在最近一次長時間的維護大修中，TVO團隊在OL1進行了大范圍的維護和升級活動。OL1和OL2維護經(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，芬蘭核電站運營商Teollisuuden Voima Oy(TVO)開始在奧爾基洛托(Olkiluoto)核電站1號機組進行定期年度大修。

該核電站以芬蘭西部的奧爾基洛托島命名，擁有兩臺在運890MWe沸水堆(BWR)，分別于1978年和1980年投入運行，一年或兩年后進行商業(yè)運營。

總的來說，這些機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)設計建造，于6月初恢復使用。

OL1和OL2的維護經(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。一臺機組每年都會進行燃料中斷，另一臺機組服務中斷。”

“對于燃料中斷，我們會更換燃料并進行強制性測試和一些預維護。在服務中斷中，我們會進行所有預維護、檢查和其他修改。標準要求為燃料中斷7天，服務中斷14天。在每五年或六年后，進行類似更大的修改時，我們會進行更長的服務中斷。對于1號機組，這花了32天，對我們來說太長了。”

TVO在前兩次或三次停機期間“節(jié)省”了各種修改，這些修改可以在較長的大修期間進行。

在最近一次大修期間，進行了一系列預防性維護活動、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，以及更換給水泵中的葉輪，安裝新的再循環(huán)管線，并對反應堆一回路進行壓力測試。

“我們通常不需要超長的停機時間，我們有一個分散的預維護計劃，這樣我們就可以在正常的14天服務停機期間進行所有的免費維護。”

“這些超長停機時間僅用于改造項目，例如，我們必須更換大型一次循環(huán)泵和大型閥門。如果改造時間過長，我們進行超長的服務中斷。實際上，唯一與維護相關的工作是我們的主回路壓力測試，因為這對于正常的兩周停機來說太長了。然而，這只是每八年一次，所以這些更長的停機時間只適用于大型改造項目。

2、避免過時

核電站運行壽命通常很長，鑒于其壽命——OL1和OL2已經(jīng)運行了40多年，關鍵部件可能會過時和勞損，需要修改和升級。

原始設備制造商甚至可能在幾十年的運營壽命內(nèi)破產(chǎn)或被接管。從某種角度上說，最好的辦法是用一個更現(xiàn)代的設備來代替一個機組。

在奧爾基洛托核電站最近一次大修期間進行的一次關鍵升級，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70年代末的，是最初一代。雖然它們運行良好，從這個角度來看沒有任何問題，但很難獲得備件。這些在技術上老舊的泵，通常是進行修正的主要原因。”

“當然，當我們更換新部件時，我們會檢查是否能夠獲得更高效的設備。我們通常也會考慮提高電廠運行效率。我們做這些修改也是為了將來，當我們看到我們要改變一些系統(tǒng)時，比如說必須做這些額外的修改，在五年后，當我們做其他事情時，修改仍然有效。”

盡管現(xiàn)代化和替換是TVO的一個手段，但更強大的維護制度可能在經(jīng)濟上更有優(yōu)勢。

“當我們做出這些決定時，淘汰是一個值得關注的問題。

與任何正常的資產(chǎn)管理計劃一樣，這是一種平衡行為，必須檢查維護成本是否有時過高，或者進行更多維護是否比更換新設備更便宜。例如，在大型檢修項目，當我們計劃或決定是否需要更換某些設備時，我們也會評估，進行更多維護是否更有效。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。我們可以進行大型檢修項目，以使舊的現(xiàn)有設備像新的一樣。”

當希望更換或升級組件時，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)不是一個買方市場。有時很難找到愿意滿足我們需求的供應商，因為我們是一個小市場，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。當一些國家退出核電領域時，這加劇了供應鏈緊張。現(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。

“當我們處理與安全相關的系統(tǒng)時，所有設備和任何修改都必須由我們自己的官員進行鑒定。為了可靠性，如果我們處理的是與安全相關系統(tǒng)，例如，在1號機組和2號機組中，我們有四個子系統(tǒng)。一旦你找到了符合你規(guī)格的設備，你就要試用相當長的時間。”

我們在設備中為一個子系統(tǒng)安裝一個組件，從中我們可以獲得運行經(jīng)驗。一旦實用性得到驗證，確定它運行良好并且不會出現(xiàn)任何意外情況時，就可以在其他三個子系統(tǒng)上推廣。如果我們同時在所有四個子系統(tǒng)上安裝，一但發(fā)現(xiàn)意外，就成了一個潛在的噩夢。因此，我們可以通過前一種方式確保可靠性。

通過維護來提高效率。雖然更換部件可以防止?jié)撛诘倪^時問題，但TVO實施的全面維護計劃也可以使整個系統(tǒng)隨著時間的推移得到改善。

升級支持，通過減少泵電機等的寄生負載來提高效率。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：“電機可以更高效，設備也可以更高效。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備來提高工廠運轉效率，這一點非常重要。因為我們必須致力于建設一個更高效的工廠，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行的升級：“五六年前，我們進行了一項改造項目，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)濟效益。”

更換給水泵的葉輪是另一種改進，它提高了效率，但也提高了安全性。

“舊的水泵已經(jīng)磨損了，是時候進行更換，我們從OEM合作伙伴那里更換了更有效的新一代設計水泵。

我們有四個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泵。我們可以用三個泵驅(qū)動系統(tǒng)，可以在任何情況下使用3個泵。”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。從這個角度來看，這也是一個好的舉措。”

“這個項目是一個很好的例子，我們可以選擇更換整個泵或僅更換葉輪。我們決定保留這些舊泵，并對一些元件進行了檢修。這些泵使用液壓離合器驅(qū)動，我們還對離合器進行了一些優(yōu)化，并更換了葉輪。我們還將對泵進行一些腐蝕修復。這種項目有很多步驟，但后來我們幾乎像換了新泵一樣，不需要更換整個裝置。”

該廠一直在進行改進，并從17年前汽輪機島現(xiàn)代化項目(TIMO)下的汽輪機更換等項目中進行了改進。

該計劃與2005年至2006年的年度停機時間相吻合，更換了再熱器、低壓渦輪機、蒸汽干燥器和6.6 kV開關設備，并實現(xiàn)了兩個電廠渦輪機過程自動化的現(xiàn)代化。

索涅米說：“當這些項目合并后，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，以支持其運維和檢查計劃。

例如，在這次大修中，部署了一個專門的攝像系統(tǒng)，用于檢查1號機組的反應堆壓力容器。“容器樹項目是一個與材料相關的項目。

當我們在主回路壓力測試期間從堆芯中取出所有燃料時，我們使用攝像機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堆容器的整個底部。”

他補充道：“我們與一個合作伙伴和供應商合作，開發(fā)了基于監(jiān)控攝像機操縱器的專用設備，進展非常順利。我們?yōu)?號機組開發(fā)了該設備，通過不斷改進，性能十分優(yōu)異。我們開發(fā)了一些用于維護的專用系統(tǒng)，在檢查中發(fā)現(xiàn)當使用大量機械手進行檢查，而不是在維護中使用時，效果更明顯。”

索涅米繼續(xù)說道：“盡管從1號機組的反應堆中取出了一些損壞的燃料，但攝像機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。實際上，我們什么也沒有發(fā)現(xiàn)，都是干凈的。”

類似的檢查計劃在未來進行，但TVO尚未決定何時進行。

索涅米說：“也許，當我們從堆芯取出所有燃料進行壓力測試時。這可能是實現(xiàn)這一目標的窗口。”

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)字化是當前系統(tǒng)升級和現(xiàn)代化的一部分，也是維護過程的一部分：

“我認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)可以用于維護計劃。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：“在我們當前的維護和升級計劃中，我們在執(zhí)行一個項目。有很多數(shù)字化以及這類傳感器和數(shù)據(jù)源，我認為我們將從3號機組中學到很多。未來，我們還可以將這些經(jīng)驗用于1號和2號機組，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)行一系列不同維護活動和特殊項目的一個狹窄窗口，但TVO有一種新穎的工作流管理方法。

索涅米解釋道：“我們有一套非常獨特的系統(tǒng)來處理這些維護中斷，其中一名維護工程師負責整個項目，例如所有渦輪島閥。對于大修，該工程師將負責整個預維護計劃，并計劃其設備的所有大修工作。”

“然后，他們將從供應商和合作伙伴那里獲得資源來執(zhí)行這些工作。在本例中，他們是渦輪機島閥維護工作的現(xiàn)場和項目經(jīng)理。我們將有另一名維護工程師負責反應堆島閥，一名負責泵，一位負責儀表等。因此，我們將所有核電廠設備分為小部分或部分，每個部分都有自己的維護工程師負責。他們計劃自己的所有工作，然后在大修前做好所有計劃工作準備，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。”

他補充道：“這是非常罕見的，我們在維護中進行所有的維護規(guī)劃和維護工程。在大多數(shù)工廠中，技術部門會進行例如維護前規(guī)劃和此類工作，但在TVO中，我們會進行維護，這不僅是為了執(zhí)行，也是為了維護規(guī)劃。”

“當你必須自己事先做好所有計劃，確保所有必要的備件，維護整個預維護系統(tǒng)，然后在現(xiàn)場負責時，這是非常有效的。當你管理所有自己的設備時，你學到了很多，然后在下一個冬季的大修期間，你可能會記得。例如，某個特定的閥門在某個部件上出現(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信息，并在每年年底進行一次完整的報告。就維護需求和停機效率需求而言，這是一個非常好的系統(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號機組都有一個單一的組織，因為它們或多或少都是相同的，所以同一個人用相同的設備和備件來管理1號和第2號機組。”

這種方法建立了一個深入的知識庫。在兩個機組之間提高了維護效率，其中可能會出現(xiàn)特定問題，例如特定閥門的加速磨損。

索涅米總結道：“當你在做計劃的時候，你要保持預維護計劃和備件。然后要在冬季的幾個月里做好所有的計劃和準備。”

在備件投入使用時，通過對非運行部件進行維修，也將停機時間保持在最低限度。

“我們確實有很多機組的備用設備，因為，如果你對一個大型閥門進行大修，可能需要很長時間。相反，我們更換了整個閥門的插入件，然后取出了這個插入件，可以對其進行必要的維護。當我們有一個可更換的設備或插件時，我們可以縮短停機時間，我們可以在在線時間進行檢修。”

5、經(jīng)驗傳承

招聘新工程師以取代長期服務員工的經(jīng)驗和知識，是核業(yè)務的一個長期問題。TVO有大約1000名員工，但不可避免地會有不斷的人員流動。

“當我回到20年前的時候，有一些人在20世紀70年代末和80年代初建造了這些工廠。他們?nèi)匀辉诠ぷ鳎袔啄晁麄兌纪诵萘耍覀冇瓉砹诵乱淮．斎唬氯藳]有那種真正建造工廠人的知識，存在一定的風險。重要的是，我們有一個良好的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，涵蓋了大量的運營經(jīng)驗。新的工程師可以去數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢查以前的經(jīng)驗。例如，注意到1999年也有類似的現(xiàn)象，當時是這樣處理的。”

“在這些將要使用60年或更長時間的電廠中，我們有這些歷史數(shù)據(jù)和運行經(jīng)驗是非常重要的。這是我們的決策依據(jù)，保證方法有效的基礎。如果沒有這種基礎，可能充滿各種風險。”

TVO也在關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。現(xiàn)在，我們正在抽出紙質(zhì)記錄的關鍵部分，評估其對未來維護的幫助，并在需要時將其數(shù)字化。例如，我們有一個非常好的運營數(shù)據(jù)，來自20世紀90年代初的維護記錄。我們有了一個開發(fā)更多數(shù)據(jù)系統(tǒng)的項目，耗時將十分漫長，因為所有工廠文件都在原始文件中，例如藍圖。我們已經(jīng)有了相當多的1號和2號機組的數(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)代化項目提高了發(fā)電廠機組的安全性、生產(chǎn)能力和經(jīng)濟性，不僅為延長壽命，而且為運營的可靠性鋪平了道路。

例如，自20世紀90年代初以來，這兩個機組的容量系數(shù)都遠高于90%。

OL1和OL2最近一次年度大修，包括換料和各種年度預防性維護活動、檢查、維修和測試，電廠于6月恢復運行。

(本文編譯《Keeping OL1 up on top with upgrades》)