天津滨海新区经济技术开发区雨水泵使用寿命周期成本探讨

2016-10-20张淑文杨小刚

天津建设科技 2016年3期

关键词：使用寿命泵站开发区

□文/张淑文杨小刚

□文/张淑文杨小刚

文章从用户角度出发，在泵使用寿命的主要4个要素方面，给出一定的分析和建议。

雨水泵；使用寿命；周期成本；效率

全寿命周期成本是指某一系统产品从概念设计、技术设计、生产制造、使用维护直至失效报废或回收再利用的整改期间直接或间接成本的总和，可以理解为制造成本和用户成本，用户成本实际就是用户使用寿命周期成本，指用户在对某系统产品在其寿命周期内的使用再投入直接成本和间接成本总和。本文重点讨论用户成本内容以及影响因素。

1　影响使用寿命周期成本的因素

泵是通用机械产品，其应用范围极为广泛，每时每刻对经济都发挥着重要影响，由于应用范围大，因泵的费用对经济成本的影响是显而易见的，能耗占据全寿命成本的85%，总之在泵寿命周期内能耗是一个惊人的数据。

在天津滨海新区经济技术开发区的具体环境条件下，影响泵使用寿命周期成本的另一个重要成本因素是腐蚀。由于地处沿海，地下水含腐蚀元素，尤其是Cl离子含量高，腐蚀成为开发区所有泵站不可以轻视足以影响泵寿命的重要因素，故在用户的设备使用寿命成本中必须充分考虑防腐成本。

维修保养是所有产品使用寿命成本中不可回避的组成因素，泵也不例外，泵要发挥应有的经济功能和技术功能和维持设备可持续稳定的技术性能，维修保养是必不可少，在用户使用寿命周期成本中占一定的分量。

泵站的进出水条件对泵的稳定运行，效率的正常发挥，保证泵在较好工况条件下运行有基础性、永久性影响。在用户使用寿命周期成本中具有较大影响。

2　影响使用寿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%，而影响泵能耗高低的第一因素是泵整机效率（全效率）

式中：η1为传动效率，η2为泵效率，η3为电机效率。

在目前的技术条件下，机械动力的传动随着技术进步已经得到很大提高，在泵的使用上早已经淘汰皮带和链式传动而采用直连和硬连接，传动效率维持在很高水平上，泵效率随着计算机仿真技术的应用以及CFD的成熟，泵的水力模型得到明显的优化和提高，制造技术的提高明显提升产品制造质量，也是保证泵运行稳定和提高，而电机效率也随着电机制造技术的提高而明显的提高，但成本提高较大，用户往往重视减低制造成本（采购成本），使得在很大程度上高效率电机的应用受到限制。开发区防汛、排水泵电机就存在这个问题。

电机效率每提高1%，带来的经济效益十分明显，也就是说对用户而言，大功率电机选用高效电机在泵使用寿命周期内的效益相当明显。在现有的技术条件下，高效电机的效率比普通电机高2%～5个%。比如，一台400 kW的普通电机和同功率的高效电机效率差别是3%，普通电机效率假如是92.5%，高效电机是95.5%，城市防汛、排水泵用电机一般以大功率居多，开发区（东、西两区）400 kW以上的电机为48台，48台400 kW电机按3%的节能就相当于576 kW电机一台，一台576 kW电机一年运行的电量是一个可观的数字，高效电机的节能作用就明显。

2）腐蚀因素。开发区在地理格局上分为东西两区及南港工业区，其中东区地质环境中Cl离子（强腐蚀因素）含量较高，靠近海岸区域，主要腐蚀元素和海水相当，对地下设备及泵站设备有很强的防腐性，南港工业区大部分地段为填海地，情况也不乐观。实际情况表明开发区东区泵站主体设备由于抗防腐性差的原因，2002年之前，大幅缩短周期报废的情况出现多次，这意味着使用寿命周期成本中腐蚀因素成为主要因素，客观上要求用户在前期投入上要提高抗腐蚀性（提高投入成本，相当于加大制造成本），才能保证泵的正常使用寿命，从而降低使用寿命周期成本。

3）维修保养成本因素。维修保养是所有设备在用户成本中必不可少的因素，合理的维修保养不仅是泵正常使用寿命的保证，同时也可以降低单位时间使用寿命周期成本。维修保养主要解决泵的性能下降，零部件磨损、老化、腐蚀等机械问题，也解决由于汽蚀等水利原因导致的泵效率下降问题，恢复泵原有功能和技术性能。一般维修中，如果大修费用占到泵原值的60%以上且可以恢复的技术性能不到原技术性能参数的70%则意味着报废，合理界定大中小修周期是降低使用寿命周期成本的第三个重要措施。

针对开发区已建成泵站是具有重要现实意义。在目前实际情况下，大型进口水泵尤其是大型潜水泵的主要部件维修费用高昂，国产化是必须要考虑的问题。

4）泵站进出水条件是否优化设计和建设因素。泵站在实际运行中，进出水流道条件的优劣对泵运行状态、泵效率的发挥有重要影响，优化的进出水条件可以稳定的发挥泵性能和效率，Q-H曲线偏移小；而劣进出水条件较大影响和限制泵的稳定运行，如：汽蚀工况曲线偏移大、汽蚀区扩大、振动。劣进水水流态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，从而整体上降低泵装置的效率，在泵站运行上影响运行成本，使得泵使用寿命周期成本控制上升，劣进出水条件一旦形成，控制运行成本下降是很困难的一件事情。优化进出水条件对控制泵使用寿命周期成本是重要的事情。

3　使用寿命成本分析体系的建立

在全寿命周期成本中作为制造商一般重点考虑的是研发、设计、制造成本，其产品是针对不特定用户，客观上对使用寿命周期成本（用户成本）考虑较少，作为用户自然重点考虑的是使用寿命周期成本。

目前，在开发区的泵站建设中，虽然也考虑成本问题，但主要考虑建设中投入成本（泵制造成本）并没有建立科学的客观的用户使用寿命周期成本评价体系。

泵全寿命周期成本评价体系分为制造成本评价。用户使用寿命周期成本评价和第三方评价。

制造商评价是在全寿命周期成本设计基础上，结合同类产品的周期成本对其给予估算。用户评价体系是用户采购泵产品时，结合自身的使用条件，对泵的使用寿命周期成本给予评价。第三方评价实质就是一种形式的认证，既针对产品，也针对寿命周期成本，目前，国内的“中国节能产品认证”以及GB 19762—2005《清水离心泵能效限定值及节能评价》和GB 18163—2012《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评定值》就是对泵和电机能耗成本的侧面评价，可以放到体系认证中。

开发区目前已建成的泵站数量较多，今后陆续会有泵站建设和设备更新。建立用户评价体系对日后泵站建设、运行降低成本有着重要意义，该体系应该针对开发区自身的特点和条件，针对国内外不同泵制造商和建立评价体系。涉及泵站设计、产品技术性能、使用寿命周期成本的估算标准，以使用寿命周期成本为基础，第三方认证为辅助，科学优化招标中涉及使用寿命周期成本的各个因素，从招标到设计、建设、运行过程中体现该评价体系，则开发区乃至滨海新区的泵站建设影响都会得到优化，进一步降低运行成本，使运行养管水平有一个较大的提高。