在最近一次長時(shí)間的維護(hù)大修中，TVO團(tuán)隊(duì)在OL1進(jìn)行了大范圍的維護(hù)和升級活動。OL1和OL2維護(hù)經(jīng)理解釋了他們的戰(zhàn)略及其執(zhí)行情況。
1、年度大修
2022年4月下旬，芬蘭核電站運(yùn)營商Teollisuuden Voima Oy(TVO)開始在奧爾基洛托(Olkiluoto)核電站1號機(jī)組進(jìn)行定期年度大修。
該核電站以芬蘭西部的奧爾基洛托島命名，擁有兩臺在運(yùn)890MWe沸水堆(BWR)，分別于1978年和1980年投入運(yùn)行，一年或兩年后進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營。
總的來說，這些機(jī)組提供了芬蘭全國約五分之一的電力需求。該核電站由ASEA-Atom(現(xiàn)為西屋公司的一部分)設(shè)計(jì)建造，于6月初恢復(fù)使用。
OL1和OL2的維護(hù)經(jīng)理索利·索涅米(Sauli Suoniemi)解釋道：“我們的正常策略是有兩種停機(jī)。一臺機(jī)組每年都會進(jìn)行燃料中斷，另一臺機(jī)組服務(wù)中斷。”
“對于燃料中斷，我們會更換燃料并進(jìn)行強(qiáng)制性測試和一些預(yù)維護(hù)。在服務(wù)中斷中，我們會進(jìn)行所有預(yù)維護(hù)、檢查和其他修改。標(biāo)準(zhǔn)要求為燃料中斷7天，服務(wù)中斷14天。在每五年或六年后，進(jìn)行類似更大的修改時(shí)，我們會進(jìn)行更長的服務(wù)中斷。對于1號機(jī)組，這花了32天，對我們來說太長了。”
TVO在前兩次或三次停機(jī)期間“節(jié)省”了各種修改，這些修改可以在較長的大修期間進(jìn)行。
在最近一次大修期間，進(jìn)行了一系列預(yù)防性維護(hù)活動、檢查和修改。
最重要的工作包包括，更換停堆冷卻系統(tǒng)中的泵和閥門，更新安全殼中的電氣襯套組件，檢查反應(yīng)堆壓力容器底部，維修廠用水通道和澆筑廠用水通道中的一個(gè)，以及更換給水泵中的葉輪，安裝新的再循環(huán)管線，并對反應(yīng)堆一回路進(jìn)行壓力測試。
“我們通常不需要超長的停機(jī)時(shí)間，我們有一個(gè)分散的預(yù)維護(hù)計(jì)劃，這樣我們就可以在正常的14天服務(wù)停機(jī)期間進(jìn)行所有的免費(fèi)維護(hù)。”
“這些超長停機(jī)時(shí)間僅用于改造項(xiàng)目，例如，我們必須更換大型一次循環(huán)泵和大型閥門。如果改造時(shí)間過長，我們進(jìn)行超長的服務(wù)中斷。實(shí)際上，唯一與維護(hù)相關(guān)的工作是我們的主回路壓力測試，因?yàn)檫@對于正常的兩周停機(jī)來說太長了。然而，這只是每八年一次，所以這些更長的停機(jī)時(shí)間只適用于大型改造項(xiàng)目。
2、避免過時(shí)
核電站運(yùn)行壽命通常很長，鑒于其壽命——OL1和OL2已經(jīng)運(yùn)行了40多年，關(guān)鍵部件可能會過時(shí)和勞損，需要修改和升級。
原始設(shè)備制造商甚至可能在幾十年的運(yùn)營壽命內(nèi)破產(chǎn)或被接管。從某種角度上說，最好的辦法是用一個(gè)更現(xiàn)代的設(shè)備來代替一個(gè)機(jī)組。
在奧爾基洛托核電站最近一次大修期間進(jìn)行的一次關(guān)鍵升級，其中更換了許多循環(huán)水泵。
正如索涅米所說：“我們今年所更新的泵是上世紀(jì)70年代末的，是最初一代。雖然它們運(yùn)行良好，從這個(gè)角度來看沒有任何問題，但很難獲得備件。這些在技術(shù)上老舊的泵，通常是進(jìn)行修正的主要原因。”
“當(dāng)然，當(dāng)我們更換新部件時(shí)，我們會檢查是否能夠獲得更高效的設(shè)備。我們通常也會考慮提高電廠運(yùn)行效率。我們做這些修改也是為了將來，當(dāng)我們看到我們要改變一些系統(tǒng)時(shí)，比如說必須做這些額外的修改，在五年后，當(dāng)我們做其他事情時(shí)，修改仍然有效。”
盡管現(xiàn)代化和替換是TVO的一個(gè)手段，但更強(qiáng)大的維護(hù)制度可能在經(jīng)濟(jì)上更有優(yōu)勢。
“當(dāng)我們做出這些決定時(shí)，淘汰是一個(gè)值得關(guān)注的問題。
與任何正常的資產(chǎn)管理計(jì)劃一樣，這是一種平衡行為，必須檢查維護(hù)成本是否有時(shí)過高，或者進(jìn)行更多維護(hù)是否比更換新設(shè)備更便宜。例如，在大型檢修項(xiàng)目，當(dāng)我們計(jì)劃或決定是否需要更換某些設(shè)備時(shí)，我們也會評估，進(jìn)行更多維護(hù)是否更有效。對于可以完好無損但樞軸軸承磨損的大型閥門也會這樣做。我們可以進(jìn)行大型檢修項(xiàng)目，以使舊的現(xiàn)有設(shè)備像新的一樣。”
當(dāng)希望更換或升級組件時(shí)，尋找合適的組件變得越來越困難。
索涅米說：“很明顯，如今在核能行業(yè)不是一個(gè)買方市場。有時(shí)很難找到愿意滿足我們需求的供應(yīng)商，因?yàn)槲覀兪且粋€(gè)小市場，我們有額外的需求，所以這并不容易。”
“即使在歐洲，也受到了福島核事故的影響。當(dāng)一些國家退出核電領(lǐng)域時(shí)，這加劇了供應(yīng)鏈緊張?，F(xiàn)在我們看到，核能發(fā)展在氣候問題壓力下開始重新評估。”
任何零件更換計(jì)劃也必須符合現(xiàn)有法規(guī)要求，以確保任何修改都是合格的。
“當(dāng)我們處理與安全相關(guān)的系統(tǒng)時(shí)，所有設(shè)備和任何修改都必須由我們自己的官員進(jìn)行鑒定。為了可靠性，如果我們處理的是與安全相關(guān)系統(tǒng)，例如，在1號機(jī)組和2號機(jī)組中，我們有四個(gè)子系統(tǒng)。一旦你找到了符合你規(guī)格的設(shè)備，你就要試用相當(dāng)長的時(shí)間。”
我們在設(shè)備中為一個(gè)子系統(tǒng)安裝一個(gè)組件，從中我們可以獲得運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。一旦實(shí)用性得到驗(yàn)證，確定它運(yùn)行良好并且不會出現(xiàn)任何意外情況時(shí)，就可以在其他三個(gè)子系統(tǒng)上推廣。如果我們同時(shí)在所有四個(gè)子系統(tǒng)上安裝，一但發(fā)現(xiàn)意外，就成了一個(gè)潛在的噩夢。因此，我們可以通過前一種方式確?？煽啃?。
通過維護(hù)來提高效率。雖然更換部件可以防止?jié)撛诘倪^時(shí)問題，但TVO實(shí)施的全面維護(hù)計(jì)劃也可以使整個(gè)系統(tǒng)隨著時(shí)間的推移得到改善。
升級支持，通過減少泵電機(jī)等的寄生負(fù)載來提高效率。因此，在五年現(xiàn)代化大修期間，TVO評估了工廠產(chǎn)量的潛在收益。
索涅米解釋道：“電機(jī)可以更高效，設(shè)備也可以更高效。值得一提的是，我們要檢查一下，看看我們是否可以在改造過程中使我們自己的流程更有效。”
“我們可以通過安裝新設(shè)備來提高工廠運(yùn)轉(zhuǎn)效率，這一點(diǎn)非常重要。因?yàn)槲覀儽仨氈铝τ诮ㄔO(shè)一個(gè)更高效的工廠，要從工廠獲得比使用相同資產(chǎn)獲得更多的效率。”
他引用了在上一次大修期間進(jìn)行的升級：“五六年前，我們進(jìn)行了一項(xiàng)改造項(xiàng)目，更換了主要的海水冷凝器。舊的冷凝器處于淘汰的邊緣，已經(jīng)到了使用壽命的盡頭。我們得到了更高效的主冷凝器和更多的工廠凈功率。這些新的冷凝器物有所值，我們還更換了高壓換熱器，這也為我們帶來了更多的經(jīng)濟(jì)效益。”
更換給水泵的葉輪是另一種改進(jìn)，它提高了效率，但也提高了安全性。
“舊的水泵已經(jīng)磨損了，是時(shí)候進(jìn)行更換，我們從OEM合作伙伴那里更換了更有效的新一代設(shè)計(jì)水泵。
我們有四個(gè)主給水泵使用這些新葉輪，在所有正常情況下只使用其中的三個(gè)泵。我們可以用三個(gè)泵驅(qū)動系統(tǒng)，可以在任何情況下使用3個(gè)泵。”索涅米說。
這可能會留下大量的備用容量，但也意味著主給水泵功率需求減少了25%，從而節(jié)省了電廠系統(tǒng)中使用的大量功率。
他說：“如果一臺泵出現(xiàn)故障，那么就不可能從發(fā)電廠獲得全部功率輸出。這不僅提高了安全邊際，而且提高了性能。從這個(gè)角度來看，這也是一個(gè)好的舉措。”
“這個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)很好的例子，我們可以選擇更換整個(gè)泵或僅更換葉輪。我們決定保留這些舊泵，并對一些元件進(jìn)行了檢修。這些泵使用液壓離合器驅(qū)動，我們還對離合器進(jìn)行了一些優(yōu)化，并更換了葉輪。我們還將對泵進(jìn)行一些腐蝕修復(fù)。這種項(xiàng)目有很多步驟，但后來我們幾乎像換了新泵一樣，不需要更換整個(gè)裝置。”
該廠一直在進(jìn)行改進(jìn)，并從17年前汽輪機(jī)島現(xiàn)代化項(xiàng)目(TIMO)下的汽輪機(jī)更換等項(xiàng)目中進(jìn)行了改進(jìn)。
該計(jì)劃與2005年至2006年的年度停機(jī)時(shí)間相吻合，更換了再熱器、低壓渦輪機(jī)、蒸汽干燥器和6.6 kV開關(guān)設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)電廠渦輪機(jī)過程自動化的現(xiàn)代化。
索涅米說：“當(dāng)這些項(xiàng)目合并后，工廠發(fā)電能力顯著提升。”
他指出，雖然這些主要的現(xiàn)代化改造每五年或十年進(jìn)行一次，但在最近一次大修期間，最大的修改是對水泵。
3、技術(shù)開發(fā)
除了工廠系統(tǒng)的現(xiàn)代化，TVO還與合作伙伴合作開發(fā)新型工具，以支持其運(yùn)維和檢查計(jì)劃。
例如，在這次大修中，部署了一個(gè)專門的攝像系統(tǒng)，用于檢查1號機(jī)組的反應(yīng)堆壓力容器。“容器樹項(xiàng)目是一個(gè)與材料相關(guān)的項(xiàng)目。
當(dāng)我們在主回路壓力測試期間從堆芯中取出所有燃料時(shí)，我們使用攝像機(jī)操縱器檢查容器底部，以查看是否有任何污染或異物。這是自核電站啟動以來，我們第一次能夠檢查反應(yīng)堆容器的整個(gè)底部。”
他補(bǔ)充道：“我們與一個(gè)合作伙伴和供應(yīng)商合作，開發(fā)了基于監(jiān)控?cái)z像機(jī)操縱器的專用設(shè)備，進(jìn)展非常順利。我們?yōu)?號機(jī)組開發(fā)了該設(shè)備，通過不斷改進(jìn)，性能十分優(yōu)異。我們開發(fā)了一些用于維護(hù)的專用系統(tǒng)，在檢查中發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用大量機(jī)械手進(jìn)行檢查，而不是在維護(hù)中使用時(shí)，效果更明顯。”
索涅米繼續(xù)說道：“盡管從1號機(jī)組的反應(yīng)堆中取出了一些損壞的燃料，但攝像機(jī)的檢查并不是為了找到一些碎片或類似掉入燃料通道東西。它是為了找到一些一直到容器底部的小部件，例如銷或小螺母以及類似的東西。實(shí)際上，我們什么也沒有發(fā)現(xiàn)，都是干凈的。”
類似的檢查計(jì)劃在未來進(jìn)行，但TVO尚未決定何時(shí)進(jìn)行。
索涅米說：“也許，當(dāng)我們從堆芯取出所有燃料進(jìn)行壓力測試時(shí)。這可能是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的窗口。”
在大修期間，操作員通常不會更換所有燃料，而是更換大約四分之一的燃料。
奧爾基洛托核電站現(xiàn)代化的另一個(gè)方面是使用現(xiàn)代數(shù)據(jù)系統(tǒng)。嵌入式傳感器的數(shù)字化是當(dāng)前系統(tǒng)升級和現(xiàn)代化的一部分，也是維護(hù)過程的一部分：
“我認(rèn)為這是一件越來越重要的事情，在像這樣的老工廠里，我們幾乎沒有這樣的東西。一切都是后來建造的，例如振動監(jiān)測系統(tǒng)。在未來，設(shè)備將更加依賴這些。我相信，我們的老工廠也是如此，獲得更多數(shù)據(jù)可以用于維護(hù)計(jì)劃。如果我們能夠獲得更多的數(shù)據(jù)和信息，那么我們可以利用這些不斷改進(jìn)電廠。對于這種趨勢，我表示肯定。”索涅米說。
他繼續(xù)說道：“在我們當(dāng)前的維護(hù)和升級計(jì)劃中，我們在執(zhí)行一個(gè)項(xiàng)目。有很多數(shù)字化以及這類傳感器和數(shù)據(jù)源，我認(rèn)為我們將從3號機(jī)組中學(xué)到很多。未來，我們還可以將這些經(jīng)驗(yàn)用于1號和2號機(jī)組，以了解哪些數(shù)據(jù)是重要的，以及將這些資產(chǎn)放在何處來開發(fā)知識庫，但我們現(xiàn)在還沒有將這種能力常規(guī)地包括在我們安裝的新設(shè)備中，例如閥門。”
4、工作流管理
盡管14天是執(zhí)行一系列不同維護(hù)活動和特殊項(xiàng)目的一個(gè)狹窄窗口，但TVO有一種新穎的工作流管理方法。
索涅米解釋道：“我們有一套非常獨(dú)特的系統(tǒng)來處理這些維護(hù)中斷，其中一名維護(hù)工程師負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目，例如所有渦輪島閥。對于大修，該工程師將負(fù)責(zé)整個(gè)預(yù)維護(hù)計(jì)劃，并計(jì)劃其設(shè)備的所有大修工作。”
“然后，他們將從供應(yīng)商和合作伙伴那里獲得資源來執(zhí)行這些工作。在本例中，他們是渦輪機(jī)島閥維護(hù)工作的現(xiàn)場和項(xiàng)目經(jīng)理。我們將有另一名維護(hù)工程師負(fù)責(zé)反應(yīng)堆島閥，一名負(fù)責(zé)泵，一位負(fù)責(zé)儀表等。因此，我們將所有核電廠設(shè)備分為小部分或部分，每個(gè)部分都有自己的維護(hù)工程師負(fù)責(zé)。他們計(jì)劃自己的所有工作，然后在大修前做好所有計(jì)劃工作準(zhǔn)備，以確保他們獲得所有備件和所有資源，并且在大修期間他們都在現(xiàn)場。”
他補(bǔ)充道：“這是非常罕見的，我們在維護(hù)中進(jìn)行所有的維護(hù)規(guī)劃和維護(hù)工程。在大多數(shù)工廠中，技術(shù)部門會進(jìn)行例如維護(hù)前規(guī)劃和此類工作，但在TVO中，我們會進(jìn)行維護(hù)，這不僅是為了執(zhí)行，也是為了維護(hù)規(guī)劃。”
“當(dāng)你必須自己事先做好所有計(jì)劃，確保所有必要的備件，維護(hù)整個(gè)預(yù)維護(hù)系統(tǒng)，然后在現(xiàn)場負(fù)責(zé)時(shí)，這是非常有效的。當(dāng)你管理所有自己的設(shè)備時(shí)，你學(xué)到了很多，然后在下一個(gè)冬季的大修期間，你可能會記得。例如，某個(gè)特定的閥門在某個(gè)部件上出現(xiàn)了額外的磨損，我們必須將這些信息作為下一次大修的相關(guān)信息，并在每年年底進(jìn)行一次完整的報(bào)告。就維護(hù)需求和停機(jī)效率需求而言，這是一個(gè)非常好的系統(tǒng)。”他說。
各首席工程師還相互協(xié)調(diào)，以確保在大修過程中工作流程順暢。
“他們肯定會在運(yùn)營中協(xié)調(diào)工作，彼此非常了解，很容易取得聯(lián)系。我們對1號和2號機(jī)組都有一個(gè)單一的組織，因?yàn)樗鼈兓蚨嗷蛏俣际窍嗤模酝粋€(gè)人用相同的設(shè)備和備件來管理1號和第2號機(jī)組。”
這種方法建立了一個(gè)深入的知識庫。在兩個(gè)機(jī)組之間提高了維護(hù)效率，其中可能會出現(xiàn)特定問題，例如特定閥門的加速磨損。
索涅米總結(jié)道：“當(dāng)你在做計(jì)劃的時(shí)候，你要保持預(yù)維護(hù)計(jì)劃和備件。然后要在冬季的幾個(gè)月里做好所有的計(jì)劃和準(zhǔn)備。”
在備件投入使用時(shí)，通過對非運(yùn)行部件進(jìn)行維修，也將停機(jī)時(shí)間保持在最低限度。
“我們確實(shí)有很多機(jī)組的備用設(shè)備，因?yàn)椋绻銓σ粋€(gè)大型閥門進(jìn)行大修，可能需要很長時(shí)間。相反，我們更換了整個(gè)閥門的插入件，然后取出了這個(gè)插入件，可以對其進(jìn)行必要的維護(hù)。當(dāng)我們有一個(gè)可更換的設(shè)備或插件時(shí)，我們可以縮短停機(jī)時(shí)間，我們可以在在線時(shí)間進(jìn)行檢修。”
5、經(jīng)驗(yàn)傳承
招聘新工程師以取代長期服務(wù)員工的經(jīng)驗(yàn)和知識，是核業(yè)務(wù)的一個(gè)長期問題。TVO有大約1000名員工，但不可避免地會有不斷的人員流動。
“當(dāng)我回到20年前的時(shí)候，有一些人在20世紀(jì)70年代末和80年代初建造了這些工廠。他們?nèi)匀辉诠ぷ?，但有幾年他們都退休了，我們迎來了新一代。?dāng)然，新人沒有那種真正建造工廠人的知識，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。重要的是，我們有一個(gè)良好的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，涵蓋了大量的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。新的工程師可以去數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢查以前的經(jīng)驗(yàn)。例如，注意到1999年也有類似的現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)是這樣處理的。”
“在這些將要使用60年或更長時(shí)間的電廠中，我們有這些歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)是非常重要的。這是我們的決策依據(jù)，保證方法有效的基礎(chǔ)。如果沒有這種基礎(chǔ)，可能充滿各種風(fēng)險(xiǎn)。”
TVO也在關(guān)注這些歷史記錄的升級和數(shù)字化，以便更有效地訪問和使用這些歷史記錄。
“我們已經(jīng)開始注意這方面問題?，F(xiàn)在，我們正在抽出紙質(zhì)記錄的關(guān)鍵部分，評估其對未來維護(hù)的幫助，并在需要時(shí)將其數(shù)字化。例如，我們有一個(gè)非常好的運(yùn)營數(shù)據(jù)，來自20世紀(jì)90年代初的維護(hù)記錄。我們有了一個(gè)開發(fā)更多數(shù)據(jù)系統(tǒng)的項(xiàng)目，耗時(shí)將十分漫長，因?yàn)樗泄S文件都在原始文件中，例如藍(lán)圖。我們已經(jīng)有了相當(dāng)多的1號和2號機(jī)組的數(shù)據(jù)，但要獲得所有數(shù)據(jù)還有很長的路要走。”
在其存在的整個(gè)過程中，TVO一直致力于升級OL1和OL2，使電廠通過現(xiàn)代化來提升核能力。在過去40年中，這些現(xiàn)代化項(xiàng)目提高了發(fā)電廠機(jī)組的安全性、生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)性，不僅為延長壽命，而且為運(yùn)營的可靠性鋪平了道路。
例如，自20世紀(jì)90年代初以來，這兩個(gè)機(jī)組的容量系數(shù)都遠(yuǎn)高于90%。
OL1和OL2最近一次年度大修，包括換料和各種年度預(yù)防性維護(hù)活動、檢查、維修和測試，電廠于6月恢復(fù)運(yùn)行。
(本文編譯《Keeping OL1 up on top with upgrades》)
