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核电站全范围模拟机设计管理

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【内容摘要】作为操纵员培训所用的重要培训场所和设施,核电站全范围模拟机培训中心必须在首次装料取证前15个月左右投入使用,且配套设施必须与核岛主控室完全一致。但实际工程中核岛和BOP进度管理两条线,培训中心工期安排与总体进度之间关系复杂,难以把控。本文以实际工程为例,从正反两方面分析梳理了模拟机培训中心与核岛主控室设计之间的制约关系,总结了培训中心子项设计和管理中的关键要素,以期为今后同类项目建设提供参考,避免由此对整个核电工程产生的不良影响。

【关键词】核电站;全范围模拟机;培训中心;设计管理

全范围模拟机培训中心是为核电站操纵人员培训及考试的场所,主要配备全范围模拟机和配套设施等设备以及各类培训用教室。全范围模拟机主要功能是进行操纵员培训和应急演习、设计验证以及运行分析等其他各种技术研究和分析,它的硬件设施、操作界面等与核岛主控室内的设备完全一致。按照核安全相关法规规定,作为操纵员培训所用的重要培训场所和设施,全范围模拟机必须按计划不晚于首次装料前15个月投入使用,以满足电站操纵员的培训需要,使操纵员能在与实际核电站主控室完全一致的环境下进行操作培训,熟悉核电站工作原理和操作规程,从而确保核电站安全可靠的投运。因此,核电站培训中心的功能设计直接关系到操纵员的培训效果和核电站的安全运行。

一、全范围模拟机培训中心简介

(一)核心部分。核心部分是全范围模拟机所在的主控制室和教控室,以及配套的远距离停堆室、技术支持中心、工程师工作站、主计算机室、模拟机分析室、模拟机维修等功能性用房,其中与核岛内主控室相同的部分需要完全模拟核岛主控室的环境,其硬件设备、操作界面、房间布置装修等必须与核岛内主控室完全相同。该部分的主控室和远距离停堆室的环境设计要求与核岛主控室设施完全一致,不仅要完全复制房间尺寸,而且其设备布置、装修颜色、照明照度以及温度湿度和噪声控制等方面也要求完全相同;

(二)重要部分。重要部分是作为核电站全员学习培训的综合教室、计算机教室、语音教室、远程培训教室等各类教室,以及应急演习室、资料档案室、培训教务办公等等。培训中心除了担负操纵员的模拟机培训任务外,还担负着全厂员工的基础理论培训和岗位技能培训等任务、应急演习任务和培训档案整理任务;普通培训需要大量的普通教室、计算机教室、语音教室以及远程视频教室,档案整理需要配备培训档案室、模拟机维修资料室等,而应急演习则需要配备应急演习室。此部分功能一般会根据核电站规模、参加培训的人数等因素来调整和确定。

(三)辅助部分。辅助部分是为前述两个部分配套的配电、通风、恒温恒湿、气体消防、通讯报警等功能设施和用房。全范围模拟机结构复杂造价昂贵,同时部分用房还要模拟核岛内主控室的空间环境,因此培训中心的辅助配套设施也是非常复杂的。其中,高低压配电系统需要保证模拟机的可靠性用电、大功率恒温恒湿机房用电、事故后通风和应急用电和UPS不间断电源等;照明系统需要完全模拟核岛主控室内各个区域的照度水平;恒温恒湿和通风控制系统需要在大空间环境中保持温湿度,同时还要尽可能地降低噪音水平;气体灭火系统则是保证火灾事故后模拟机安全的重要保障,需要有独立气瓶间和完善的管道系统;通信系统需要与核电站各个部分保持畅通的连接,最新的核安全法规还要求培训中心与核电站应急指挥中心保持连接,在应急状态下发挥重要作用。上述各个系统布置需要有大量线缆敷设,在模拟机功能相关的用房内还要设计能承载重型设备的高质量防静电架空活动地板。

二、存在的问题和解决方案

按照核安全监管机构的要求和核电站培训大纲安排,为了不影响操纵员考试取证,核电站培训中心子项投用时间是F0+32个月,模拟机可用时间是F0+51个月。倒推安排培训中心子项设计计划,培训中心子项必须于F0+8个月开始设计,F0+15个月完成施工图设计。在前一节中已经介绍,全范围模拟机所在的主控室和配套设施必须与核岛主控室完全一致,因此理论上最晚在培训中心施工图设计开展之前(F0+11)就应先完成核电站主仪控系统的详细设计和核岛主控室的室内环境设计。可在实际工程中核电总体进度计划却不是这样安排的,其设计施工顺序是先土建后安装,先底层后高层,核岛主控室所在的标高层土建设计需要F0+16个月才能完成,核岛主控室主仪控系统的详细设计则需要F0+25个月才能完成。也就是说,按进度要求,培训中心完成设计的时候模拟机和主控室环境要求还没有提出来,但模拟机和主控室环境要求不提出来培训中心就缺少设计输入无法完成设计,由此产生了一个怪圈式悖论。面对这一棘手的问题,在设计管理过程中对该子项的用户需求、设计输入条件、工程整体进度计划等方面的影响因素进行了详细的分析,多方调查了解同类工程的经验做法,并与业主单位、核监管部门以及工程技术人员一起展开了多方讨论。

(一)分析了生产管理程序中工作人员培训大纲的内容。核电站首次装料前核电站员工将接受三类培训,第一类是基础理论培训,所有员工包括主控室操纵人员、现场操纵人员、维修人员和部分技术管理人员将分批次接受基础理论培训,以全面熟悉和了解核电站基本知识,培训时间一般为2~6个月;第二类是岗位培训,主要是岗位技能培训和核电站系统运行培训,使受训人员对所从事的岗位工作建立牢固的基础知识,提高感性认识;在此基础之上,部分与电站操纵和应急有关的岗位人员再参加第三类需要通过实际操作重要设备和全范围模拟机来锻炼实践能力的培训。其中,基础理论培训和大多数非操纵员的岗位培训都是普通培训,只需要普通教室即可满足要求,只有少数需要在模拟机上进行培训,而且基础理论培训和岗位培训在前,需要模拟机的培训在后,期间存在大约12个月的时间差。

(二)分析了培训中心子项设计上各个部分之间的关系。培训中心里与模拟机相关的功能部分是大空间的用房,模拟核岛内相关用房其布置非常紧凑而且大小不一;而普通教室和办公室则是比较规则整齐,比较容易排列布置;而且这两个部分层高一般差距较大,不容易放在一起。另外,该子项从土建施工到模拟机设备安装之间也存在大约15个月的时间差。根据分析结果,在培训中心设计中应该将模拟机功能用房部分和普通用房部分分开进行。先将普通教室和辅助设施部分设计固化,而模拟机用房部分则参考核岛土建和以往电站资料完成土建框架设计,设备安装部分留出空白,按照进度计划要求在F0+15个月的时候出版设计文件开始土建施工,然后等模拟机设备和核岛主控室设计资料完成后再补充模拟机安装相关设计;而普通教室部分施工完成以后还可以先行投入使用,届时模拟机安装调试都是在室内进行,与先期开展的普通培训也互不干扰,充分利用两个时间差来解决上述问题。

三、实际工程经验反馈

把上述管理模型代入实际工程后发现解决方案是有效的,但是在方案初始阶段必须与设计者、项目业主和总图布置专业达成一致意见,将普通教室和模拟机主控室部分在出入口、交通流线、结构构造等方面分开布置,在厂坪规划、平面功能以及业主使用要求等方面周密考虑,并在电气、暖通、仪控等设计中预留足够的余量。如果这两个部分开始就没有分开考虑,在施工后期就会产生无法解决的矛盾问题。此外,采用上述管理模型进行设计和施工,还需要在质量保证方面做好充分的工作,不能违反质量保证相关程序要求。在设计输入资料、设计文件编制、升版图纸或者变更设计文件等过程中还需要与文档管理、质保管理、现场施工、施工监理等部门充分沟通,以避免产生误解影响工程质量。在此过程中,设计管理工作是总揽全局至关重要的,需要从始至终全程监控。在今后工程设计过程中,还是应该从根本上去考虑解决这一问题。在工程启动之初安排核岛总体设计进度和操纵员培训取证时就应考虑培训中心子项的实施问题,在核岛主仪控系统设计进度中提前固化主仪控设施硬件设计和环境空间设计要求,为培训中心设计提资,然后再细化软件和系统设计,只有这样才可以保证二者互不干扰。四、结语培训中心子项虽属BOP项目,但在核电站建设过程中却是生产准备的关键路径。在工程开始阶段总体规划时间进度时,各方面往往没有充分重视这个子项,造成培训中心子项方案设计阶段策划不够周到;而到了施工图设计阶段需要提资料时问题才暴露出来,各方采用非常规手段去解决不一定能取得好的效果。希望通过此文能引起业主方和设计管理方对培训中心子项的重新认识,以期对今后的工程项目有所裨益。

参考文献:

[1]刘东波,吕方.核电厂培训中心功能设计准则研究[Z].中国核学会核能动力分会2013年学术研讨会,2013

[2]刘东波,张小晶,黄本良.核电站全范围模拟机培训中心及机房布置系统:中国,CN202362964U[P].2011-8-1

作者:陈焰

核电站全范围模拟机设计管理责任编辑:张雨    阅读:人次