导 “华龙一号”示范工程建设的进展情况和涌现出来的感人故事,让参建者倍感荣耀。中央媒体不仅在现场予以报道,还延伸到设备制造厂家,让各方都感受到干事创业的荣耀和铸国之重器的光荣使命。

4　结束语

作为中国自主三代核电技术, “华龙一号”示范工程首堆在福清核电站建设,承载了中国核电人30年的梦想,工程开工两年以来顺利完成了所有的工程二级网络进度计划。成绩的取得,一方面得益于高层领导的重视和各家单位的通力合作,另一方面也证明项目管理本身所实践和创新的管理方法也是卓有成效的。2017年5月底“华龙一号”示范工程实现穹顶吊装,土建工期用时24.6个月,完成了62个月总工期中土建工期25个月目标,创造了核电首堆工程土建阶段的最好业绩。

核电工程进入安装阶段后,施工过程中将会暴露出更多的问题,福清核电站在工程进度管控方面也将根据工程阶段的特点进行优化和完善,不断在管理上探索有利于优化工期的方法和举措,努力在既定目标内安全高效完成 “华龙一号”示范工程建设。

参考文献:

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[4]邹玮,肖波,陈国才. “华龙一号”示范工程项目管理的创新与实践 [J].核科学与工程.2017,37:87-91.