周蔚苗

（統(tǒng)一能源湖州熱電有限公司，浙江湖州313000）

價(jià)值工程在熱網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的運(yùn)用＊

周蔚苗

（統(tǒng)一能源湖州熱電有限公司，浙江湖州313000）

價(jià)值工程是以提高產(chǎn)品價(jià)值和有效利用資源為目的，尋求用最低的壽命周期成本，可靠地實(shí)現(xiàn)使用者所需功能，以獲得最佳的綜合效益的一種管理技術(shù).價(jià)值尺度公式V（價(jià)值）＝F（對(duì)象功能）/C（成本），說明價(jià)值與成本成反比，與功能成正比.價(jià)值工程是在20世紀(jì)初創(chuàng)立的全面質(zhì)量管理中發(fā)展起來的，與一般的強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目可行性的投資決策理論不同，是研究如何以最少的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間獲得必要的功能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法，強(qiáng)調(diào)的是產(chǎn)品的功能分析和功能改進(jìn).

價(jià)值工程；熱網(wǎng)結(jié)構(gòu)；優(yōu)化運(yùn)用

在熱力管線運(yùn)行中因各種復(fù)雜因素不同程度地存在熱量損耗，目前熱量損耗是引起熱電廠蒸汽產(chǎn)品質(zhì)量下降、經(jīng)濟(jì)效益受損和用戶意見多的主要問題.除了提高管道絕熱性能來降低管網(wǎng)熱量損耗外，管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化也是降低損耗的主要措施之一.我公司熱力管支線1－31段，管線總長(zhǎng)三公里，地下布置；用戶以間斷用汽為主，用量??；日蒸汽損耗量很大，成為我公司熱網(wǎng)單位長(zhǎng)度下最大損益點(diǎn).根據(jù)此支線結(jié)構(gòu)問題的突出性，為優(yōu)化管線結(jié)構(gòu)，以此作為價(jià)值工程研究對(duì)象，進(jìn)行價(jià)值、功能和成本一同分析.

1 信息資料搜集

1.1 管線用戶用汽特點(diǎn)

月用量趨勢(shì)具有典型的季節(jié)性特點(diǎn)，冬夏季為用汽高峰，春秋季為低谷；日用量曲線呈兩頭低，當(dāng)中高，即白天八小時(shí)高，早晚時(shí)低，高峰季節(jié)曲線陡峭；整條管線屬于總管網(wǎng)末端支線之一，單向型供汽.

1.2 管線實(shí)際用量的統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)資料收集采用抽樣調(diào)查方式，從2009年全年總體用量中抽取以時(shí)為單位進(jìn)行觀察.①抽樣分布采用等距抽樣的辦法，即以月為等距間隔，在1～30日的數(shù)字中隨機(jī)抽取2日為起點(diǎn)，即第一個(gè)樣本單位，以后每月按這2日抽取組成抽樣總體，調(diào)查的時(shí)總體容量為8760個(gè)，時(shí)樣本容量為576個(gè)，符合大樣本數(shù)量.②根據(jù)抽樣值分布情況可知，用汽變量近似正態(tài)分布，因此用正態(tài)分布的性質(zhì)對(duì)總體做出描述.

時(shí)用汽量抽樣樣本概率計(jì)算過程如下：

已知：年用汽總量11318t，1.29t/h，設(shè)樣本均值總體均值μ＝1.29t/h，n＝576，樣本最大值為10t/h.求得：

各流量范圍概率分布如表1所示：

表1 各流量范圍概率計(jì)算結(jié)果

2 功能分析及功能評(píng)價(jià)

功能定義的目的：明確對(duì)象產(chǎn)品和組成產(chǎn)品的功能，弄清特性；便于功能評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)哪些是價(jià)值低的功能和有問題的功能；便于構(gòu)思方案.

功能整理.該管線現(xiàn)用管徑：上中游DN250，下游DN200，設(shè)計(jì)時(shí)流速取為25m/s，容量20t/h；而實(shí)際容量在7t/h以上的概率小，每年僅有480小時(shí)超過7t/h用量.按照功能的量化標(biāo)準(zhǔn)分類，管道存在著容量過剩功能；對(duì)于用戶需求功能來說，管網(wǎng)壓力過高，用戶以減壓閥來控制壓力，產(chǎn)生不必要功能.因此將管網(wǎng)功能（容量）作為價(jià)值工程研究?jī)?nèi)容，通過設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)和完善.

確定功能改進(jìn)范圍.為了確保供汽過程中所需要的大概率流量范圍，取96%的概率流量范圍的最大時(shí)流量（也即4%概率范圍的最小時(shí)流量）作為管道設(shè)計(jì)參考值，即確保管道設(shè)計(jì)流量接近容量8t/h，同時(shí)根據(jù)管徑選擇尺寸適量考慮余量，選擇功能容量為10t/h.

3 方案建立

3.1 功能改進(jìn)方向

功能改進(jìn)方向：①滿足當(dāng)前用戶參數(shù)需求下管徑選擇最優(yōu)化；②盡可能降低管道散熱面積；③適當(dāng)考慮管道規(guī)劃容量；④改造投資成本最小化.

3.2 管道方案重新選擇和計(jì)算

3.2.1 管徑選擇及流量計(jì)算

（1）已知：此管道上游蒸汽參數(shù)：

0.748Mpa，175℃，查得密度4.37kg/m3，設(shè)計(jì)流速取30m/s，設(shè)計(jì)流量10t/h.求得：

因此選擇最接近管徑DN 200mm.0

（2）按下式反推算DN 200管道容量達(dá)14.8t/h.

3.2.2 管道阻力特性計(jì)算

（1）管道改造方式.

上游550m段管徑改為DN200；其余管段維持原狀.

（2）管道阻力分段計(jì)算。阻力系數(shù)＝局部阻力系數(shù)＋沿程阻力系數(shù).

局部阻力系數(shù)按當(dāng)量長(zhǎng)度折算成沿程阻力系數(shù).

第一段：（1）－（28）段阻力計(jì)算.已知：上游壓力0.748Mpa，管徑DN200，當(dāng)量長(zhǎng)度＝550m×1.1＝605m，流量取11t/h；求得：流速：21.5m/s，（28）處壓力：0.708Mpa，壓降0.04 Mpa.第二段：（28）－（29）段阻力計(jì)算.已知：上游壓力0.708Mpa，管徑DN250，當(dāng)量長(zhǎng)度＝725m×1.1＝798m，流量取11t/h；求得：流速：14.3m/s，（29）處壓力：0.69Mpa，壓降0.018 Mpa.第三段：（29）－（30）段阻力計(jì)算.已知：上游壓力0.69Mpa，管徑DN250，當(dāng)量長(zhǎng)度＝700m×1.1＝770m，流量取8t/h；求得：流速：10.61m/s，（30）處壓力：0.68Mpa，壓降0.01 Mpa.第四段：（30）－（31）段阻力計(jì)算.已知：上游壓力0.68Mpa，管徑DN200，當(dāng)量長(zhǎng)度＝700m×1.1＝770m，流量取6t/h；求得：流速：12.69m/s，（31）處壓力：0.66Mpa，壓降0.02 Mpa.以上管長(zhǎng)總壓降為0.088 Mpa，上游壓力0.748Mpa時(shí)，下游壓力0.66Mpa，符合用戶需求參數(shù).

3.3 管道運(yùn)行方式的優(yōu)化

據(jù)上所知，管線用汽量間斷性強(qiáng)，峰低谷明顯，為了降低管道低流速時(shí)的散熱疏水損耗，除了管道及管徑改造外，考慮在上游段加設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用于用汽峰谷調(diào)節(jié)，即高峰用汽時(shí)全開閥門，滿足用戶流量需求；低峰用汽時(shí)根據(jù)流量調(diào)小閥門開度，提高蒸汽流速，降低蒸汽壓力，增加蒸汽過熱度，減少疏水損失.

3.4 未來容量允許值換算

根據(jù)上述阻力特性計(jì)算方法，計(jì)算出未來容量允許擴(kuò)大值為：

已知：上游壓力0.748Mpa，上、中、下游段管徑為DN200、250、200，設(shè)上游流量15 t/h，下游段長(zhǎng)度≤1km，下游段容量≤8.5t/h.

求得（計(jì)算過程省略）：①管線最高流速29.3m/s（上游段），≤30m/s，屬允許安全值內(nèi)；②上、中、下游段流量分配為15 t/h、13 t/h、8.5 t/h；③下游末端壓力0.57 Mpa，可基本滿足末端用戶需求參數(shù)；④目前最高流量為10t/h（小概率事件），未來可增加容量至15.5 t/h.

4 功能成本分析

按價(jià)值公式V＝F/C，在滿足用戶一定產(chǎn)品功能下，成本C越低，價(jià)值V越高.成本分為建設(shè)成本和運(yùn)行成本.

建設(shè)成本的比較：①管道直徑比原直徑減小，內(nèi)外雙管及保溫材料成本降低；②土建、安裝施工定額費(fèi)用按材料減少比例降低；③管徑減小，有利于在錯(cuò)綜復(fù)雜的地下施工，減少對(duì)地下管線及施工面的影響，降低施工風(fēng)險(xiǎn)成本.

運(yùn)行成本的比較：①通過調(diào)節(jié)閥門來提高管道流速，降低疏水損耗；②調(diào)節(jié)滿足用戶的蒸汽壓力，相對(duì)增加蒸汽過熱度，提高蒸汽品質(zhì)；③降低維護(hù)費(fèi)用、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用等.

按照以上價(jià)值工程的系統(tǒng)分析，2010年中我公司在該段熱網(wǎng)支線上進(jìn)行了運(yùn)用實(shí)踐，技術(shù)改造的結(jié)果比之前實(shí)現(xiàn)降低管損率3%，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益回報(bào).價(jià)值工程在熱網(wǎng)結(jié)構(gòu)改造中的運(yùn)用，突破了傳統(tǒng)技術(shù)管理思路的局限，優(yōu)化建設(shè)方改造可行性研究方案，真正體現(xiàn)出價(jià)值工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)管理的實(shí)質(zhì)和目的，這對(duì)今后熱電企業(yè)尤其管損率較高的企業(yè)熱網(wǎng)管理將具有深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義.

［1］楊青.建設(shè)工程經(jīng)濟(jì)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

［2］李南.工程經(jīng)濟(jì)學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2009.

［3］鄔適融.現(xiàn)代企業(yè)管理［M/OL］.北京：清華大學(xué)出版社，2006.

TK172.4

A

1009－1734（2011）S0－0068－03

2011－09－10

周蔚苗，助理工程師，從事熱力工程技術(shù)研究.