核电厂实施基于价值的维修策略

郑义

（中广核陆丰核电有限公司，广东 汕尾516600）

1 引言

从2011 年日本福岛事故之后，国际社会加强了对核安全的重视程度。对运核电厂普遍采用对设备缺陷“零容忍”的态度，为此投入了高额的资金。2017 年年初，美国核能协会发出“缩减成本”的倡议，提出基于价值的维修（VBM）管理理念，要将成本效益分析纳入电厂预防性管理流程中。基于价值的维修体现了核电运维理念的不断优化，也引领了世界核电运维的新潮流[1]。我国核电厂也需研究在确保安全基础上，优化设备管理策略，实现经济高效发展，切实提升经济竞争力。

2 VBM管理理念

2.1 VBM的内涵

实施VBM 应当仔细权衡设备维修的成本，合理优化安全性和可靠性。其实现的核心方式可概括为：（1）重新定义关键设备进行设备分级，以大幅度减少该类设备的数量；（2）对不同分级的设备采取不同的设备维修管理策略，对于关键级设备故障“零容忍”，非关键级设备综合考虑维修效益，对故障适度容忍；（3）要将以往普遍存在的无限追求可靠性的保守管理理念，转变为在确保安全的前提下，提升维修活动的经济效益的新理念。

2.2 基本策略

图1 展示了预防性维修（PM）费用、纠正性维修（CM）费用以及相应的设备可靠性之间的关系。据图1 所示，随着PM 费用的增加，设备CM 费用呈“先减后增”的趋势，这意味着增加设备PM 不能无限制增加设备可靠性。A点为总成本最低点，B点为CM 最少点（可靠性最高点），A点与B点的变化区间意味着电厂为实现自己的安全和经济性目标，有着多种的策略选择权。

图1 基于价值维修的应用策略

在传统管理模式下，核电厂秉承“核安全高于一切”的理念[2]，往往选择保守，制定的预防性维修策略趋近于B点，导致部分设备存在“过度维修”的情形。为实施VBM，需对不同的设备采取精准的管理策略，对于影响电厂核安全的关键设备须继续维持在B点，其他设备则可适度移向A点。而最终策略的制定将取决于核电厂对核安全和经济性的综合考虑。

3 核电厂实施VBM的策略

3.1 明确VBM与核安全之间的关系

首先，需建立基于VBM 的文化理念，即在安全的前提下追求设备可靠性和维修经济性的平衡，改变以不计代价追求高可靠性为目标的做法。电厂仍将在“核安全高于一切”的指导下，根据法规严格管理核安全相关设备，实现核安全设备“零故障”的目标，以确保核安全。其他设备则兼顾发电可靠性和维修成本，开展适度的预防性维修，以节省成本。需要注意的是，电厂管理者的有效参与既能起到示范引导的作用，又能减少因制定过于严苛的管理要求而产生的过度预防性维修。

3.2 建立基于AP913 的设备可靠性管理体系

AP913 将设备分级、性能监测、预防性维修实施、纠正行动、设备可靠性持续改进、寿期与老化管理6 个模块进行整合，从而形成一个不断改进的设备可靠性管理体系。电厂应借鉴AP913 建立高效运作的设备管理体系，并将VBM 相关工作通过该体系进行管理实施。

3.3 建立维修规则管理体系

电厂通过建立维修规则管理体系，对设备的维修活动进行有效性评价，可以有效实现设备可靠性和可用性的平衡。

电厂可以在核安全局要求的最小设备范围基础上将其他关键级设备和非关键级设备均纳入维修规则管理体系。通过维修规则性能监测方法来监测设备性能，以此获得设备安全和可用性的平衡。通过开展维修活动风险评价，合理安排维修活动（如将原来在大修中执行的一些预防性维修活动放在日常执行），减少核安全风险。

3.4 在设备分级中应用VBM

实施VBM 需重新定义关键设备，以减少关键设备数量和非关键设备预防性维修项目数量。AP1000 电厂C 类设备的识别范围将会重点围绕影响非计划发电损失、影响三大安全功能、影响维修规则（MR）重要功能、导致专设误启动、产生非计划运行限制条件（LCO）≤72h 几个方面考虑。其中导致专设误启动、产生非计划LCO 设备可能会选择保守决策，仍将其保留在C 类设备。

3.5 在维修大纲优化中应用VBM

电厂将重点缩减非关键设备的预防性维修项目。基于AP913 的分级条款，以下设备将会成为优化预防性大纲的重点考虑对象：（1）测量仪表。重要仪表采用三取二或四取二设计，单一失效仅导致部分触发停堆信号，根据分级条款，已不在C 类设备范畴。（2）影响应急运行规程及异常运行规程执行的设备。根据分级条款，部分事故缓解设备已降级，同时鉴于其动作频率少，因而故障概率小。（3）根据行政管理要求而加强预防性维修管理的设备。该类设备PM 大多属于电厂高层领导行政要求，容易引发过度维修。电厂管理层需积极践行价值维修理念，减少因行政管理要求而产生过度的预防性维修。

3.6 开展预测性维修

随着监测与诊断技术的不断发展，及早发现设备降级的可能性被大大提高，预测性维修的价值将逐步体现出来。

实施预测性维修的前提是开展状态监测。从设备的故障模式与机理分析出发，为系统设备、运行、维修和技术支持工程师制定不同侧重点的状态监测任务，对设备状态进行监测，及时发现异常，同时将数据进行共享，为系统工程师准确评估设备健康状态提供数据支持。

预测性维修技术的使用也将给现有预防性维修大纲结构带来改变。某些维修成本巨大而收益较小的定期解体项目将会被延期甚至取消，如大型非关键类泵、换热器、阀门等。其中，核岛焊接阀门应用在线诊断技术作为定期解体维修的替代可以极大地降低维修成本。如何应用有效的阀门诊断技术将成为实施VBM 的一个重点研究方向。

4 结语

电厂全面实施基于价值的维修需要电厂文化的转变，特别是电厂管理高层对于VBM 管理理念的正确认识。VBM 的实施并不代表核安全管理的弱化，它是借助最有效的维修，合理分配资源，适当地优化安全性和可靠性，以使电厂维修策略达到最小寿命周期成本所要求的可靠性水平。需要明确的是，在我国实施VBM 仍是在满足核安全的基础上进行，而不应对核安全产生相反作用。

本文中的VBM 实施策略是针对核电厂的运营阶段。可将VBM 的理念延伸至工程阶段。如通过设计优化减少关键敏感设备数量，通过设备选型归一化来减少群厂同一功能位置的设备种类，最终减少运营阶段的预防性维修任务，减少备件采购数量，降低人员培训费用等成本。

此外，VBM 应用需在探索中不断优化，需建立可靠的模型测算预防性维修成本和设备故障后带来的损失。