水電站機(jī)電安裝項(xiàng)目成本影響因素及控制方法研究

陳 鑫，張福健

（中國(guó)水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350003）

1 項(xiàng)目概況

某抽水蓄能電站上水庫(kù)最大壩高為55 m，調(diào)節(jié)庫(kù)容825萬(wàn)m3，占地面積64萬(wàn)m3，下水庫(kù)最大壩，50 m，調(diào)節(jié)庫(kù)容1 625萬(wàn)m3，占地面積99萬(wàn)m3，電站擬裝機(jī)容量為4×300 MW，平均水頭448 m，靜態(tài)總投資約50億元，動(dòng)態(tài)總投資約60億元。其中：機(jī)電安裝項(xiàng)目總成本約為7.89億元，分為主機(jī)及附屬設(shè)備和機(jī)電設(shè)備安裝兩個(gè)部分，合同金額占比分別為84.8%和15.2%。主機(jī)及附屬設(shè)備成本主要包括設(shè)備制造費(fèi)、專用工具采購(gòu)費(fèi)、必要的備品備件費(fèi)等，機(jī)電安裝成本主要包括水泵水輪機(jī)安裝、發(fā)電機(jī)安裝、監(jiān)控系統(tǒng)安裝、啟閉機(jī)安裝、火災(zāi)及消防系統(tǒng)安裝、橋式起重機(jī)安裝、鋼閘門(mén)安裝等。

2 成本控制影響因素評(píng)價(jià)分析

2.1 指標(biāo)體系的建立

將項(xiàng)目機(jī)電安裝分為可研立項(xiàng)階段、招標(biāo)實(shí)施階段、施工階段以及竣工驗(yàn)收階段4個(gè)部分，分別針對(duì)各個(gè)階段的成本影響因素[1-5]，邀請(qǐng)10位具有高級(jí)工程師以上職稱且參與水電站建設(shè)工作10年以上的專家展開(kāi)研討會(huì)，最終篩選得到54個(gè)主要成本控制影響因素。其中：在可研立項(xiàng)階段，共包括規(guī)劃選址、初步設(shè)計(jì)、壩體類型的選擇等6項(xiàng)因素（編號(hào)為1～6）；在招標(biāo)實(shí)施階段，共包括招標(biāo)設(shè)計(jì)、施工單位的選擇、設(shè)備廠家的選擇等11項(xiàng)因素（編號(hào)為7～17）；在工程實(shí)施階段，共包括項(xiàng)目策劃、施工工藝、設(shè)計(jì)變更、質(zhì)量管理等31項(xiàng)因素（編號(hào)為18～49）；在竣工驗(yàn)收階段，共包括組織竣工驗(yàn)收及竣工結(jié)算時(shí)效性、項(xiàng)目后評(píng)價(jià)、竣工結(jié)算審計(jì)管理等5項(xiàng)因素（編號(hào)為50～54），建立起水電站成本控制影響因素指標(biāo)體系見(jiàn)圖1。

圖1 水電站成本控制影響因素指標(biāo)體系

2.2 評(píng)價(jià)分析過(guò)程

每位專家對(duì)每個(gè)影響因素依次進(jìn)行打分，分值為1～9分，1分表示影響程度最低，9分表示影響程度最高，根據(jù)專家打分情況，運(yùn)用熵權(quán)法確定各影響因素的影響權(quán)重。

首先，構(gòu)建指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣：

式中：n表示成本控制影響因素個(gè)數(shù)；m表示專家個(gè)數(shù)；xij表示第i位專家對(duì)第j個(gè)影響因素的打分結(jié)果。

然后，利用熵權(quán)法計(jì)算每位專家的熵權(quán)值大?。?/p>

式中：λi表示第i位專家的熵權(quán)值；Hi表示第i位專家的熵值。

接著，將專家評(píng)價(jià)矩陣和專家權(quán)重向量相乘，得到每個(gè)成本控制影響因素的綜合評(píng)價(jià)值：

最后，通過(guò)歸一化處理，得到每個(gè)影響因素的權(quán)重值ωj：

式中：yj表示第j個(gè)成本控制影響因素的綜合評(píng)價(jià)值。

2.3 結(jié)果評(píng)價(jià)

根據(jù)專家打分結(jié)果，構(gòu)建影響因素評(píng)價(jià)矩陣，計(jì)算得到專家熵值向量為：

再通過(guò)式（2）計(jì)算得到每位專家的熵權(quán)值向量：

將H和λ相乘，然后進(jìn)行歸一化處理，即可計(jì)算得到每個(gè)影響因素的權(quán)重值，結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖中可以看到：54個(gè)成本控制影響因素的權(quán)重值介于0.01～0.035之間，為了對(duì)影響因素影響等級(jí)進(jìn)行區(qū)分，將影響因素劃分 為 I級(jí)（影 響 低，權(quán) 重 值 [0.01～0.015））、II級(jí)（影 響 中 低，權(quán) 重 值 [0.015～0.02））、III 級(jí)（影 響中，權(quán) 重 值 [0.02～0.025））、IV 級(jí)（影 響 中 高，權(quán)重 值 [0.025～0.03））以 及 V 級(jí)（影 響 高，權(quán) 重值 [0.03～0.035））5個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)下對(duì)應(yīng)的影響因素情況見(jiàn)表1。從表中可以看到：在54個(gè)成本控制影響因素中，有4個(gè)影響因素達(dá)到V級(jí)影響程度，分別是：8設(shè)備選型、21施工工藝、22施工設(shè)備選用以及33信息化應(yīng)用，因此，在該水電站機(jī)電安裝項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)上述幾項(xiàng)影響因素進(jìn)行控制。

圖2 控制影響因素權(quán)重值

表1 專家評(píng)分等級(jí)劃分結(jié)果

3 成本控制方法

3.1 設(shè)備選型成本控制方法

以往抽水蓄能電站多數(shù)采用300 MW等級(jí)、額定轉(zhuǎn)速為428.6 r/min的電動(dòng)機(jī)發(fā)電，該型號(hào)電動(dòng)機(jī)支路數(shù)絕大多數(shù)采取不對(duì)稱繞組形式（7路），這種型號(hào)的電動(dòng)機(jī)存在槽電流偏低、參數(shù)設(shè)計(jì)不合理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低等缺點(diǎn)。為解決這一問(wèn)題，在本工程中，選取了對(duì)稱支路繞組（支路數(shù)4）的電動(dòng)機(jī)，這種型號(hào)的電動(dòng)機(jī)能夠使容量、轉(zhuǎn)速、電壓和槽電流達(dá)到最佳的匹配狀態(tài)；同時(shí)，支路數(shù)從7降到4，可以減少線棒、鐵心、定子槽的數(shù)量，在保證發(fā)電效能的前提下，可以減少設(shè)備的材料用量，提升有效材料的利用率，通過(guò)發(fā)電機(jī)設(shè)備選型優(yōu)化，可降低工程成本約360萬(wàn)元。

3.2 施工工藝成本控制方法

在橋式起重機(jī)安裝過(guò)程中，原設(shè)計(jì)方案擬采用H型鋼焊接制作承重平臺(tái)，并預(yù)先制作條形混凝土作為載荷試驗(yàn)的配重塊，此種施工工藝存在如下弊端：一是采用H型鋼焊接制作承重平臺(tái)，需要耗費(fèi)大量鋼材和人力，二是預(yù)制條形混凝土塊進(jìn)行載荷試驗(yàn)之后沒(méi)有其它用處，造成混凝土材料資源的極大浪費(fèi)。為此，項(xiàng)目部通過(guò)研究決定，將原載荷試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)變更為水箱試驗(yàn)方案，水箱自重及其裝水最大重量共計(jì)330 t，可滿足1.25倍靜載荷試驗(yàn)（250 t×1.25=312.5 t）要求，通過(guò)潛水泵向水箱中注水，通過(guò)水箱中水位線刻度值控制注水量。原施工方案預(yù)計(jì)需花費(fèi)56萬(wàn)余元，而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案預(yù)估僅需18萬(wàn)元，相比原方案可節(jié)約工程成本38萬(wàn)元。

3.3 施工設(shè)備選用成本控制方法

在原設(shè)計(jì)方案中，水利機(jī)械輔助系統(tǒng)管道采用在現(xiàn)場(chǎng)分段預(yù)制安裝的方式，這種方式主要以人工焊接為主，存在焊接缺陷的幾率較高，焊接外觀成型質(zhì)量較低，同時(shí)施工工期還較長(zhǎng)。為解決這一問(wèn)題，決定將上述管路預(yù)制工作全部集中到自動(dòng)化預(yù)制工廠施工[6]，采用全自動(dòng)焊接機(jī)器人進(jìn)行智能焊接工作。方案優(yōu)化過(guò)后，整體施工效率提升了約70%，一次焊接合格率達(dá)到99.9%以上，每10 m管路預(yù)制可節(jié)約人工費(fèi)約200元。

3.4 信息化應(yīng)用成本控制方法

當(dāng)前，很多工程項(xiàng)目仍采用傳統(tǒng)的二維施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，這種方法無(wú)法提前發(fā)現(xiàn)圖紙中的錯(cuò)誤，焊接質(zhì)量難以把控，容易出現(xiàn)錯(cuò)、漏、碰、缺等問(wèn)題。因此，建議采取以下3個(gè)措施進(jìn)行改進(jìn)：①建立全廠數(shù)字化三維模型；②各系統(tǒng)管路采用預(yù)安裝方式；③依據(jù)三維模型開(kāi)展倉(cāng)面設(shè)計(jì)。采取信息化應(yīng)用之后，在施工過(guò)程中出現(xiàn)漏埋、錯(cuò)埋的現(xiàn)象大大降低，提高了現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)效率，從而節(jié)約了工程成本。

4 結(jié)語(yǔ)

以某抽水蓄能電站機(jī)電安裝項(xiàng)目為例，采用層次分析法構(gòu)建水電站成本控制影響因素指標(biāo)體系，再利用熵權(quán)法確定每個(gè)影響因素的權(quán)重，通過(guò)權(quán)重分析，確定了設(shè)備選型、施工工藝、施工設(shè)備選用以及信息化應(yīng)用為該工程成本控制的最重要影響因素，并有針對(duì)性這些影響因素采取了有針對(duì)性的成本控制方法，取得了良好的工程經(jīng)濟(jì)效益，可為水電站機(jī)電安裝工程成本控制提供借鑒。