基于LCC方法的30MW級燃驅(qū)壓縮機組全壽命周期成本分析

古自強　葛建剛　李星星

摘要：為全面掌握燃驅(qū)機組全壽命成本構(gòu)成，文章利用LCC分析方法統(tǒng)計了公司西二線GE、SIEMENS燃機的投資成本、運行成本、維護成本、故障成本數(shù)據(jù)，分析后，提出燃機全壽命各階段管理成本的構(gòu)成及比例，認為改進和加強設(shè)備全壽命周期管理，有助于提高生產(chǎn)效率，降低管道建設(shè)和設(shè)備運行成本。

關(guān)鍵詞：燃驅(qū)壓縮機組；全壽命周期；LCC成本分析；投資成本；運行成本；維護成本 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE89 文章編號：1009-2374（2015）35-0193-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.095

1 公司燃機全壽命周期管理現(xiàn)狀

西部管道公司目前已投運的30MW燃機分布在西一線西段、西二線西段、西三線西段和輪吐線。其中西一線13座壓氣站共35臺機組，燃驅(qū)機組占33臺；西二線14座壓氣站共46臺機組，燃驅(qū)機組占34臺；已投運西三線3座壓氣站6臺燃驅(qū)機組；輪吐線一期工程2座壓氣站3臺燃驅(qū)機組。截止2015年5月，公司在役30WM級GE燃驅(qū)機組總數(shù)已經(jīng)達到55臺，占公司已投運機組總量的45.5%；30WM級SIEMENS燃驅(qū)機組21臺占公司已投運機組總量的20.7%。相比電驅(qū)而言，燃驅(qū)采購、運行及大中修成本均高于電驅(qū)機組，因此本次統(tǒng)計與分析選取公司具有代表性的GE公司的PGT25+PCL800壓縮機組與SIEMENS公司的RB211+RF3BB壓縮機組進行全壽命費用成本分析及比較。

2 機組全壽命各階段成本構(gòu)成

機組各階段成本分為由采購和建設(shè)費用構(gòu)成的投資成本，由燃料氣消耗和電力消耗組成的運行成本，由機組檢修、運輸構(gòu)成的維護成本，由備件構(gòu)成的故障成本。

2.1 投資成本

GE、SIEMENS燃驅(qū)機組建設(shè)采購成本在機組招標選商后已經(jīng)確定，該費用包括設(shè)備購置、兩年備品備件、設(shè)備運輸、安裝調(diào)試技術(shù)服務(wù)等費用，GE機組約為7705萬元、SIEMENS機組投資成本費用為7405萬元。

2.2 運行成本

燃機的日常運行費用包括燃料氣消耗、機組啟停天然氣放空的損耗、運行期間干氣密封天然氣放空、機組低壓電器設(shè)備及控制系統(tǒng)電量消耗等。以下兩座壓氣站為同一負壓下，GE燃驅(qū)、SIEMENS燃驅(qū)機組燃料氣消耗統(tǒng)計結(jié)果。

2.2.1 天然氣壓縮機組的動力由燃氣輪機提供，其運行期間，燃料氣需要與空氣混合燃燒提供持續(xù)不斷的熱能，熱能轉(zhuǎn)換為離心壓縮機機械能，因此管道天然氣在增加輸送期間將消耗大量的天然氣。為準確比對不同機組的燃料氣消耗，對2013～2015年燃料氣數(shù)據(jù)統(tǒng)計后，得出以下GE和SIEMENS機組的平均燃耗。

綜合近兩年GE燃機燃料氣的消耗，機組平均消耗是4900方/小時，假設(shè)機組運行10萬小時為一個周期計算，燃耗成本為：4900標方/小時×1.85元/標方×100000小時=90650萬元。

假設(shè)機組運行10萬小時為一個周期計算，燃耗成本為：5300標方/小時×1.85元/標方×100000小時=98050萬元。

2.2.2 其他運行成本。燃驅(qū)壓縮機機組在啟動、運行、保壓期間干氣密封一級放空為主要放空損耗，隨著轉(zhuǎn)速的變化，放空量也會有所差異，通常驅(qū)動端及非驅(qū)動端兩側(cè)一級正常運行期間放空量約為17標方/小時，該放空量與機組運行期間燃料氣消耗相比為2%～3%。同時為保證燃機及其輔助系統(tǒng)如箱體通風(fēng)、電加熱器、空冷器、控制系統(tǒng)的正常運行，每天將消耗一定的電量，經(jīng)統(tǒng)計機組運行期間站場耗電約為300～600元/小時，該用電量與燃料氣消耗成本相比為3%～6%。因此壓縮機組運行期間天然氣放空和站場用電成本約占機組燃料氣消耗成本的5%～9%。

2.3 維檢修成本

2013年至2014年西一線西段GE、SIEMENS燃驅(qū)機組進入中修階段，綜合近兩年GE機組維修費用，考慮運輸、清關(guān)等各項費用，結(jié)合GE燃機合同條款及價格漲幅，預(yù)計2029年西二線GE、SIEMENS燃驅(qū)機組將運行至10萬小時，期間各階段大中修維修價格如表3所示：

2.4 日常故障成本

在機組投產(chǎn)調(diào)試、運行期間由于設(shè)備磨損、設(shè)備缺陷、惡劣氣質(zhì)等因素，壓縮機組會出現(xiàn)不同類型和級別的故障，通過對備件出庫情況分析后發(fā)現(xiàn)，GE機組消耗高價值備件是齒輪箱總成、燃料氣噴嘴、干氣密封、燃料氣調(diào)節(jié)閥、UCP控制模塊、干氣密封濾芯、T5.4熱電偶等部件；SIEMENS機組主要消耗的高價值備件是干氣密封、燃料氣調(diào)節(jié)閥、液壓泵等備件。綜合近兩年機組備件消耗數(shù)據(jù)，若以運行10萬小時為一個周期，GE單臺機組備件消耗4400萬元；SIEMENS單臺機組備件消耗3270萬元。

3 基于LCC分析的燃驅(qū)機組全壽命成本與分析

設(shè)備全壽命周期管理以全壽命周期成本最低為管理目標，涉及設(shè)備采購、日常運行、故障處理、中修大修直至報廢的各個環(huán)節(jié)，按照全壽命周期不同階段內(nèi)容，LCC模型為：

LCC=CIC+COC+CMC+CPC+CDC

式中：LCC為全壽命周期成本；CIC為投資成本，COC為運行成本為，CMC為維護成本，CPC為故障成本，CDC為報廢成本。

結(jié)合以上數(shù)據(jù)分析結(jié)果，圖1得出GE燃驅(qū)、SIEMENS燃驅(qū)機組全壽命成本構(gòu)成及分布比例?？梢钥闯鰞煞N機型燃料氣消耗占成本的80%以上，是機組成本構(gòu)成的最重要部分，其次為機組維修成本約占8%。

4 結(jié)語

采用全壽命周期管理的成本分析方法，能夠更加科學(xué)和全面地對設(shè)備管理成本進行分析和比對，該方法能夠掌握燃氣輪機組不同階段、不同因素對設(shè)備使用成本的影響程度，管理人員可以采取更有針對性的措施降低成本支出。LCC方法分析表明，燃驅(qū)壓縮機機組運行期間燃料氣消耗是成本比例最重的因素，為降低運行成本，可從提高燃機效率和輸氣管網(wǎng)效率等方面入手。另外由機組中修、大修費用構(gòu)成的維護成本占比高于投資成本和故障成本，通過研究燃機熱端部件壽命及性能，長期分析燃機運行工況，逐步延長機組維修周期，能降低10%以上的維護成本。最后使用對LCC方式對機組全壽命成本分析，并不斷分析與比對，能夠更加全面地掌握不同廠家、不同機型的使用成本，有助于各方在新建天然氣管道站場機組選型和采購階段提供更全面的決策支持。

（責(zé)任編輯：王 波）