柴油發動機全壽命周期維修成本研究和應用

王國文

（金川集團公司汽運分公司裝備技術室，甘肅金昌 733100）

0 引言

近幾年，全壽命周期費用（Life Cycle Cost，LCC）的分析在國外已經得到普遍應用，國內剛剛處于起步階段。全壽命周期一般包括維修、維護和報廢3個階段。全壽命周期的提出為人們進行維修成本管理提供了一個全新的思路，它的作用主要體現在以下4個方面：①評價維修項目；②尋找降本增效的因素，降低維修成本；③更加準確地預測詳細成本；④權衡性能與成本，為最終報廢奠定理論依據，有助于維修企業在發動機的購置、使用、維修、更新換代等環節上作出合理決策。

1 維修成本的構成

發動機維修成本一般包括直接維修成本和間接維修成本（圖1）：直接維修成本費用是整個壽命周期維修費用的主要組成部分，其中備件成本費用約占整個維修成本的80%，材料成本和工時費用僅占約20%。

圖1 發動機維修成本

間接維修成本是因發動機故障產生的間接損耗費用，主要由發動機發生故障后現場拆裝發動機的人工費用、發動機運行期間發生故障產生的維修費用和發動機發生故障后車輛停車期間影響生產而產生的誤工費用。

2 維修成本的估算方法

維修成本估算的常用方法有類比法、參數估算法和工程估算法。對于發動機的維修成本估算，比較適用的方法是參數估算法和工程估算法。參數估算法比較系統，但是需要以詳細的歷史數據做基礎，通過復雜的分析計算得出結論，目前不適合礦山無軌設備柴油發動機全壽命周期的估算和分析。下面采用工程估算法對整個發動機壽命周期維修費用進行分析。

由于無軌設備柴油發動機本身的結構非常復雜，為了評估方便，需要將發動機備件按照其成本影響因素進行劃分，將整個發動機維修成本劃分為若干個成本單元，同時還要確定該次維修是本臺機體的第幾次大修。因為機體的損失不可修復，同一機體經過多次大修后各部位的配合間隙等磨損較大，維修后大大影響維修質量和使用壽命。最后將各成本單元的費用合成，就可以得出發動機整個壽命周期的維修成本。

3 維修成本的估算流程

在整個發動機壽命周期維修費用的估算中，先根據機體號確認機體的歷史維修情況，然后根據本次的故障情況再找出所對應的維修等級（小修、中修和大修），在確定了維修等級之后，就可以確定本次維修所需要的備件和材料成本，最后按照相應的比列加上間接維修成本就是本次的總維修成本。發動機壽命周期維修成本的評估流程如下：

（1）根據發動機的故障情況確定發動機的維修深度和維修等級。

（2）根據維修等級確定維修拆卸深度和范圍以及對應的工時。

（3）檢查發動機故障情況，確定需要修理和更換的備件、所需的材料，計算和分析其所需費用。

（4）確定發動機的間接維修成本。

（5）所有的維修費用累加，一次成本估算結束。

（6）對數據進行分析，如果單次維修費用大于新機購置費用的50%或使用壽命低于8個月，該發動機進行報廢拆舊處理。

4 發動機壽命周期數據統計分析

對歷史數據的統計和分析是國產估算法的基礎，對2017年更換的柴油發動機的使用壽命進行了統計（表1）。本次數據統計按照使用壽命“大于12個月、個月、小于8個月”3個條件進行了歸類。

由以上數據分析可知：

（1）2017年4家礦山單位總共使用新發動機6臺，平均使用壽命為26個月。

（2）使用壽命大于12個月的大修發動機共計有22臺，平均使用壽命為16.9個月。使用壽命在8～12個月共計有12臺，平均使用壽命為9個月。使用壽命小于8個月共計有5臺，平均使用壽命為6.2個月。

表1 2017年發動機使用壽命統計

（3）按照歷年來的維修和使用經驗可得：第一次和第二次大修的發動機使用壽命基本能夠達到12個月以上；第三次大修的發動機的使用壽命在個月之間；第四次大修的發動機使用性能極不穩定，一般使用壽命少于8個月。

5 發動機壽命周期維修成本數據統計分析

對維修成本進行統計分析時，按照價格因素的影響程度，主要為核心備件更換量對維修成本影響較大。核心備件有缸蓋、缸套、活塞、機油泵，它們的單價分別是6216元、1202元、2660元和11 283元。

（1）第一次維修時，由于使用時間較長，核心備件的故障率較大，如缸蓋、活塞、缸套的更換量約為810件，機油泵必換，備件費用約為95 000元。

（2）第二次和第三次維修時由于使用時間較短，缸蓋更換量一般為件、缸套和活塞的更換量與第一次維修相差不大，機油泵更換的概率較少，維修的備件費用約為75 000元。

（3）第四次維修費用約為80 000元，因為附件更換費用較高。

在現場維修過程中，為了降低維修成本，維修發動機時使用了部分拆解報廢機體的舊備件（技術性能能夠達到使用標準），主要是缸蓋、缸套和活塞等核心備件，為控制維修成本起到了很大作用。

6 發動機全壽命周期維修成本分析及結論

按照全壽命周期維修成本分析方法的計算規律，對礦山無軌設備柴油發動機全壽命周期推算如下。

（1）第一次發動機大修平均使用壽命為16.9個月，由于新機的使用時間達到26個月，更換的核心零備件較多，單臺平均維修費用約9.5萬元，維修性價比較高。

（2）第二次發動機大修平均使用壽命為16.9個月，由于使用時間短，更換的核心零備件較少，單臺平均維修費用約7.5萬元，維修性價比最高。

（3）第三次發動機大修平均使用壽命為9個月，由于使用時間短，更換的核心零備件較少，單臺平均維修費用約7.5萬元，維修價值也較高。

（4）第四次發動機大修平均使用壽命為6.2個月，由于使用壽命低于8個月，雖然更換的核心零備件較少，但是更換的附件較多，機體磨損也比較嚴重。維修價值較低，不值得維修（表2）

7 總結

礦山無軌設備常用的柴油發動機，特別是目前普遍使用的德國道依茨柴油風冷發動機FL413W系列，根據上述全壽命周期的估算，一般前3次大修的性價比較高，不建議進行第4次大修。從新發動機裝配使用到經過3次大修，使用壽命為69個月，按照一年300 d的生產使用周期進行估算，使用周期約為7年。

表2 F12L413W柴油發動機全壽命周期對比