芬兰核电站大修经验

在最近一次长时间的维护大修中，TVO团队在OL1进行了大范围的维护和升级活动。OL1和OL2维护经理解释了他们的战略及其执行情况。

1、年度大修

奥尔基洛托拥有两个BWR核电站和一个位于芬兰劳马附近的新PWR电站。

2022年4月下旬，芬兰核电站运营商Teollisuuden Voima Oy(TVO)开始在奥尔基洛托(Olkiluoto)核电站1号机组进行定期年度大修。

该核电站以芬兰西部的奥尔基洛托岛命名，拥有两台在运890MWe沸水堆(BWR)，分别于1978年和1980年投入运行，一年或两年后进行商业运营。

总的来说，这些机组提供了芬兰全国约五分之一的电力需求。该核电站由ASEA-Atom(现为西屋公司的一部分)设计建造，于6月初恢复使用。

OL1和OL2的维护经理索利·索涅米(Sauli Suoniemi)解释道：“我们的正常策略是有两种停机。一台机组每年都会进行燃料中断，另一台机组服务中断。”

“对于燃料中断，我们会更换燃料并进行强制性测试和一些预维护。在服务中断中，我们会进行所有预维护、检查和其他修改。标准要求为燃料中断7天，服务中断14天。在每五年或六年后，进行类似更大的修改时，我们会进行更长的服务中断。对于1号机组，这花了32天，对我们来说太长了。”

TVO在前两次或三次停机期间“节省”了各种修改，这些修改可以在较长的大修期间进行。

在最近一次大修期间，进行了一系列预防性维护活动、检查和修改。

在这座拥有40多年历史的电厂，最近一次大修期间，还对水道进行了检查和维修。

最重要的工作包包括，更换停堆冷却系统中的泵和阀门，更新安全壳中的电气衬套组件，检查反应堆压力容器底部，维修厂用水通道和浇筑厂用水通道中的一个，以及更换给水泵中的叶轮，安装新的再循环管线，并对反应堆一回路进行压力测试。

“我们通常不需要超长的停机时间，我们有一个分散的预维护计划，这样我们就可以在正常的14天服务停机期间进行所有的免费维护。”

“这些超长停机时间仅用于改造项目，例如，我们必须更换大型一次循环泵和大型阀门。如果改造时间过长，我们进行超长的服务中断。实际上，唯一与维护相关的工作是我们的主回路压力测试，因为这对于正常的两周停机来说太长了。然而，这只是每八年一次，所以这些更长的停机时间只适用于大型改造项目。

2、避免过时

检查安全壳内的蒸汽排放井。

核电站运行寿命通常很长，鉴于其寿命——OL1和OL2已经运行了40多年，关键部件可能会过时和劳损，需要修改和升级。

原始设备制造商甚至可能在几十年的运营寿命内破产或被接管。从某种角度上说，最好的办法是用一个更现代的设备来代替一个机组。

在奥尔基洛托核电站最近一次大修期间进行的一次关键升级，其中更换了许多循环水泵。

正如索涅米所说：“我们今年所更新的泵是上世纪70年代末的，是最初一代。虽然它们运行良好，从这个角度来看没有任何问题，但很难获得备件。这些在技术上老旧的泵，通常是进行修正的主要原因。”

“当然，当我们更换新部件时，我们会检查是否能够获得更高效的设备。我们通常也会考虑提高电厂运行效率。我们做这些修改也是为了将来，当我们看到我们要改变一些系统时，比如说必须做这些额外的修改，在五年后，当我们做其他事情时，修改仍然有效。”

尽管现代化和替换是TVO的一个手段，但更强大的维护制度可能在经济上更有优势。

“当我们做出这些决定时，淘汰是一个值得关注的问题。

与任何正常的资产管理计划一样，这是一种平衡行为，必须检查维护成本是否有时过高，或者进行更多维护是否比更换新设备更便宜。例如，在大型检修项目，当我们计划或决定是否需要更换某些设备时，我们也会评估，进行更多维护是否更有效。对于可以完好无损但枢轴轴承磨损的大型阀门也会这样做。我们可以进行大型检修项目，以使旧的现有设备像新的一样。”

当希望更换或升级组件时，寻找合适的组件变得越来越困难。

索涅米说：“很明显，如今在核能行业不是一个买方市场。有时很难找到愿意满足我们需求的供应商，因为我们是一个小市场，我们有额外的需求，所以这并不容易。”

“即使在欧洲，也受到了福岛核事故的影响。当一些国家退出核电领域时，这加剧了供应链紧张。现在我们看到，核能发展在气候问题压力下开始重新评估。”

任何零件更换计划也必须符合现有法规要求，以确保任何修改都是合格的。

“当我们处理与安全相关的系统时，所有设备和任何修改都必须由我们自己的官员进行鉴定。为了可靠性，如果我们处理的是与安全相关系统，例如，在1号机组和2号机组中，我们有四个子系统。一旦你找到了符合你规格的设备，你就要试用相当长的时间。”

我们在设备中为一个子系统安装一个组件，从中我们可以获得运行经验。一旦实用性得到验证，确定它运行良好并且不会出现任何意外情况时，就可以在其他三个子系统上推广。如果我们同时在所有四个子系统上安装，一但发现意外，就成了一个潜在的噩梦。因此，我们可以通过前一种方式确保可靠性。

通过维护来提高效率。虽然更换部件可以防止潜在的过时问题，但TVO实施的全面维护计划也可以使整个系统随着时间的推移得到改善。

升级支持，通过减少泵电机等的寄生负载来提高效率。因此，在五年现代化大修期间，TVO评估了工厂产量的潜在收益。

OL1和OL2系统性改进。

索涅米解释道：“电机可以更高效，设备也可以更高效。值得一提的是，我们要检查一下，看看我们是否可以在改造过程中使我们自己的流程更有效。”

“我们可以通过安装新设备来提高工厂运转效率，这一点非常重要。因为我们必须致力于建设一个更高效的工厂，要从工厂获得比使用相同资产获得更多的效率。”

他引用了在上一次大修期间进行的升级：“五六年前，我们进行了一项改造项目，更换了主要的海水冷凝器。旧的冷凝器处于淘汰的边缘，已经到了使用寿命的尽头。我们得到了更高效的主冷凝器和更多的工厂净功率。这些新的冷凝器物有所值，我们还更换了高压换热器，这也为我们带来了更多的经济效益。”

更换给水泵的叶轮是另一种改进，它提高了效率，但也提高了安全性。

“旧的水泵已经磨损了，是时候进行更换，我们从OEM合作伙伴那里更换了更有效的新一代设计水泵。

我们有四个主给水泵使用这些新叶轮，在所有正常情况下只使用其中的三个泵。我们可以用三个泵驱动系统，可以在任何情况下使用3个泵。”索涅米说。

这可能会留下大量的备用容量，但也意味着主给水泵功率需求减少了25%，从而节省了电厂系统中使用的大量功率。

他说：“如果一台泵出现故障，那么就不可能从发电厂获得全部功率输出。这不仅提高了安全边际，而且提高了性能。从这个角度来看，这也是一个好的举措。”

“这个项目是一个很好的例子，我们可以选择更换整个泵或仅更换叶轮。我们决定保留这些旧泵，并对一些元件进行了检修。这些泵使用液压离合器驱动，我们还对离合器进行了一些优化，并更换了叶轮。我们还将对泵进行一些腐蚀修复。这种项目有很多步骤，但后来我们几乎像换了新泵一样，不需要更换整个装置。”

OL1的蒸汽轮机也对低压部分进行了升级。

该厂一直在进行改进，并从17年前汽轮机岛现代化项目(TIMO)下的汽轮机更换等项目中进行了改进。

该计划与2005年至2006年的年度停机时间相吻合，更换了再热器、低压涡轮机、蒸汽干燥器和6.6 kV开关设备，并实现了两个电厂涡轮机过程自动化的现代化。

索涅米说：“当这些项目合并后，工厂发电能力显著提升。”

他指出，虽然这些主要的现代化改造每五年或十年进行一次，但在最近一次大修期间，最大的修改是对水泵。

3、技术开发

该检修井通向RPV下方的区域。

除了工厂系统的现代化，TVO还与合作伙伴合作开发新型工具，以支持其运维和检查计划。

例如，在这次大修中，部署了一个专门的摄像系统，用于检查1号机组的反应堆压力容器。“容器树项目是一个与材料相关的项目。

当我们在主回路压力测试期间从堆芯中取出所有燃料时，我们使用摄像机操纵器检查容器底部，以查看是否有任何污染或异物。这是自核电站启动以来，我们第一次能够检查反应堆容器的整个底部。”

他补充道：“我们与一个合作伙伴和供应商合作，开发了基于监控摄像机操纵器的专用设备，进展非常顺利。我们为2号机组开发了该设备，通过不断改进，性能十分优异。我们开发了一些用于维护的专用系统，在检查中发现当使用大量机械手进行检查，而不是在维护中使用时，效果更明显。”

索涅米继续说道：“尽管从1号机组的反应堆中取出了一些损坏的燃料，但摄像机的检查并不是为了找到一些碎片或类似掉入燃料通道东西。它是为了找到一些一直到容器底部的小部件，例如销或小螺母以及类似的东西。实际上，我们什么也没有发现，都是干净的。”

类似的检查计划在未来进行，但TVO尚未决定何时进行。

索涅米说：“也许，当我们从堆芯取出所有燃料进行压力测试时。这可能是实现这一目标的窗口。”

在大修期间，操作员通常不会更换所有燃料，而是更换大约四分之一的燃料。

奥尔基洛托核电站现代化的另一个方面是使用现代数据系统。嵌入式传感器的数字化是当前系统升级和现代化的一部分，也是维护过程的一部分：

“我认为这是一件越来越重要的事情，在像这样的老工厂里，我们几乎没有这样的东西。一切都是后来建造的，例如振动监测系统。在未来，设备将更加依赖这些。我相信，我们的老工厂也是如此，获得更多数据可以用于维护计划。如果我们能够获得更多的数据和信息，那么我们可以利用这些不断改进电厂。对于这种趋势，我表示肯定。”索涅米说。

他继续说道：“在我们当前的维护和升级计划中，我们在执行一个项目。有很多数字化以及这类传感器和数据源，我认为我们将从3号机组中学到很多。未来，我们还可以将这些经验用于1号和2号机组，以了解哪些数据是重要的，以及将这些资产放在何处来开发知识库，但我们现在还没有将这种能力常规地包括在我们安装的新设备中，例如阀门。”

4、工作流管理

关键部件的维修或更换决定取决于一系列因素。

尽管14天是执行一系列不同维护活动和特殊项目的一个狭窄窗口，但TVO有一种新颖的工作流管理方法。

索涅米解释道：“我们有一套非常独特的系统来处理这些维护中断，其中一名维护工程师负责整个项目，例如所有涡轮岛阀。对于大修，该工程师将负责整个预维护计划，并计划其设备的所有大修工作。”

“然后，他们将从供应商和合作伙伴那里获得资源来执行这些工作。在本例中，他们是涡轮机岛阀维护工作的现场和项目经理。我们将有另一名维护工程师负责反应堆岛阀，一名负责泵，一位负责仪表等。因此，我们将所有核电厂设备分为小部分或部分，每个部分都有自己的维护工程师负责。他们计划自己的所有工作，然后在大修前做好所有计划工作准备，以确保他们获得所有备件和所有资源，并且在大修期间他们都在现场。”

他补充道：“这是非常罕见的，我们在维护中进行所有的维护规划和维护工程。在大多数工厂中，技术部门会进行例如维护前规划和此类工作，但在TVO中，我们会进行维护，这不仅是为了执行，也是为了维护规划。”

“当你必须自己事先做好所有计划，确保所有必要的备件，维护整个预维护系统，然后在现场负责时，这是非常有效的。当你管理所有自己的设备时，你学到了很多，然后在下一个冬季的大修期间，你可能会记得。例如，某个特定的阀门在某个部件上出现了额外的磨损，我们必须将这些信息作为下一次大修的相关信息，并在每年年底进行一次完整的报告。就维护需求和停机效率需求而言，这是一个非常好的系统。”他说。

各首席工程师还相互协调，以确保在大修过程中工作流程顺畅。

“他们肯定会在运营中协调工作，彼此非常了解，很容易取得联系。我们对1号和2号机组都有一个单一的组织，因为它们或多或少都是相同的，所以同一个人用相同的设备和备件来管理1号和第2号机组。”

这种方法建立了一个深入的知识库。在两个机组之间提高了维护效率，其中可能会出现特定问题，例如特定阀门的加速磨损。

索涅米总结道：“当你在做计划的时候，你要保持预维护计划和备件。然后要在冬季的几个月里做好所有的计划和准备。”

在备件投入使用时，通过对非运行部件进行维修，也将停机时间保持在最低限度。

“我们确实有很多机组的备用设备，因为，如果你对一个大型阀门进行大修，可能需要很长时间。相反，我们更换了整个阀门的插入件，然后取出了这个插入件，可以对其进行必要的维护。当我们有一个可更换的设备或插件时，我们可以缩短停机时间，我们可以在在线时间进行检修。”

5、经验传承

招聘新工程师以取代长期服务员工的经验和知识，是核业务的一个长期问题。TVO有大约1000名员工，但不可避免地会有不断的人员流动。

“当我回到20年前的时候，有一些人在20世纪70年代末和80年代初建造了这些工厂。他们仍然在工作，但有几年他们都退休了，我们迎来了新一代。当然，新人没有那种真正建造工厂人的知识，存在一定的风险。重要的是，我们有一个良好的数据系统，涵盖了大量的运营经验。新的工程师可以去数据系统检查以前的经验。例如，注意到1999年也有类似的现象，当时是这样处理的。”

“在这些将要使用60年或更长时间的电厂中，我们有这些历史数据和运行经验是非常重要的。这是我们的决策依据，保证方法有效的基础。如果没有这种基础，可能充满各种风险。”

TVO也在关注这些历史记录的升级和数字化，以便更有效地访问和使用这些历史记录。

“我们已经开始注意这方面问题。现在，我们正在抽出纸质记录的关键部分，评估其对未来维护的帮助，并在需要时将其数字化。例如，我们有一个非常好的运营数据，来自20世纪90年代初的维护记录。我们有了一个开发更多数据系统的项目，耗时将十分漫长，因为所有工厂文件都在原始文件中，例如蓝图。我们已经有了相当多的1号和2号机组的数据，但要获得所有数据还有很长的路要走。”

在其存在的整个过程中，TVO一直致力于升级OL1和OL2，使电厂通过现代化来提升核能力。在过去40年中，这些现代化项目提高了发电厂机组的安全性、生产能力和经济性，不仅为延长寿命，而且为运营的可靠性铺平了道路。

例如，自20世纪90年代初以来，这两个机组的容量系数都远高于90%。

OL1和OL2最近一次年度大修，包括换料和各种年度预防性维护活动、检查、维修和测试，电厂于6月恢复运行。