山东国大黄金股份有限公司冶炼二公司风机变频改造项目

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一、案例名称

山东国大黄金股份有限公司冶炼二公司风机变频改造项目

二、案例业主

山东国大黄金股份有限公司前身为招远黄金冶炼厂，1986年成立，是中国第一家专业黄金冶炼企业。现占地68万平方米，职工1550人，其中专业技术人员400人，公司年产黄金15吨、白银40吨、工业硫酸40万吨、阴极铜3万吨，余热发电总量5000万kW·h。

国大公司是亚洲规模最大的黄金冶炼企业之一，主要耗能设备为风机、水泵等设备。

三、案例内容

1．技术原理及适用领域

由流体力学的原理得知，使用感应电机驱动的风机，轴功率P与流量Q、风压H的关系为P ∝Q×H，当电动机的转速由N1变化到N2时，Q、H、P与转速的关系如下：

Q2=Q1×n2/n1；

H2=H1×（n2/n1）2；

P2=P1×（n2/n1）3。

n1代表风机在额定转速运行时的特性，n2代表风机降速运行在n2转速时的特性，R1代表风机管路阻力最小时的阻力特性，R2代表风机管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。

可见流量Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80%的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80%。当所需流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线将会上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P2与面积H2×Q2成正比；如果采用的是调速控制方式，风机转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需的轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率△P与（H2-HB）×（C-B）的面积成正比。

该技术可应用于石油、化工、制药、冶金、环保、市政等行业。

2．节能改造具体内容

针对原系统控制风量使用人工手动调节风阀开度，调节风量不稳定、系统风压波动较大、阀门易损坏、操作危险性大、调节时间长等特点提出技术改造升级方案。

通过在原管道上安装负压变送器采集风压信号，风压信号接入变频器模拟端子，通过变频器内置PID调节功能对风压进行调节，满足压力稳定，实现动态调节和精细化生产。变频调节时风门全开，只需调节频率即可实现风机平稳运行。通过远程控制柜可以实时设定管道需求压力，无需到现场调节风门（现场存在硫磺气体）。

主电路原理图

系统方案为现场变频器可与原DCS监控操作系统进行协调控制，原DCS监控操作系统可发出变频器的启动、停机、频率设定等信号。变频器反馈以下信号接入到现场监控操作系统上，故障报警、警告报警、待机状态、正常运行状态、故障状态、系统旁路状态、电流信息等。

3．项目实施情况

现场二氧化硫风机为离心风机，风机为生产系统提供负压，生产中通过调节风机入口阀门使生产工艺最前端焙烧炉炉顶呈现负压操作，压力最高不得超过正压200Pa。

车间二氧化硫风机采用450kW/10kV电动机传动，风机工频运行时通过调节阀门开度满足生产工艺实际需要的流量。

通过变频改造实现自动调节阀门开度，满足生产工艺实际需求量，也达到节能降耗目的。

项目签订合同于2012年6月16日，2012年8月15日完成安装调试工作，在业主要求下进入试运行阶段，无故障运行60天，满足合同及技术协议要求。2012年10月18日验收完成。

四、项目年节能量及节能效益

1．节能量

（1）原系统（设备）主要参数及用能情况。

表1　动力设备参数分析表

表2　5套设备耗能现状

（2）系统（设备）改造后用能情况。

表3　5套设备节电数据分析表

（3）节能量计算方法。

参与改造的440kW电机采用供电主线路总表减去电炉支路分表的方式进行计量，此两电表之差额包括的计量设备有二氧化硫风机、风机变压器（S7 800kVA）、电炉变压器（S9 1000kVA）。改造之后风机变压器停用，供电主线路总表减去电炉支路分表涵盖的计量设备有二氧化硫风机、电炉变压器。

业主和节能服务公司双方按照2012年4月10日至6月10日两个月计量电表的平均数值（扣除系统停车时间）作为核算节能效果的初始数据，节能服务公司对电机进行变频改造之后每月测量实耗电量（扣除系统停车时间）与初始数据进行对比，差额作为节能量，用于结算节能效益。

双方对参与改造的设备负荷变化发生疑议时，可以每月提议进行设备切换，进行48小时的初始数据复验复验数据与初始数据偏差超过3%时，则由复验数据替代初始数据作为复验当季及后续还款期计算节能效益的依据；复验数据与初始数据偏差未超过3%时，则初始数据不变，结算节能效益依据不变。

计算方法：

改造前年耗电费=设备实际功率（kW）×台数×每年工作时间（小时）×电费单价；

改造后年耗电费=年耗电费×（1-节电率）。

（4）项目年节能量。

该项目年节电327.282万kW·h，折算1112吨标准煤。

2．节能效益

该项目年节能效益（节约电费）225万元。

五、商业模式

该项目采用节能效益还款方式。还款期限为节能效益累计总额等同于业主此次签订合同额。

设备调试完成，经双方验收合格投入运行后，业主按照实际节能效益每季度向节能服务公司以合同预付款的形式进行付款，节能服务公司向业主出具收款收据。

若业主支付节能效益累计总额达70%（157.5万元），则由节能服务公司开具225万元的17%专用发票给业主。业主接票后20个工作日内支付合同款的20%（45万元）给节能服务公司。余款10%（22.5万元）为质保金，质保期满无质量问题后由业主一次性付清。

业主支付节能服务公司节能效益累计总额等同于业主此次签订合同额（225万元）后，以上所有设备所有权归业主。

六、融资渠道

该项目总投资171.25万元。资金来源于节能服务公司自有资金，包括采购设备125万元、运费1.5万元、增值税38.25万元、安装调试费4.5万元、设备维护费2万元。