现代盐化工 ２０１４年１２月 Ｍｏｄｅｒｎ Ｓａｌｔ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ 第４期 １１ 管道系统运行成本与投资的盈亏分析 郭 超 （中盐金坛盐化有限责任公司，江苏金坛２１３２００） 【摘要】 本文通过公式推导，找出管道系统的投资与运行成本之间的关系，以便管理人员更好的决策。 【关键词】 投资运行成本投资回收期经济流速 Ｐｒｏｆｉｔ ａｎｄ ｌｏｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍｒｕｎｎｉｎｇ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ＧＵ０ Ｃｈａｏ （Ｃｈｉｎａ Ｓａｌｔ Ｊｉｎｔａｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎｔａｎ ２１３２００，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｆＯｕｎｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｒｕｎｎｉｎｇ ｃｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆｏｒｍｕｌａ ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ，ＳＯ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｒｓ ｃｏｕｌｄ ｍａｋｅ ｂｅｔｔｅｒ ｄｅｃｉｓｉｏｎｓ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】 ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ；ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｓｔｓ；ｐａｙｂａｃｋ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ；ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ 在实际生产和项目投资中，对于管径和管道壁厚的 管遁变化后所增加的沿程损失为 大小，往往根据经验来选，随意性很大，造成管道系统 ｈｓ２－ｈｎ＝［（－ｖ２ 一 ］×ｈ） ｓ 投资或运行成本的增加，给企业带来一定的损失。为了 （２） 减少投资或运行成本，本文找出了它们之间的关系公式， 水泵由于沿程损失增加的轴功率为 可以计算出什么情况下应该增大投资来减小运行成本， 什么情况下应该减小投资来增加运行成本，对以后的管 Ⅳ： ：皇 二 ： ：竺：：： 兰 ：：』 兰（３） 道系统投资和运行都有一定参考价值。具体推导如下： ３ ６００ｘ１０２×叩 ３ ６００Ｘ１０２Ｘ １ ０００ｘ １ 运行增加或减少的电费 为介质密度，ｋｄｍ ；Ｑ为流量，ｍ ／ｈ；７７为水 泵效率；Ⅳ为轴功率，ｋＷ。设管道每年工作时问为ｔ ｈ， 管道的正常沿程损失 当地的电费为ｍ 元／ｋＷｈ Ｘ Ｌ 则：每年变化后运行增加的电费为 Ｌ为管道长度，ｍ；ｉ为水力坡度，假设为３‰；＾，】 为管道正常的沿程损失，ｍ。 则ｈｎ＝３／１ Ｏ００×Ｌ Ｗ＝Ｎｘｔｘｍｘ ——Ｑ３ ６００ ×３×ｌ Ｘ１０２）—Ｘ 斗 “１ ０００ 一 Ｘ，７ （元）（４）… 一 设管道经济流速为 管径改变后的流速为 因 沿程损失与流速成平方关系，管道变化后的沿程损失为 因Ｑ：７／＂ｘＤ， × ×３ ６００／（４×１０ ） ｈｓ２＝（ ） ×ｈｓ１ （１）￣，ｏ：ｘ ，ｘ ３ｘ（）１ 则则 Ｗ：—ｘ：一——面 一（５）（） 作者简介：郭超（１９８０～），男，汉族，江苏盐城、本科，工程师，研究方向为设备管理。 １２ 现代盐化工 ２０１４年ｌ２月 ２增加管道的材料费 设正常管道的直径为Ｄ ，变化后的直径为Ｄ：，单 位ｍ．ｍ，则增加管道的材料费为 （１）回收期ｔ与管道壁厚成正比， 壁厚越厚，回 收期越长。 （２）在增大流速情况下 ＞１时， 即管径比经济 管径小的情况下，回收期ｔ与ｋ成反比， 流速越快，投 Ｇｌ＝７／＂× ×６ｘＬ×，０２×１０＿６×ｍ２ （６） 资回收期越短。 （３）在减少流速情况下ｋ＜１时， 即管径比经济 Ｇ 为正常管道的材料费，元；Ｄ 为正常管道直径， ｍｍ；８为管道壁厚，ｍｍ，假设变化前后壁厚相同； ２为 管径大的情况下，回收期ｔ与 成反比， 流速越低，投 管道密度，ｔ／ｍ ；ｍ 为每吨材料的材料费，元／ｔ。 资回收期越长。 管道变化后的材料费 Ｇ２＝７／＂×Ｄ２× ×Ｌ×Ｐ２×１０－６×ｍ２ （４）假设企业期望的回收期ｔ一定，通过（１３） （７） 式可以算出，在增加投资，即放大多大管径时，也就是 Ｇ：为变化后管道的材料费，元；Ｄ：为变化后管道 流速降低，通过泵的运行成本，可得出管道的最大降低 直径，ｍｍ。 流速。 则增加的材料费为 （５）假设企业期望的回收期ｔ一定，通过（１３） Ｇ＝ｆＧ２一Ｇ１Ｉ＝ｎｘＩＤ２－ＤｌＩｘ６ｘＬｘｐ２×１０ ｘｍ （８） 式可以算出，在减小投资，即缩小多大管径时，也就是 由于管道变化前后的流量是相等， 则： ｆ．ＤＬ２ １ ：Ｖ＿流速加大，通过增加泵的运行成本，可得出管道的最大 增加流速。 。 （９） ＿Ｌ Ｉ （６）根据（１２）式，假设管道流速增加是定值，ｔ Ｊ［）１ Ｉ广一 也是定值，算出管材单价与电价之比在哪个范围内，可 以通过增加管径来达到降低运行成本。 Ｇ： 忙 ｛ｘＤ１ ｘ６ｘＬ ｚ 。＿６× （１０） ４应用实例 ３投资回收期 由上述２公式得出，当Ｇ＝Ｗ时，可求出ｔ ４．１ 实例一 若有一段管系，年运行８ ０００ ｈ，经济流速１．５ ｒｒｄｓ， 经济管径Ｄ，＝１５０ ｍｍ，若流速比经济流速增加１倍（相 设 ：ｋ， ： ， ｌ ｍｔ Ｐ１ ：： 当于管径缩小到ＤＮ１００），管材选用钢材，管道壁厚为 ５ ｍｍ，介质水，企业希望减少的投资可以抵消增加的运 行成本５年，即ｔ＝５ Ｘ ８ ０００＝４０ ０００ ｈ，可以根据上述公 式算出管材单价与电价之比１１１为２１ ５８１，假设电价为０．７ 等 ＋丽 比； 为管道和管道内介质密度比。 ｃ（１１ ｋ为管道变化后速度比；ｍ为管道材料单价和单位电价 元／ｋＷｈ，则材料费应为２１ ５８１×０．７＝１５ １０７元／ｔ，也就 意味着当目前的材料费低于１５ １０７元Ｉｔ（如２０＃碳钢）， 锈钢３１６Ｌ），通过降低管径是划算的。 假设水泵效率７７＝０．８，对于一般卤水和清水，经济 通过缩小管径是不划算的。管材费高于１５ １０７元（如不 流速１，ｔ＝１．５ ｒｒｄｓ，从（１１）式可以得出 ｔ＝ ＝———————鲁 ＋ ——Ｄ——． ——————＿Ｉ一×ｌ １— Ｄ１ （１２） ４．２实例二 设从矿区到盐厂的管道，介质为水，流量１ ０００ Ｉｎ ／ｈ， 经济流速为１．５ ｍ／ｓ，则理论设计管径为ＤＮ５００。为了减 区到盐厂距离设为２０ ｋｍ，材料选用钢管，单价４ ０００ 元／ｔ，电价０．７元／ｋＷｈ，泵效率为０．８。通过计算该管 对于同一介质，同一时间，Ｐ、／ＴＩ为定值；对于经 低投资，将管径变为ＤＮ４００，管道壁厚都为１０ ｍｍ，矿 济流速对应下的管径也是定值， 则 ： ： 兰 兰 为常数 道由于管径缩小，减少管材投资大概为１９７万元。经计 ： × ×ｌ— ｃ・３ 算Ｋ＝１．５６，／１１＝５ ７１４，，０＝－７．８５，则ｔ＝２０ ３３４ｈ，设该管道 年运行时间为８ ０００ ｈ，则需２０ ３３４／８ ０００＝２．５４年。也就 （下转第２４页） 因此，得出以下结论：