EPR机组联调启动实践

EPR机组联调启动实践

黄辉明

台山核电合营有限公司 广东省江门市 529228

摘要：台山核电站一期项目是EPR全球首堆工程，借助中广核集团工程公司丰富的调试经验，业主公司生产准备前期的基础建设以及总体调试伊始对商运前非计划停堆的重视和定位，充分借鉴一号机组联调阶段非计划停堆的经验和教训，针对非计划停堆采取特殊改进和防范措施，在EPR三代机组的联调启动方面取得了一些成功经验。本又以台山核电站1号/2号机组为例，系统阐述了机组联调启动阶段在经验反馈落实、调试工期优化和机组风险管控等方面的成功经验及实践，以期能对我囯核电新机型调试启动管理起到一定的借鉴作用。

关键词：EPR机组；联调启动；经验反馈；工期优化；风险管控

0引言

欧洲压水堆（EPR）是法玛通公司和西门子公司数十年合作的成果，充分吸收了压水堆设计、建造和运行经验，融合了法国N4和德国Konvoi反应堆所应用的先进技术，并在此基础上做了一定改进。台山核电机组是全球单机容量最大的机组，在技术和设备上较CPR1000机组有重大变化，主要体现在1750MWe超大容量机组、单堆布置、堆芯采用重反射层、双层安全壳、四列独立专设安全系统、四重相对独立冗余控制系统、自动诊断与操纵员辅助系统等电站智能化控制和一回路平均温度随功率阶梯式控制等方面。

受技术方案未固化影响，国外FA3/OL3两个项目工期延误，台山核电项目于2012年底后来居上，转为EPR首堆工程进行建设。相比CPR1000成熟技术，首堆调试面临新设计、新结构、新系统、新设备等挑战，如堆-机协调引入全新控制策略，堆芯结构首次采用重反射层及流量分配器，DCS引入操纵员辅助控制（OAF）、限值干预控制、事故策略自动诊断等智能化控制功能，超大容量的ALSTOM V3型励磁调节器首次应用，此外还需面对超大容量机组入网稳定性等难题。2018年12月13日和2019年9月7日，台山核电项目一号和二号机组分别全部完成联调启动试验具备商运条件，为全球第三代核电站建设提供了成功范例。

1 经验反馈落实

检验生产准备和移交接产成效的联调启动有着其特有的规律，需要精心的准备和谋划。台山EPR首堆经过冷态功能试验、热态功能试验及一号机组联调启动的考验在组织管理、经验技能方面已经积累了丰富的经验，生产队伍尤其是运行人员得到了相当程度的锤炼，装料作为生产运营全面承担核安全责任的分水岭，在装料准备阶段就有组织有计划的结合经验反馈落实优化工作。

优化组织模式，①启动指挥部的统一管理下，保留一号机组工程生产核心骨干稳定包括指挥线、协调层、试验负责人和运行SSE；②强化专家组运作，由系统工程部经理或副经理牵头专家会，工程/生产/CNOC等多部门参与，同时纳入模拟机教员、安工和运行SSE等核心技术骨干，技术方案要先经过专家会充分讨论才能上指挥部会，确保给指挥部强有力的决策支持，有效发挥指挥部会的决策职能；③保持工程内部协调会继续运作，统筹协调和推进工程线在设计、安装和调试等方面的尾项，避免对启动计划造成制约和冲击；④启动前建立经验反馈小组全面梳理需要向二号机反馈的项目。

完善设备管理，①制定“防止卸料、防止从双相退回单相、防止常规岛供水中断导致核岛退状态、防临界并网后自动停机停堆和防止装料后因OTS限制后撤则被突破”的五防策略，工程生产联合梳理已发生、易发生故障及关键设备清单，逐项检查核实各设备状态，根据检查结果开展成品保护、纠正性或预测性维修；②预防性维修起始点提前，对于显现的设备现场存储时间长，保养问题造成的设备缺陷，预防性维修起始点根据设备制造完成、到货和安装到现场的时间、设备中的老化分析以及现场的经验反馈进行调整和提前；③优化关键敏感设备（CCM）逻辑，完成CCM清单的识别，对于单一跳机跳堆探头或逻辑，失效会导致跳机、跳堆或降功率，对机组可用性造成较大影响，通过推动设计变更和逻辑优化。

升版程序文件，基于经验反馈输入对二号机调试试验程序、风险预案、工前会单等文件程序进行全面的升版，内容包括①一号机调试试验的试验数据和经验反馈；②一/二号机的设计差异，包括控制逻辑、参数和系统设备；③一/二号机试验初态的差异；④二号机当前所存在缺陷给试验引入的叠加风险；⑤二号机试验对已商运的一号机运行的影响分析。

2 调试工期优化

EPR机组设计了大量甩负荷工况，其目的是当关键设备故障时通过自动控制功能，使机组在不停机的前提下快速降功率至最佳负荷运行，有效提升机组的安全性和经济性。这些甩负荷工况在机组带功率状态下均要通过试验进行验证，其中包括3项甩空载试验、3项甩厂用电试验、11项RB（Runback）甩负荷试验，且很多为首次执行项目，这些高风险试验的引入不仅带来了较高的跳机、跳堆风险，也占用了大量的主线工期。

针对以上状况，在二号机启动阶段制定了相应的优化方案，优化原则主要分成两类：第一类是取消没有执行意义的试验，第二类是覆盖可互相包络的试验。通过对各项甩负荷试验的触发方式、速率、甩负荷区间、逻辑等进行分析，发现部分RB试验项目和甩厂用电试验项目设计不合理，如：25%Pn甩厂用电试验甩负荷较少、部分RB试验项目对机组实际运行没有参照意义、验证准则存在互相覆盖等情况。

调试分部牵头以“技术上有无必要”为原则在对二号机组装料后试验进行梳理优化，优化内容主要在“试验内容删除、试验方法优化、试验平台调整、定期试验等效”等方面，通过与生产、TPE、GE/FRA等多轮的沟通澄清。

3 机组风险管控

强化以风险为核心的安全、质量和生产管理，建立全面、深入、前瞻的风险管理。EPR机组新技术、新设备、新试验，在台山二号机组前，实现商运的机组只有台山一号机组，实践经验有限，则EPR机组的潜藏的设计缺陷及设备隐患未能充分暴露，在二号机组调试过程中，仍会面临一号机组未出现的异常情况。为应对此种未知的风险，需严格按一号机组启动阶段逐步形成的“七会三单三要求”（7+3+3）风险管理模式进行风险管控。在联调启动前，运行部牵头联合调试和核安全工程师，对二号机组启动阶段所有试验逐个进行风险分析，根据分析确定拟采取的“工前会”或“四会三单”或“七会三单三要求”等管理模式。

建立同电网的协调机制，结合一号机组启动阶段与电网协调出现的实际问题，对每一项试验进行分级管理，计划安排前考虑电网因素的影响判断试验“高/中/低”风险等级，二号机组通过“涉网工作三天滚动计划”提前与电网沟通，提前报备对电网安全挑战的“高/中/低”风险试验，此外，启动前充分讨论启动方案的逻辑和措施，避免在启动阶段提出方案变更申请，同时也避免试验导致电网频率超出电网安全运行的频率范围±0.1HZ，以获得电网对启动计划的支持，此外，针对有潜在风险的试验提前制定预案计划，对关键路径工作及影响关键路径的缺陷采取专人专项管理，以“总体最优”原则动态调整主线计划。

二号机组试验风险分级管理，建立多重屏障，提前暴露并处理制约试验问题，保障了试验质量，促使最终机组瞬态试验均一次成功、调试试验零非计划停机停堆。

4 CIN变更实施

DCS数据库的巨量变更为首堆特点之一，针对频繁迭代设计变更下的DCS变更实施与风险管控，必须应用创新的管理方法和管控方案予以应对，否则将直接影响工程建设进度甚至机组的安全稳定运行。

在管理方法上，①尽最大可能一回路进水升温升压前集中进行软件设计变更（CIN）的实施，一号机联调启动期间CIN在冷态功能试验、热态功能试验及其装料启动等各节点前后均执行多批次CIN，导致一系列事件，经验表明CIN实施的离线下装以及机柜上下电操作在低状态下风险可控，二号机尽最大可能在机组低状态下集中进行CIN的实施，按成熟套路进行准备和实施；②加强DTCA和特性参数管理两个薄弱环节的管理，经验表明非联调阶段的DTCA管理存在漏洞，如无SSE/RO双签和工作票跟踪管理，将为联调阶段埋下诸多隐患。CIN实施过程中会将特性参数冲洗掉，必须建立特性参数管理流程和数据库，每次CIN下装或数据库升版后重新进行梳理比对，确保避免特性参数的非预期覆盖；③进行一/二号机逻辑参数差异的识别与管理，通过比对两个机组的DCS数据库，以提前预判和调整好二号机参数，从而继承一号机组调试成果，预先分析和修正二号机潜在风险。利用自主开发的工具全面比对了二号机和一号机的DCS数据库，包括400多万个参数和10000多页逻辑，从差异项中筛选出特性化参数、逻辑偏差、开口项、动态修改参数、一号机不一致参数等，经分析后将996项差异修改为与一号机相同。

在技术手段上，①自主完成数据库离线下装方案和风险控制方案研究，获得数据库离线下装的实施方案和风险控制方案所需分析的数据量；②自主研发数据库自动比对系统，对于现有数据库，可实现追踪DCS平台数据库的每个变量；对于新版数据库，可避免因数据库自身输入错误而引入的不可预期风险，消除了常规数据库比对带来的人因失误，大幅度提高了数据库的分析效率。③开发T2000逻辑离线分析系统，该系统的数据库与现场一致并根据现场的变更实施情况动态更新。解决了逻辑组态的设计输入文件升版与现场高频的变更次数不匹配问题，数据库固化前，极大便利了现场试验的准备与实施。

5结束语

EPR首堆工程联调启动堪称一次测绘无人区之旅，在工程和生产的高度配合下和参建单位及外部支持单位、监管机构、电网调度等大力协助下完成了对EPR设计的全面验证，成功的实现了对FA3和OL3后发先至的彻底超越。站在生产运营的角度回顾总结联调启动过程，无论计划工期还是风险控制都遭遇了超出预期的重大挑战和考验，这两个维度反应了EPR首堆联调启动之路的困难重重，涅槃重生般的过程加深了我们对EPR的认识，洗涤出大量值得总结的技术和管理经验，并为首堆精神注入了百折不饶砥砺前行的拼搏元素。①首堆联调启动需要从思想上提高对困难的认识，在启动准备的对标过程中结合自身特点进行再思考，并以高于成熟机组的标准进行前期准备和过程管控；②在CPR风险管理基础上发展出来的“7+3+3”堪称核电风险控制最高标准，可以有效的应对新设计、新工艺和人员经验不足带来的问题。试验执行前的充分准备和实施过程中的有效防人因是风险防控的两个关键点；③EPR技术不是简单的N+2，控制和保护上均进行了技术上的升级，EPR设计的深刻理解和全面掌握需要进行专门的研究和培训。

总而言之，借助中广核集团工程公司丰富的调试经验，台山公司生产准备前期的基础建设，移交接产阶段减少人因失误的现场实践，总体调试伊始公司领导对商运前非计划停堆的重视和定位，借鉴在一号机组联调启动非计划停堆中学到的经验和教训，在二号机组针对非计划停堆采取特殊改进和防范措施，共同造就了台山二号机组调试试验零非计划停堆的记录。工程和生产两股力量没有相互损耗，也没有保持并行运作，而是逐步磨合、并轨并且最终融合，形成了一股前所未有的统一力量，实现了双方共同认可的奋斗目标。

作者简介：

黄辉明，男，1983—，高级工程师，现从事核电厂运行及安全分析相关工作。