国产设备在核电厂运行情况及故障分析

刘 飒，荣 健，周钊正，陈 薇，王 丰，吴秀坤

(1.中国核电发展中心,北京 100045；2.上海核工程研究设计院有限公司,上海 200233)

1 国产设备在核电厂运行情况分析

2017年,国家发改委、国家能源局等四部委联合开展了“核电安全管理提升年”专项行动，对我国核电安全管理情况进行了一次全面检查评估，国产设备使用情况是重要内容之一。根据部署，中国核电发展中心调研了13个核电基地的全部运行机组，汇总梳理了因国产设备设计、制造、安装等原因发生故障影响核电机组可用率受的相关数据，共计21大类1346项，其中阀门类设备570项，泵类设备168项，电气仪表类设备417项，其他类设备191项，详细信息见图1～图5。

因同类国产设备问题导致机组可用率受影响的核电厂数量分布如图6所示。

调研数据显示，影响核电厂机组运行的故障设备主要集中于泵、阀类设备和电气类设备。考虑到变压器、电机、常规容器/换热器等设备属于电力及化工行业的通用设备，非核电行业特有，因此，将研究重点聚焦于核电专用泵、阀类设备，并选取故障率较高的止回阀、蝶阀、闸阀和离心泵作为典型设备进行分析研究。

国产阀门、泵类设备的故障主要包括以下几个方面：

1)止回阀：阀瓣、阀座密封不严，法兰密封不严导致内漏和外漏，唇边焊缝失效等。

2)蝶阀：阀杆、阀座、阀瓣等部位密封面不严导致内漏，执行机构卡涩导致阀门无法动作。

3)闸阀：阀瓣、阀座、阀杆和阀板等部位的密封不严或磨损导致内漏，执行机构零件弯曲或磨损造成阀门拒动。

图1 被调研国产设备缺陷分布图

图2 阀门类设备缺陷结构图

图3 泵类设备缺陷结构图

图4 电气仪表类设备缺陷结构图

图5 其他类设备缺陷结构图

4)离心泵：轴承、轴套、水力部件磨损锈蚀造成机械密封泄漏、流量不足和振动超标等。

通过数据分析，发现有问题设备的数量与制造厂所占的市场份额成正比关系，以止回阀和离心泵为例，分别见图7、图8。可见，国内各厂家技术力量与管理水平处于同等级别。

图6 上报同类问题核电厂数量统计

图7 止回阀

图8 离心泵

阀门、泵类国产设备已实际应用于核电厂，是通过了相关鉴定和检验，符合设备技术规范的各项要求的，但是从调研梳理的结果来看，部分设备尤其是泵、阀类设备从设备可靠性和可用率的角度并不能完全满足核电厂的实际需求，每次大修期间存在着大量的设备维修和更换现象，对核电厂的经济性有一定影响，也影响了业主使用国产设备的信心。

2 国产设备出现故障的原因分析

根据调研材料及业主和生产厂商的信息反馈，分析认为国产设备在核电厂使用过程中出现故障的原因主要有以下几个方面：

1)设计水平相对落后，基础研发能力有待提高。装备制造企业不能完全掌握设计原理，尚未突破核心技术，许多试验技术、试验条件和验证能力比较滞后，积累的试验数据和应用数据与国际水平仍有不小的差距。例如在泵阀驱动装置的设计制造方面，目前国产驱动装置普遍存在控制精度不高,动作不灵敏、可靠性低的问题，难以满足核电装备的长期可靠运行要求，主要原因还是没有吃透设计原理，特别对深层次机理性研究不够。

2)工业基础需进一步加强。一是材料方面，核电设备对材料的化学成分含量、均匀度等方面要求严格，国产材料不能完全满足要求;二是生产工艺方面，国内厂家在生产工艺和基础机械加工上还不完全达标，产品制造精度偏低，批量化产品的工艺稳定性欠缺。

3)鉴定标准、程序和验收规范不统一。在核电领域，还没有建立起完善的核电设备鉴定体系，缺乏业内公认的鉴定机构、标准规范、鉴定流程等。目前国内对产品的鉴定多采用专家评审会的方式，存在一定的主观性，难以为设备采购决策提供更加客观的评判依据。另外，从设备鉴定工作的现状来看，鉴定的注意力重点是样机，实际上还存在样机的鉴定和产品不一致的问题，出现过样机通过了鉴定，但在产品实际使用中无法满足设备可靠性和可用性需求的情况。

3 建议

设备材料和加工工艺，涉及整个工业基础，需要各个行业长时间坚持不懈地努力攻关，可以通过科学设备鉴定体系，帮助用户采购到真正合格的设备，减少缺陷设备的采购概率，提高电厂运行的可靠性和经济性。核电行业可在以下几个方面开展工作：

1)建立完善行业内公认权威的第三方鉴定机构和鉴定流程，让第三方机构出具的鉴定报告具备公信力。目前国内厂家爱的样机鉴定试验(电气设备除外)大多在制造厂内部的试验台架进行，客观性、公正性和透明性易受到质疑。尽管国家安全局发放了一批第三方设备鉴定中心的牌照，但是在实际操作中，对于第三方鉴定并非强制性的要求，相关部门需要整合行业资源并加以引导，做到公开公正。

2)建立完善统一的鉴定标准规范。这些标准规范既要吸收美、法等已有的经验，也要充分考虑我国的实际工业基础，统一的鉴定标准可为设备的设计方、制造方、用户提供各方认可的准则，减少分歧。

3)建立完善设备运行经验反馈机制。根据用户经验反馈，协助设备设计和制造方及时获得信息，督促设备改进提升，持续提升设备的质量和可靠性。