基于风险的气动阀设备管理摸索

秦博杰，潘 翔，邱 磊，祝太富，王启峰

（中核核电运行管理有限公司，浙江嘉兴 314300）

1 基于风险的设备管理

设备的大型化、连续化、自动化、智能化决定了设备的可靠性需要和系统联系，设备的功能丧失造成的损失已经远远超出了设备自身的价值，用最小的资源消耗保持设备固有可靠性和安全性的原则已经不再适合目前设备维修管理的发展要求。基于设备风险的维修，则是兼顾“设备故障率低”和“设备功能丧失造成的系统故障后果最小”两方面因素的逻辑判断进行的，基于设备风险的维修认为，设备的故障不仅与零部件的老化磨损等有关，还和设备的运行工况（温度、压力、介质）、操作、管理等因素有关，基于设备风险的维修，其最终目标是让设备低风险运行。这个风险包括对系统的影响及设备故障风险。

基于设备风险的维修用最佳的维修理念进行维修管理，其主要特点有4 个。

（1）可建立基于风险的设备维修管理制度，不仅考虑维修策略、维修任务的执行，同时也考虑设备运行数据的收集，并用于下一次维修决策依据支持，基于设备风险的维修管理是一个动态的持续优化的过程。

（2）对风险评估结果定量。风险相关的两个要素为故障频率和故障后果，风险判别准则由设备管理目标决定，故障频率和故障后果的数据来自该设备运行的数据，是非常客观的，且可以量化的。对设备风险的评估建立在设备可靠性数据基础上，并对故障模式、故障频率进行定义，最终可计算出风险。

（3）优化维修任务，确定最佳维修周期。根据设备的风险进行故障分析并确定维修任务，维修周期。一般来说，维修任务主要为：定期润滑、定期清洗、定期更换、定期试验、定期监测等，根据维修任务反馈，了解设备状态，判断设备可靠性。

（4）需要风险管理和专业管理的统筹。只有建立完善的设备维修数据、状态特征等数据库并规范数据采集的标准，才能做好风险评估和设备专业化管理工作。

2 气动阀管理

2.1 气动阀管理现状

秦山第二核电厂（以下简称“秦二厂”）一共有4 台机组，使用了大量的气动阀门设备，对于这些阀门的管理，目前全部设备均有预防性项目，项目的内容及频率主要依据是设备的维修操作手册及维护经验，其执行机构解体周期大部分为8 年，阀体解体周期约10 年。同时，根据秦二厂多年的运行经验，根据设备运行故障反馈，也将缺陷率较大的设备缩短最小至2C 解体。

对于大部分设备，尤其是阀体部分，解体后发现设备一切正常，状态十分优秀，浪费人力、物力。尽管有足够高频率的解体项目，但缺乏对零部件性能的检查和关注，如气动阀的弹簧性能，秦二厂现场发生过由于弹簧性能下降导致设备性能下降及故障的案例。

但值得认可的是，秦二厂已经开展了阀门性能诊断工作，说明对阀门性能及状态有足够的意识，但并没有进一步提升管理，没有建立以时间轴的记录，形成连续的状态跟踪，并加以趋势分析，实现阀门的预测性维修。

2.2 基于设备风险的气动阀分级

为了便于电厂生产管理及维修资源的合理分配和优化利用，确保对机组的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，需要对气动阀设备实行分级管理。分级管理中，主要基于能动性、高风险及设备分级这三点进行逻辑判断。

加大政府宣传力度，电视、新闻、报纸、网络等媒体深入宣传国家粮食政策，报道耐密型玉米增产典型、高产栽培技术和增产潜力。良种补贴向耐密型玉米品种倾斜，适当增加玉米高产创建示范区数量，做好示范观摩，让更多农民亲身体验耐密型玉米的增产实效，从而积极主动地选择耐密型玉米品种，改变种植稀植大穗的老习惯。

（1）能动性：定义为当系统执行其安全重要功能的时候，必须机械动作。

（2）高风险：由3 部分共同决定，风险增加因子（RIF）、风险减少因子（RDF）及F-V 重要度值，这3 个参数，均通过PSA 计算，如计算结果RIF≥2 或RDF≥1.005 或F-V≥0.5%，满足任意条件，则视为高风险。

（3）设备分级：根据设备在电站中的作用进行分级，其中关键设备指对电站的核安全和机组发电具有关键作用的设备。为进一步突出重点，关键设备又细分为关键1 级（CC1）和关键2级（CC2）。

根据气动阀对机组的影响及作用，分成四类进行管理：

1 类气动阀：高风险重要的能动型气动阀定义为1 类气动阀。

2 类气动阀：核安全相关的能动阀门但不属于高风险重要设备的气动阀定义为2 类气动阀。

3 类气动阀：除1、2 类阀门以外，不承担高安全重要相关功能但是影响电站运行（停机、停堆、降功率）或者对维修导则功能有重要影响的气动阀，这类阀门定义为3 类气动阀。

4 类气动阀：不属于以上3 类的气动阀为4 类气动阀。该类气动阀是低安全重要性，同时对电站的运行没有十分明显的潜在影响的阀门。

图1 气动阀分类流程

2.3 基于风险的设备管理策略

（1）风险不同，对应的阀门类别则不同。这就意味着生产管理及维修资源的分配要有侧重，同时对优化利用有了制定原则。

（2）由于为气动阀门，阀门执行机构有橡胶老化件，因此必须有基于橡胶制品寿命的定期解体项目。同时，还需要制定计划，定期检查气动执行机构的气密性，以防止密封失效，造成漏气，影响阀门动作。

表1 秦二厂气动阀分类统计

上述策略针对的是全部的气动阀。除了以上原则，对于1 类阀门属于高风险的设备，设备管理策略主要有敏感部件识别、敏感部件策略缓解、设备性能诊断等工作；对于2 类阀门，实施的策略主要有设备性能诊断；对于3 类和4 类阀门，采取纠正性消缺的处理策略，同时根据维修历史决定是否需要进行设备性能诊断工作。

2.4 气动阀设备维修任务优化

基于风险的维修任务和周期的设定，是基于专项管理中的状态检测来确定的。状态检测分为性能检测和设备故障历史数据。

2.4.1 性能检测在维修任务优化中的作用

根据气动阀在电厂中的作用、失效后的事故影响进行划分，分别对不同级别的气动阀开展不同频度的在线诊断工作。通过诊断工作，采集设备的运行动作数据，输入阀门管理软件，通过横向和纵向比较，得到性能诊断报告，典型的诊断报告如图2 和图3 所示：由图2 可以预判设备在未来什么阶段出现故障，可以在出现故障前及时借入，实施维修，选择最佳的维修时机；通过图3 的批次诊断报告，可以判断近期设备的共性问题，可以进行统一排查、处理。查找共性问题。

2.4.2 设备故障历史数据在维修任务优化中的作用

通过EAM 系统及状态报告系统的关联，在监督清单中的设备如果出现相关的工作任务和状态报告，则会立即进行关联、处理。设备出现异常会立即通知项目负责人，负责人需要逐一对该数据进行统计、分析，并给出相应合适的纠正行动。

2.5 气动阀管理系统

基于风险的设备维修管理制度，不仅考虑维修策略、维修任务的执行，同时也考虑设备运行数据的收集，并用于下一次维修决策依据支持。只有建立完善的设备维修数据、状态特征等数据库并规范数据采集的标准，才能做好风险评估和设备专业化管理工作。所以，基于设备风险的维修管理是一个动态的持续优化的过程。

图2 性能趋势报告

图3 批次诊断阀门数据分析报告

表2 4 个状态色的意义及后续工作

目前，秦山地区正在建立ERDB（设备可靠性管理）平台，该平台中气动阀专项就是基于风险的气动阀管理。它以设备专项健康报告的形式对建立起管理，并定期发布评价。专项健康报告基于ERDB 系统进行编写与发布，对专项的管理进行定期评估。报告主要分为两部分：

（1）一部分为健康概要说明，主要内容是对报告期内的设备及同行内的事件进行回顾。要点有：核心指标改进说明，核心指标降级说明，上期及遗留纠正行动完成情况，报告期内状态报告，报告期内预防性维修及监督试验工单延期，报告期内关键设备PM延期，报告期内非关键设备PM 延期，报告期内缺陷工单，报告期内未关闭的运行决策，报告期内重大行业事件，需要重点关注的内容，专项整体健康预测等内容。这部分内容主要通过ERDB 自动获取相关数据，设备工程师应对这部分自动获取的数据进行审查和确认，必要时进行修改或调整。对于无法从ERDB 中自动获取的数据，由设备工程师手工收集相关信息，纳入报告。

（2）另一部分为设备专项指标评估，采用评分的模式，对设备管理现状进行风险评估定量。评估按照四部分执行，分别为专项基础、专项人员、专项实施和专项设备4 项，各专项有细化为各子指标并进行得分。通过得分的计算及判断，通过子指标得到4 个部分的得分及状态色，再通过4 项的状态色得到整个专项的状态色。状态色分为4 种，分别是绿色、白色、黄色和红色，分别代表的意义及后续的工作见表2。

根据各颜色状态，分别开发不同的纠正行动，以期望解决各问题，达到一个期望目标。根据期望目标实现后对应的状态色改变，就叫该颜色的路径。路径主要有绿色、白色和黄色路径。

3 气动阀管理展望

基于风险的气动阀专项管理，首要目标是将整体控制在低风险水平的同时，尽可能降低维修工作。对于气动阀来说，系统通过长期的数据跟踪及不断的反馈，最终目标是对于工况稳定的设备，取消定期解体工单，仅执行定期试验与气密性检查，即可替代目前的解体检查工作，实现维修资源最大化、维修成本的控制。但是这是一个长期的数据积累过程，需要技术人员共同长久的努力。