天津濱海新區經濟技術開發區雨水泵使用壽命周期成本探討

□文/張淑文 楊小剛

天津濱海新區經濟技術開發區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，在泵使用壽命的主要4個要素方面，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產品從概念設計、技術設計、生產制造、使用維護直至失效報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，用戶成本實際就是用戶使用壽命周期成本，指用戶在對某系統產品在其壽命周期內的使用再投入直接成本和間接成本總和。本文重點討論用戶成本內容以及影響因素。

1　影響使用壽命周期成本的因素

泵是通用機械產品，其應用范圍極為廣泛，每時每刻對經濟都發揮著重要影響，由于應用范圍大，因泵的費用對經濟成本的影響是顯而易見的，能耗占據全壽命成本的85%，總之在泵壽命周期內能耗是一個驚人的數據。

在天津濱海新區經濟技術開發區的具體環境條件下，影響泵使用壽命周期成本的另一個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，腐蝕成為開發區所有泵站不可以輕視足以影響泵壽命的重要因素，故在用戶的設備使用壽命成本中必須充分考慮防腐成本。

維修保養是所有產品使用壽命成本中不可回避的組成因素，泵也不例外，泵要發揮應有的經濟功能和技術功能和維持設備可持續穩定的技術性能，維修保養是必不可少，在用戶使用壽命周期成本中占一定的分量。

泵站的進出水條件對泵的穩定運行，效率的正常發揮，保證泵在較好工況條件下運行有基礎性、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效率（全效率）

式中：η1為傳動效率，η2為泵效率，η3為電機效率。

在目前的技術條件下，機械動力的傳動隨著技術進步已經得到很大提高，在泵的使用上早已經淘汰皮帶和鏈式傳動而采用直連和硬連接，傳動效率維持在很高水平上，泵效率隨著計算機仿真技術的應用以及CFD的成熟，泵的水力模型得到明顯的優化和提高，制造技術的提高明顯提升產品制造質量，也是保證泵運行穩定和提高，而電機效率也隨著電機制造技術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的應用受到限制。開發區防汛、排水泵電機就存在這個問題。

電機效率每提高1%，帶來的經濟效益十分明顯，也就是說對用戶而言，大功率電機選用高效電機在泵使用壽命周期內的效益相當明顯。在現有的技術條件下，高效電機的效率比普通電機高2%～5個%。比如，一臺400 kW的普通電機和同功率的高效電機效率差別是3%，普通電機效率假如是92.5%，高效電機是95.5%，城市防汛、排水泵用電機一般以大功率居多，開發區（東、西兩區）400 kW以上的電機為48臺，48臺400 kW電機按3%的節能就相當于576 kW電機一臺，一臺576 kW電機一年運行的電量是一個可觀的數字，高效電機的節能作用就明顯。

2）腐蝕因素。開發區在地理格局上分為東西兩區及南港工業區，其中東區地質環境中Cl離子（強腐蝕因素）含量較高，靠近海岸區域，主要腐蝕元素和海水相當，對地下設備及泵站設備有很強的防腐性，南港工業區大部分地段為填海地，情況也不樂觀。實際情況表明開發區東區泵站主體設備由于抗防腐性差的原因，2002年之前，大幅縮短周期報廢的情況出現多次，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）維修保養成本因素。維修保養是所有設備在用戶成本中必不可少的因素，合理的維修保養不僅是泵正常使用壽命的保證，同時也可以降低單位時間使用壽命周期成本。維修保養主要解決泵的性能下降，零部件磨損、老化、腐蝕等機械問題，也解決由于汽蝕等水利原因導致的泵效率下降問題，恢復泵原有功能和技術性能。一般維修中，如果大修費用占到泵原值的60%以上且可以恢復的技術性能不到原技術性能參數的70%則意味著報廢，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重要措施。

針對開發區已建成泵站是具有重要現實意義。在目前實際情況下，大型進口水泵尤其是大型潛水泵的主要部件維修費用高昂，國產化是必須要考慮的問題。

4）泵站進出水條件是否優化設計和建設因素。泵站在實際運行中，進出水流道條件的優劣對泵運行狀態、泵效率的發揮有重要影響，優化的進出水條件可以穩定的發揮泵性能和效率，Q-H曲線偏移小；而劣進出水條件較大影響和限制泵的穩定運行，如：汽蝕工況曲線偏移大、汽蝕區擴大、振動。劣進水水流態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，在泵站運行上影響運行成本，使得泵使用壽命周期成本控制上升，劣進出水條件一旦形成，控制運行成本下降是很困難的一件事情。優化進出水條件對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考慮的是研發、設計、制造成本，其產品是針對不特定用戶，客觀上對使用壽命周期成本（用戶成本）考慮較少，作為用戶自然重點考慮的是使用壽命周期成本。

目前，在開發區的泵站建設中，雖然也考慮成本問題，但主要考慮建設中投入成本（泵制造成本）并沒有建立科學的客觀的用戶使用壽命周期成本評價體系。

泵全壽命周期成本評價體系分為制造成本評價。用戶使用壽命周期成本評價和第三方評價。

制造商評價是在全壽命周期成本設計基礎上，結合同類產品的周期成本對其給予估算。用戶評價體系是用戶采購泵產品時，結合自身的使用條件，對泵的使用壽命周期成本給予評價。第三方評價實質就是一種形式的認證，既針對產品，也針對壽命周期成本，目前，國內的“中國節能產品認證”以及GB 19762—2005《清水離心泵能效限定值及節能評價》和GB 18163—2012《中小型三相異步電動機能效限定值及節能評定值》就是對泵和電機能耗成本的側面評價，可以放到體系認證中。

開發區目前已建成的泵站數量較多，今后陸續會有泵站建設和設備更新。建立用戶評價體系對日后泵站建設、運行降低成本有著重要意義，該體系應該針對開發區自身的特點和條件，針對國內外不同泵制造商和建立評價體系。涉及泵站設計、產品技術性能、使用壽命周期成本的估算標準，以使用壽命周期成本為基礎，第三方認證為輔助，科學優化招標中涉及使用壽命周期成本的各個因素，從招標到設計、建設、運行過程中體現該評價體系，則開發區乃至濱海新區的泵站建設影響都會得到優化，進一步降低運行成本，使運行養管水平有一個較大的提高。

4　結語

使用壽命周期成本評價體系的建立，涉及泵站的設計單位、泵制造商、施工單位、運行管理單位等不同主體，以本文中提及的四大重點因素為基礎，建立相應的技術評價、經濟評價體系，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，對建設低成本運行泵站有重要意義。

［1］劉家春青.泵站經濟運行方案的確定［J］.水泵技術，1999，（2）：43-45.

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

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

□楊小剛/天津經濟技術開發區管委會公用事業局。

TU992.4

C

1008-3197（2016）03-70-02

2016-03-03

張淑文/男，1966年出生，工程師，天津泰達市政公司，從事泵站設備招標、建設、設備技改、技術管理工作。

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