天津?yàn)I海新區(qū)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)雨水泵使用壽命周期成本探討

□文/張淑文 楊小剛

天津?yàn)I海新區(qū)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)雨水泵使用壽命周期成本探討

□文/張淑文 楊小剛

文章從用戶角度出發(fā)，在泵使用壽命的主要4個(gè)要素方面，給出一定的分析和建議。

雨水泵；使用壽命；周期成本；效率

全壽命周期成本是指某一系統(tǒng)產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、使用維護(hù)直至失效報(bào)廢或回收再利用的整改期間直接或間接成本的總和，可以理解為制造成本和用戶成本，用戶成本實(shí)際就是用戶使用壽命周期成本，指用戶在對(duì)某系統(tǒng)產(chǎn)品在其壽命周期內(nèi)的使用再投入直接成本和間接成本總和。本文重點(diǎn)討論用戶成本內(nèi)容以及影響因素。

1　影響使用壽命周期成本的因素

泵是通用機(jī)械產(chǎn)品，其應(yīng)用范圍極為廣泛，每時(shí)每刻對(duì)經(jīng)濟(jì)都發(fā)揮著重要影響，由于應(yīng)用范圍大，因泵的費(fèi)用對(duì)經(jīng)濟(jì)成本的影響是顯而易見的，能耗占據(jù)全壽命成本的85%，總之在泵壽命周期內(nèi)能耗是一個(gè)驚人的數(shù)據(jù)。

在天津?yàn)I海新區(qū)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的具體環(huán)境條件下，影響泵使用壽命周期成本的另一個(gè)重要成本因素是腐蝕。由于地處沿海，地下水含腐蝕元素，尤其是Cl離子含量高，腐蝕成為開發(fā)區(qū)所有泵站不可以輕視足以影響泵壽命的重要因素，故在用戶的設(shè)備使用壽命成本中必須充分考慮防腐成本。

維修保養(yǎng)是所有產(chǎn)品使用壽命成本中不可回避的組成因素，泵也不例外，泵要發(fā)揮應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)功能和技術(shù)功能和維持設(shè)備可持續(xù)穩(wěn)定的技術(shù)性能，維修保養(yǎng)是必不可少，在用戶使用壽命周期成本中占一定的分量。

泵站的進(jìn)出水條件對(duì)泵的穩(wěn)定運(yùn)行，效率的正常發(fā)揮，保證泵在較好工況條件下運(yùn)行有基礎(chǔ)性、永久性影響。在用戶使用壽命周期成本中具有較大影響。

2　影響使用壽命周期成本主要因素分析

1）能耗因素，能耗占到所有成本中的85%，而影響泵能耗高低的第一因素是泵整機(jī)效率（全效率）

式中：η1為傳動(dòng)效率，η2為泵效率，η3為電機(jī)效率。

在目前的技術(shù)條件下，機(jī)械動(dòng)力的傳動(dòng)隨著技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)得到很大提高，在泵的使用上早已經(jīng)淘汰皮帶和鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)而采用直連和硬連接，傳動(dòng)效率維持在很高水平上，泵效率隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用以及CFD的成熟，泵的水力模型得到明顯的優(yōu)化和提高，制造技術(shù)的提高明顯提升產(chǎn)品制造質(zhì)量，也是保證泵運(yùn)行穩(wěn)定和提高，而電機(jī)效率也隨著電機(jī)制造技術(shù)的提高而明顯的提高，但成本提高較大，用戶往往重視減低制造成本（采購成本），使得在很大程度上高效率電機(jī)的應(yīng)用受到限制。開發(fā)區(qū)防汛、排水泵電機(jī)就存在這個(gè)問題。

電機(jī)效率每提高1%，帶來的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，也就是說對(duì)用戶而言，大功率電機(jī)選用高效電機(jī)在泵使用壽命周期內(nèi)的效益相當(dāng)明顯。在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，高效電機(jī)的效率比普通電機(jī)高2%～5個(gè)%。比如，一臺(tái)400 kW的普通電機(jī)和同功率的高效電機(jī)效率差別是3%，普通電機(jī)效率假如是92.5%，高效電機(jī)是95.5%，城市防汛、排水泵用電機(jī)一般以大功率居多，開發(fā)區(qū)（東、西兩區(qū)）400 kW以上的電機(jī)為48臺(tái)，48臺(tái)400 kW電機(jī)按3%的節(jié)能就相當(dāng)于576 kW電機(jī)一臺(tái)，一臺(tái)576 kW電機(jī)一年運(yùn)行的電量是一個(gè)可觀的數(shù)字，高效電機(jī)的節(jié)能作用就明顯。

2）腐蝕因素。開發(fā)區(qū)在地理格局上分為東西兩區(qū)及南港工業(yè)區(qū)，其中東區(qū)地質(zhì)環(huán)境中Cl離子（強(qiáng)腐蝕因素）含量較高，靠近海岸區(qū)域，主要腐蝕元素和海水相當(dāng)，對(duì)地下設(shè)備及泵站設(shè)備有很強(qiáng)的防腐性，南港工業(yè)區(qū)大部分地段為填海地，情況也不樂觀。實(shí)際情況表明開發(fā)區(qū)東區(qū)泵站主體設(shè)備由于抗防腐性差的原因，2002年之前，大幅縮短周期報(bào)廢的情況出現(xiàn)多次，這意味著使用壽命周期成本中腐蝕因素成為主要因素，客觀上要求用戶在前期投入上要提高抗腐蝕性（提高投入成本，相當(dāng)于加大制造成本），才能保證泵的正常使用壽命，從而降低使用壽命周期成本。

3）維修保養(yǎng)成本因素。維修保養(yǎng)是所有設(shè)備在用戶成本中必不可少的因素，合理的維修保養(yǎng)不僅是泵正常使用壽命的保證，同時(shí)也可以降低單位時(shí)間使用壽命周期成本。維修保養(yǎng)主要解決泵的性能下降，零部件磨損、老化、腐蝕等機(jī)械問題，也解決由于汽蝕等水利原因?qū)е碌谋眯氏陆祮栴}，恢復(fù)泵原有功能和技術(shù)性能。一般維修中，如果大修費(fèi)用占到泵原值的60%以上且可以恢復(fù)的技術(shù)性能不到原技術(shù)性能參數(shù)的70%則意味著報(bào)廢，合理界定大中小修周期是降低使用壽命周期成本的第三個(gè)重要措施。

針對(duì)開發(fā)區(qū)已建成泵站是具有重要現(xiàn)實(shí)意義。在目前實(shí)際情況下，大型進(jìn)口水泵尤其是大型潛水泵的主要部件維修費(fèi)用高昂，國(guó)產(chǎn)化是必須要考慮的問題。

4）泵站進(jìn)出水條件是否優(yōu)化設(shè)計(jì)和建設(shè)因素。泵站在實(shí)際運(yùn)行中，進(jìn)出水流道條件的優(yōu)劣對(duì)泵運(yùn)行狀態(tài)、泵效率的發(fā)揮有重要影響，優(yōu)化的進(jìn)出水條件可以穩(wěn)定的發(fā)揮泵性能和效率，Q-H曲線偏移小；而劣進(jìn)出水條件較大影響和限制泵的穩(wěn)定運(yùn)行，如：汽蝕工況曲線偏移大、汽蝕區(qū)擴(kuò)大、振動(dòng)。劣進(jìn)水水流態(tài)直接降低泵的吸入效率，出水流道的阻力大直接降低泵出水效率，從而整體上降低泵裝置的效率，在泵站運(yùn)行上影響運(yùn)行成本，使得泵使用壽命周期成本控制上升，劣進(jìn)出水條件一旦形成，控制運(yùn)行成本下降是很困難的一件事情。優(yōu)化進(jìn)出水條件對(duì)控制泵使用壽命周期成本是重要的事情。

3　使用壽命成本分析體系的建立

在全壽命周期成本中作為制造商一般重點(diǎn)考慮的是研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造成本，其產(chǎn)品是針對(duì)不特定用戶，客觀上對(duì)使用壽命周期成本（用戶成本）考慮較少，作為用戶自然重點(diǎn)考慮的是使用壽命周期成本。

目前，在開發(fā)區(qū)的泵站建設(shè)中，雖然也考慮成本問題，但主要考慮建設(shè)中投入成本（泵制造成本）并沒有建立科學(xué)的客觀的用戶使用壽命周期成本評(píng)價(jià)體系。

泵全壽命周期成本評(píng)價(jià)體系分為制造成本評(píng)價(jià)。用戶使用壽命周期成本評(píng)價(jià)和第三方評(píng)價(jià)。

制造商評(píng)價(jià)是在全壽命周期成本設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，結(jié)合同類產(chǎn)品的周期成本對(duì)其給予估算。用戶評(píng)價(jià)體系是用戶采購泵產(chǎn)品時(shí)，結(jié)合自身的使用條件，對(duì)泵的使用壽命周期成本給予評(píng)價(jià)。第三方評(píng)價(jià)實(shí)質(zhì)就是一種形式的認(rèn)證，既針對(duì)產(chǎn)品，也針對(duì)壽命周期成本，目前，國(guó)內(nèi)的“中國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證”以及GB 19762—2005《清水離心泵能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)》和GB 18163—2012《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及節(jié)能評(píng)定值》就是對(duì)泵和電機(jī)能耗成本的側(cè)面評(píng)價(jià)，可以放到體系認(rèn)證中。

開發(fā)區(qū)目前已建成的泵站數(shù)量較多，今后陸續(xù)會(huì)有泵站建設(shè)和設(shè)備更新。建立用戶評(píng)價(jià)體系對(duì)日后泵站建設(shè)、運(yùn)行降低成本有著重要意義，該體系應(yīng)該針對(duì)開發(fā)區(qū)自身的特點(diǎn)和條件，針對(duì)國(guó)內(nèi)外不同泵制造商和建立評(píng)價(jià)體系。涉及泵站設(shè)計(jì)、產(chǎn)品技術(shù)性能、使用壽命周期成本的估算標(biāo)準(zhǔn)，以使用壽命周期成本為基礎(chǔ)，第三方認(rèn)證為輔助，科學(xué)優(yōu)化招標(biāo)中涉及使用壽命周期成本的各個(gè)因素，從招標(biāo)到設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行過程中體現(xiàn)該評(píng)價(jià)體系，則開發(fā)區(qū)乃至濱海新區(qū)的泵站建設(shè)影響都會(huì)得到優(yōu)化，進(jìn)一步降低運(yùn)行成本，使運(yùn)行養(yǎng)管水平有一個(gè)較大的提高。

4　結(jié)語

使用壽命周期成本評(píng)價(jià)體系的建立，涉及泵站的設(shè)計(jì)單位、泵制造商、施工單位、運(yùn)行管理單位等不同主體，以本文中提及的四大重點(diǎn)因素為基礎(chǔ)，建立相應(yīng)的技術(shù)評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系，使得影響使用壽命周期成本的主要四大因素得到充分體現(xiàn)，對(duì)建設(shè)低成本運(yùn)行泵站有重要意義。

［1］劉家春青.泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案的確定［J］.水泵技術(shù)，1999，（2）：43-45.

［2］仇寶云，湯正軍，黃海田，等大型水泵機(jī)組大修與大修周期分析［J］.水泵技術(shù)，1998，（3）：41-43.

［3］湯方平，袁家博.進(jìn)水流道對(duì)泵性能的影響［J］.水泵技術(shù)，1994，（4）：20-21.

□楊小剛/天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會(huì)公用事業(yè)局。

TU992.4

C

1008-3197（2016）03-70-02

2016-03-03

張淑文/男，1966年出生，工程師，天津泰達(dá)市政公司，從事泵站設(shè)備招標(biāo)、建設(shè)、設(shè)備技改、技術(shù)管理工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.03.025