节能降耗技改项目的常用经济指标是投资回收期，即实施项目的投入资金除以预期节能的年化收益。通过六西格玛对冷水机组运用VSD变频控制技术实现节能的方法已十分成熟，并获得较广泛的推广应用。
一、变频简介
变频与定频相比，变频控制节能的空间主要取决于机组部分负荷运行的分布及其运行时间的长短，准确获取机组运行负载率数据是测算变频节能技改项目节电量及投资回收期的关键。全面收集运行负载率的年化生产实际运行数据，借助运算工具对冷量负荷进行日化精确统计，将电耗测评分月进行，纳入枯水期、丰水期电价差异因素，准确测算电耗、电费，可大大提高投资回收期测算的准确性，为节能改造项目的优选与实施排序提供可靠数据依据。
二、冷水机组并网改造后续改进需求与优化方案选择
1、并网改造后续改进需求
成功实施并网改造后，冷冻水系统如图1所示。运行状态为：热季(6月～9月)3#／4#机组并行，冷季(11月～次年4月)3#或4#机组单机运行；过渡季(5月～10月)，视天气条件，3#／4#机并行或单行，1#／2#机组冷季停用，热季备用。
图1 冷冻水系统运行流程图
在获得显著节电成效的同时，系统还存在以下改进需求:
①热季双机并行期间，3#,4#机组任一发生故障，需重返改造前Ⅰ、Ⅱ期并行方式，才能满足供冷需求，电耗将重返高位。
②1#、2#机组已连续运行了15a，进入故障高发期，维护费用高，所用冷媒R22将于2015年全面禁用，机组的更新换代已进如议事日程。
③冷水机组尚未应用VSD变频控制节能技术。为此，按预防性控制管理要求，该公司成立了冷水机组节能优化论证项目组，应用精益六西格玛方法，在固化并网节电改造项目成果的同时，进一步识别论证优化方案，继续挖掘节电空间。
2、优化改进方案选择
对离心式冷水机组实施VSD变频技术改造可以实现节能，但针对昆明特殊的气候条件和企业特定的运行模式(如冷水机的冷却水与生产主工艺冷却水共用等)，尤其是实施了并网改造，运行设备减半后，“节能空间”成为项目组优化方案论证的核心。
对现有二期的1台机组实施VSD改造是已经获批的2011年度技改项目，但还不能解决启用备用模式的电耗损失问题，也不能解决R22禁用问题。如果调整为新增1台带VSD控制机组，可报废一期设备，停用R22冷媒，还可进一步节电。项目组经过分析，得到如下结论:
①新增1台带VSD机组，是长久稳固可靠的节能优化方案。
②摸清并网后机组实际运行负载率水平，是评价应用VSD变频控制技术经济性能的关键。
③落实系统冷量负荷需求的均值水平与最大值，是确定新增机组容量选型的关键。
④对投资回收期进行测算，是对多种备选方案进行优选的关键。
三、数据收集统计计算
1、机组运行负载率统计、计算
受工作量和计算手段的限制，通常的计算都是抽取一定量的代表性数据，运用常规测算方法，进行较粗略的估算，达不到所需的经济测算精度，尤其昆明的气候四季不分明，早晚温差大，空调运行工况特殊，与国家(公共建筑节能设计标准)设定的标准工况差距较大。项目组从生产管控系统中收集了2010年5月并网改造后连续8个月，245d,每天24组，共计5880组运行负载率数据，应用Minitab“基本统计量”中的“存储描述性统计”功能，计算获得单日运行负载率均值。运用“控制图”中的“单值I-MR图”功能，分别绘制3#、4#‘机组运行负载率分季节(过渡季、热季、冷季)的I-MR控制图，获取负载率均值与极值的描述性统计结果。经过数据分析，得到如下结论:
①3#机热季平均负载率53%；冷季平均负载率48%。
②4#机热季平均负载率62%；冷季平均负载率11%(2010年冷季主要运行3#机，4#机只运行了9d)。
③单机运行的最大负载率均出现在过渡季单机运行时。3#机最大运行负载率90%(2010/10/23),4#机最大运行负载率88%(2010/10/11)。
2、系统供冷负荷统计计算
系统供冷负荷量是计算系统实时运行电耗的依据。项目组经过讨论，选择了通过日均负载率计算获得日均供冷负荷冷吨量TR的公式，即:系统供冷负荷=3#机负载率×机组额定冷吨+4#机负载率×机组额定冷吨。
应用Minttab的“计算器”功能，计算获得每天的冷量负荷需求，运用“控制图”中的“单值I-MR图”功能，获得系统分季节的供冷量负荷平均水平与最大值。经过数据分析，得出如下结论:
①冷季平均负荷量298冷吨；热季平均负荷量577冷吨；过渡季平均负荷量417冷吨；单日最高负荷量649冷吨(2010/7/22)。
②1台700冷吨机组单机运行可满足热季最大供冷量需求。
3、投资回收期计算
新增1台700冷吨带VSD机组，全年单机运行方案；与新增1台500冷吨带VSD机组，热季双机运行，过渡季和冷季优先运行VSD机组方案，2个方案的筛选可通过投资回收期的计算进行对比论证。投资回收期的计算公式，即:投资回收期(年)=项目投入费用/年节约电费金额。年节约电费的计算方案如下:
①应用年化同比方案进行计算。
②按月收集2010年5月-2011年4月的实际电耗、电价和电费作为基线。
③假定用户端的供冷负荷不变，用本文3.2计算方法获取全年365d的日均冷量负荷，作为测算机组电耗的供冷负荷依据。
④用月均供冷量除以新增机组的额定冷吨，获得新增机组运行模式的月均负载率(其中，新增1台500冷吨方案在热季双机并行时，假定供冷负荷为均分方式)。
⑤查阅供货商产品数据手册提供的能效比参数表，获得特定负载率水平对应的能效比。
⑥冷水机月均功耗=机组额定冷吨×月均负载率所对应的能效比×修正系数。
⑦冷水机月度电耗=月均功耗×运行天数×24小时×当月电价。
⑧月节约电费=当月运行电费基线-新增设备运行方式的计算电耗×当月对应电价。
修正系数用于修正实际运行工况与标准工况的能效差异。假设冷却水温每降1℃和冷冻水温每升1℃，节能率均为3%，则修正系数=0.97,冷冻水实际运行温度与标准工况的差值之和。
以该企业在用的约克机为例，能效比是在标准工况下确定的，即冷却水进水温度32℃，回水37℃；冷冻水出水温度7℃，回水温度12℃。企业的实际运行参数为冷却水进水温度27℃，回水32℃；冷冻水出水温度9℃，回水温度14℃。与标准工况相比，冷却水有5℃温差，冷冻水有2℃温差，共进行7℃的实际工况能效修正，修正系数=0.977=0.81。
计算结果得知，新增1台500冷吨变频机组可节约电费24.6万元/a，新增1台700冷吨机组可节约电费33.3万元/a。用供货商提供的技改报价进行计算，500冷吨的投资回收期4.1a,700冷吨的投资回收期为3.3a。
四、方案选择
1、备选方案综合评价
由生产人员和设备维护人员组成的评价小组，共同对备选方案的重要评价参数进行评分，如表2所示。综合评分显示，700TR机组得分最高，最具优势。
2、方案利弊比较
方案比较分析如表3所示，得到如下结论:新增1台700TR带VSD机组虽然一次性投入资金量最大，但投资回收期短，综合效益好。
表2 方案比较分析
3、新增1台700TR带VSD冷冻机组的未来运行
报废1#、2#机组，日常只运行700TR机组，需要维修时，运行并网节电改造后双机并行模式。
五、论证结果
1、政府节能减排的号召，同时面对原材料、人工不断涨价的经营压力，通过内部挖潜改造，节能降耗，是企业增强竞争力的不二选择。在投入资金实施节能优化项目前，应用精益六西格玛方法，对方案进行系统论证，对工艺数据进行全面的分析，对投资回收期进行精确的测算，是对节能项目进行优先实施排序和保障项目成效的有效手段。
2、该企业借鉴和发展了来自美国合资方的适用于连续化流程的精益六西格玛方法，对节能降耗资本金项目进行精细化的前期论证，极大地提高了，资本金投入成效。截至2011年，与2007年相比，企业的吨标煤综合能耗累计递减37．6％，节能降耗优化机会的挖掘论证与实施还在深入进行中。
