DB5104T 54.1-2022 節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范 第1部分：水泵系統(tǒng)

ICS27.010CCSF01DB5104--攀枝花市市場監(jiān)督管理局IDB5104/T54.1—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起本文件由攀枝花市經(jīng)濟和信息化局提出。本文件由攀枝花市經(jīng)濟和信息化局歸口。本文件主要起草單位：攀枝花鋼城集團有限公司。本文件參與起草單位：攀枝花學(xué)院、四川省節(jié)能協(xié)會、攀枝花瑞杰節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?。本文件主要起草人：朱勝良、羅天軍、宋文德、李靜、余鑫、謝永生、張敬東、王聰、付強、徐蘋、盛士新、鄧軍、劉財勇、張飛、黃啟福、陳文超。本文件首次制定發(fā)布。1DB5104/T54.1—2022節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范第1部分：水泵系統(tǒng)本文件規(guī)定了工業(yè)企業(yè)水泵系統(tǒng)節(jié)能改造標(biāo)準(zhǔn)，提出了改造過程涉及的水泵系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測、能效判定、改造技術(shù)路徑、改造實施、改造效果評定等過程管理。本文件適用于攀枝花地區(qū)水泵系統(tǒng)節(jié)能改造。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3214水泵流量的測定方法GB/T3216回轉(zhuǎn)動力泵水力性能驗收試驗1級、2級和3級GB/T3956電纜的導(dǎo)體GB/T12497三相異步電動機經(jīng)濟運行GB/T13466交流電氣傳動風(fēng)機（泵類、空氣壓縮機）系統(tǒng)經(jīng)濟運行通則GB/T16666泵類液體輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測GB18613電動機能效限定值及能效等級GB19762清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價值GB/T30256節(jié)能量測量和驗證技術(shù)要求泵類液體輸送系統(tǒng)3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1泵pump泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它能將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。3.2水泵系統(tǒng)pumpsystem由水泵、交流電動機、調(diào)速裝置、傳動機構(gòu)、管網(wǎng)和輔助設(shè)備按工藝流程所組成的裝置總體。3.3流量flowrate2DB5104/T54.1—2022流量是泵在單位時間內(nèi)輸送出去液體的量（體積或重量）。3.4速度水頭velocityhead又稱流速水頭，每單位流體運動速度的平方與兩倍的重力加速度的比值。3.5進口總水頭inlethydraulichead水泵進口截面處的總能量。3.6出口總水頭outlethydraulichead水泵出口截面處的總能量。3.7出口總水頭與進口總水頭的代數(shù)差。3.8電機輸入功率PrmotorinputpowerPr電機驅(qū)動裝置端子上供給的有功功率。3.9水泵效率ηspumpefficiencyηs水泵水功率與水泵輸入軸功率之比。3.10電機效率ηdmotorefficiencyηd電機輸出功率與電機輸入功率之比。3.11傳動機構(gòu)效率ηCtransmissionefficiencyηC電機與水泵之間的聯(lián)軸器、減速器、液偶等傳動裝置的效率。4水泵系統(tǒng)參數(shù)測量4.1測試要求4.1.1對水泵的運行參數(shù)檢測，應(yīng)包括水泵在企業(yè)生產(chǎn)全流程、全過程的跟蹤檢測。3DB5104/T54.1—20224.1.2水泵系統(tǒng)流量、壓力的檢測按GB/T3216、GB/T16666、GB/T30256執(zhí)行。4.1.3測量工具應(yīng)符合相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如對測量工具、結(jié)論有異議且協(xié)調(diào)無法解決的，可委托具有相應(yīng)法定資質(zhì)的第三方檢測機構(gòu)進行檢測。4.2壓力及流量的測量4.2.1測量要求測量工具超聲波流量測試儀、壓力表等。精度要求測量表的精度要求，壓力表不低于0.5級，流量表不低于1.5級，每個測試點采集數(shù)據(jù)實際不少于測量方式被測量應(yīng)在測量儀器量程1/3和2/3之間。4.2.2流量的測量水泵流量Q由超聲波流量測試儀進行測量。測定位置應(yīng)選擇直管段，傳感器安裝位置參照下列距離執(zhí)行：彎管段上游大于10D（D為管徑距離下游彎管段大于5D，距離泵口及閥門距離大于30D。若直管段長度不夠使用（例如在短喇叭管的情況下）,測量位置應(yīng)由各方協(xié)商選取，應(yīng)盡可能好地利用測量截面的上游和下游局部條件（按上游和下游之比2∶1）確定測量點，測量結(jié)果須經(jīng)各方商定。測量位置見圖1。1——吸水口水平面；2——進水口測試點；3——水泵基準(zhǔn)面；4——出水口測試點；Zr——吸水口平面至水泵進水口中心線垂直高度；Zc——出水口監(jiān)測點至水泵進水口中心線垂直高度。4DB5104/T54.1—2022圖1水泵流量測量位置示意圖分別在水泵進水口2及出水口4位置測試水泵系統(tǒng)流量。對于進出口管徑相同的情況，可不測試水泵進口的流量。流定測量還可利用差壓法，具體按GB/T3214中水泵流量測定方法執(zhí)行。4.2.3壓力的測量水泵系統(tǒng)壓力的測定，需要在管道上開孔，加裝壓力表檢測。進水口測量.1用壓力表測定進水口壓力值，記為Psr，泵進口的總水頭按公式(1)計算：Hr=Zr+…………………式中：Zr——吸水口平面至水泵進水口中心線垂直高度，單位為米(m)；Psr——進水口測試點壓力，單位為千帕(kPa)；Ur——進水口速度，單位為米每秒(m/s)。.2對于水泵進水口距離吸水面距離較近，進水口速度水頭與揚程之比小于0.5%的情況下，可不對進水口壓力進行檢測。進水口總水頭近似為吸水口液面距離水泵基準(zhǔn)面高差Zr，吸水口低于水泵基準(zhǔn)面為負值，吸水口高于水泵進水口為正值。開孔和測量應(yīng)嚴(yán)格按GB/T3216執(zhí)行。出水口測量.1用壓力表測定出水口壓力值，記為Psc。出口測量截面應(yīng)設(shè)在與泵出口法蘭同軸同直徑的直管段截面處，取壓孔應(yīng)垂直于蝸殼的平面或泵殼內(nèi)的任何彎頭的平面。出口測量截面應(yīng)設(shè)在與泵出口法蘭相距2倍管路直徑的下游處。對出口速度水頭小于揚程的5%的泵,出口測量截面可以設(shè)在出口法蘭處。.2泵出口的總水頭按公式(2)計算：Hc=Zc+…………………式中：Zc——出水口監(jiān)測點至水泵進水口中心線垂直高度，單位為米(m)；Psc——出水口測試點壓力，單位為千帕(kPa)；Uc——出水口速度，單位為米每秒(m/s)。.3當(dāng)泵引起的旋渦流、不規(guī)則的速度或壓力分布影響出口總水頭的確定時，考慮出口法蘭與測量截面之間的水頭損失，應(yīng)將取壓孔設(shè)在下游距離出口法蘭更遠些的地方。管網(wǎng)測量及運行判別5DB5104/T54.1—2022對于水泵系統(tǒng)管網(wǎng)，應(yīng)根據(jù)水泵系統(tǒng)各支路的工作壓力確定管損。鑒于每個水泵系統(tǒng)的管網(wǎng)及支路工作壓力要求并不一致，管損計算不納入本標(biāo)準(zhǔn)，對管網(wǎng)的運行判別與評定按GB/T13466執(zhí)行。水泵實際揚程計算.1水泵運行，實際揚程按公式(3)計算：………………….2當(dāng)進水口速度水頭與揚程之比小于0.5%時，可不對進水口壓力進行檢測，進水口的壓力接近大氣壓，若水泵出進口管徑相同的情況下，上面公式可化簡公式(4)：…………………4.3電能的測定對水泵的電力運行參數(shù)的檢測，應(yīng)包括水泵在企業(yè)生產(chǎn)全流程、全過程的跟蹤檢測，包括輕載、重載等工況的檢測，識別負荷屬于平穩(wěn)性負荷、波動性負荷等。4.3.1測量工具電能質(zhì)量測試儀、帶有功及功率因素測量功能的鉗形表、多功能電能表和累時器。4.3.2電能的測量受限于水泵工作場景，通常無法直接測量水泵的輸入軸功率。本標(biāo)準(zhǔn)采用測量水泵拖動電機輸入功率的方式來計算水泵系統(tǒng)的效率。測量電機輸入功率應(yīng)盡量靠近電機本體出線端，若不能滿足，則應(yīng)在靠近電機最近的配電箱進行檢測。最大程度避免線路損耗計入電機輸入功率，影響測量準(zhǔn)確度。電能的測量參數(shù)應(yīng)包含電壓U、電流I、有功功率P、功率因數(shù)cosφ、諧波畸變率等。5水泵系統(tǒng)節(jié)能改造判定5.1水泵系統(tǒng)效率5.1.1電機輸入功率根據(jù)對電能參數(shù)的測量，水泵配套電機的輸入功率按公式(5)計算：Pr式中：U——運行電壓，單位為伏特(V)；=UIcosφ…………………（5）6DB5104/T54.1—2022I——運行電流，單位為安培(A)；cosφ——運行實際功率因數(shù)。5.1.2水功率根據(jù)對水泵流量及揚程的測量，水泵水功率按公式(6)計算：…………………式中：PS——水泵水功率，單位為千瓦(kW)；ρ——水的密度，單位千克每立方米(kg/m3)；Q——水泵運行流量，單位為立方米每小時(m3/h)；H——水泵揚程，單位為米(m)。5.1.3水泵系統(tǒng)效率根據(jù)電機的輸入功率及水泵系統(tǒng)水功率，水泵系統(tǒng)的總效率按公式(7)計算：…………………5.2測量數(shù)據(jù)修正5.2.1對輸入功率的修正對于電能測量點靠近電機本體出線端的，測量值不需要修正。對于電機安裝現(xiàn)在不具備檢測條件的，應(yīng)對核算配電柜至電機端的線損，對輸入功率按公式(8)進行修正。s=I2P…………………式中：Pxs——電機至配電柜位置線損，單位為千瓦(kW)；ρ——電阻率，單位為歐姆·平方毫米每千米(Ω·mm2/km)；L——導(dǎo)線或電纜長度，單位為米(m)；S——導(dǎo)線或電纜截面積，單位為平方毫米(mm2)；T——電阻溫度常數(shù)(銅線取234.5℃,鋁線取228℃)；t1——實測繞組溫度，單位為攝氏度(℃)；7DB5104/T54.1—2022t0——換算溫度(20℃)。工業(yè)生產(chǎn)用電纜大部分為第二類導(dǎo)體，修正系數(shù)參考線纜材質(zhì)、線纜截面積、線纜長度、環(huán)境溫度及線纜運行溫升，按GB/T3956執(zhí)行。5.2.2修正后的水泵系統(tǒng)效率按公式(9)計算：ηSX=…………………式中：ηsx——修正后的水泵系統(tǒng)效率，%。5.3可節(jié)能改造的條件5.3.1水泵系統(tǒng)額定效率水泵系統(tǒng)額定效率按公式(10)計算：ηe=ηse×ηC×ηd…………………(10)式中：ηe——水泵系統(tǒng)額定效率，%；ηse——水泵額定效率，%；ηc——傳動機構(gòu)額定效率，%。若有多級傳動，則為多級傳動機構(gòu)效率之積；ηd——電機額定效率，%。5.3.2水泵系統(tǒng)效率判定水泵額定效率應(yīng)不低于GB19762要求。水泵系統(tǒng)效率判定方法見表1。表1水泵系統(tǒng)效率判定匯總表ηeeηe按GB18613和GB/T12497的規(guī)定，電機綜合效率不應(yīng)低于60%。在現(xiàn)場難以確定綜合能效的情況下，通過電機有效電流與電機額定電流之比來判斷電動機的工作狀態(tài)，電流下降超過35%屬于非經(jīng)濟使用范圍，應(yīng)對水泵系統(tǒng)電機進行節(jié)能改造。電機有效電流按公式(11)計算：…………………式中：8DB5104/T54.1—2022Ix——根據(jù)有功及額定功率因數(shù)修正的有效電流，單位為安培(A)。注：公式(11)適用僅用于電機功率因數(shù)大幅度低于電機額定功率時修表2水泵配套電機經(jīng)濟運行判定方法ηIx≤0.65I6水泵系統(tǒng)改造技術(shù)路徑及改造實施6.1對水泵泵體進行改造6.1.1根據(jù)檢測水泵系統(tǒng)的實際流量及揚程，結(jié)合表1的判定依據(jù)，若水泵運行不經(jīng)濟，則應(yīng)選擇應(yīng)采用高效節(jié)能水泵替代原水泵，并滿足最高流量及揚程對應(yīng)的工況要求。水泵改造應(yīng)滿足改造后的水泵系統(tǒng)運行能效與水泵額定能效比值達到0.85以上。6.1.2水泵泵體改造原則：使用原驅(qū)動電機；改造后的水泵安裝尺寸結(jié)構(gòu)不變，仍采用原有水泵結(jié)構(gòu)，水泵安裝基礎(chǔ)不能更改，避免節(jié)能改造期間長時間停產(chǎn)影響生產(chǎn)。改造設(shè)備包括：水泵本體及配套部件。6.2對配套電機進行變頻改造6.2.1根據(jù)監(jiān)測水泵全過程流量及揚程，若水泵系統(tǒng)存在變工況運行的情況，工況變化導(dǎo)致系統(tǒng)輸入功率變化幅度超過20%且變工況時間率超過30%時，則應(yīng)選擇對配套電機進行變頻調(diào)速改造。6.2.2若水泵系統(tǒng)為變工況運行，節(jié)能改造后通過調(diào)速方式降低水泵運行全過程、全流程平均流量和揚程，確保生產(chǎn)穩(wěn)定的情況，則工況變化過程調(diào)速實現(xiàn)的節(jié)能應(yīng)視為有效節(jié)能。6.2.3變頻改造不得引入新的諧波源，改造后水泵系統(tǒng)配電線路上諧波不得超標(biāo)，380V電壓等級電壓總諧波畸變率不超過5%，6kV、10kV電壓等級電壓總諧波畸變率不得超過4%。6.3選配智能電機系統(tǒng)6.3.1根據(jù)電能參數(shù)的測定，結(jié)合表2的電機綜合效率判定依據(jù)，若電機運行不經(jīng)濟，宜對水泵系統(tǒng)配套電機進行節(jié)能改造，選配智能控制、節(jié)能高效替代原驅(qū)動電機。6.3.2電機運行電流根據(jù)本文件中公式(11)修正為電機有效電流，若電機有效電流低于電機額定電流的35%，判定電機運行不經(jīng)濟，應(yīng)選配智能控制、節(jié)能高效電機替代原驅(qū)動電機。若電機有效電流低于電機額定電流的35%，判定電機運行不經(jīng)濟，應(yīng)選配智能控制、節(jié)能高效替代原驅(qū)動電機。6.3.3智能電機系統(tǒng)同樣具備調(diào)速節(jié)能能力，若水泵系統(tǒng)為變工況運行，節(jié)能改造后通過調(diào)速方式降低水泵運行全過程、全流程平均流量和揚程，確保生產(chǎn)穩(wěn)定的情況，則工況變化過程調(diào)速實現(xiàn)的節(jié)能應(yīng)視為有效節(jié)能。6.3.4電機改造原則上不改動原有水泵，僅對電機及其控制系統(tǒng)進行改造，新電機安裝尺寸應(yīng)與原電機安裝尺寸完全一致，不得改動原電機基礎(chǔ)破壞新舊電機互換性，避免節(jié)能改造期間長時間停產(chǎn)。9DB5104/T54.1—20226.3.5智能控制、高效電機的改造應(yīng)具備低速、重載啟動功能，以確保安全去除原電機所配調(diào)速系統(tǒng)、串電阻等降壓啟動的機構(gòu)。6.3.6在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造過程中，技術(shù)路徑可采用一條，也可以采用兩條及以上。7水泵系統(tǒng)改造效果評定7.1改造前參數(shù)7.1.1改造前前需對水泵系統(tǒng)流量、揚程進行檢測，改造方與用能單位雙方簽字確認(rèn)。7.1.2改造前需在原電機配電房加裝三相有功電度表以及累時器，在約定的采集周期內(nèi)，記錄原始耗電數(shù)據(jù)，作為計算改造節(jié)電率的原始數(shù)據(jù)，雙方簽字確認(rèn)。7.1.3改造前所有壓力表、流量表、有功電度表、累時器等數(shù)據(jù)，改造相關(guān)方應(yīng)到現(xiàn)場共同確認(rèn)，抄表、拍照作為結(jié)算原始依據(jù)并存檔備查。水泵系統(tǒng)改造前參數(shù)確認(rèn)表見附錄A。7.1.4水泵系統(tǒng)改前平均功率按公式(12)計算：…………………式中：Prq——改造前電機平均有功功率，單位為千瓦(kW)；k——電度表倍率；W1、W2——改造前采集周期起始、終止運行時的有功電度，單位為千瓦時(kW·h)；T——采集周期，單位為小時(h)。7.2改造后參數(shù)7.2.1改造后需對水泵系統(tǒng)流量、揚程進行檢測，改造方與用能單位雙方簽字確認(rèn)。若水泵系統(tǒng)為變工況運行，節(jié)能改造后通過調(diào)速方式降低水泵運行全過程、全流程流量和出口壓力，確保生產(chǎn)穩(wěn)定的情況，則工況變化過程調(diào)速實現(xiàn)的節(jié)能應(yīng)視為有效節(jié)能，改造成功。7.2.2改造后需在電機配電房加裝三相有功電度表以及累時器，在約定的集周期內(nèi)，記錄原始耗電數(shù)據(jù)，作為計算改造節(jié)電率的原始數(shù)據(jù)，雙方簽字確認(rèn)。7.2.3改造后所有壓力表、流量表、有功電度表、累時器等測量數(shù)據(jù)，改造相關(guān)方應(yīng)到現(xiàn)場共同確認(rèn)，抄表、拍照作為結(jié)算原始依據(jù)并存檔備查。水泵系統(tǒng)改造后參數(shù)確認(rèn)表見附錄B。7.2.4水泵系統(tǒng)改后平均功率按公式(13)計算：…………………式中：DB5104/T54.1—2022Prh——改造后電機平均有功功率，單位為千瓦(kW)；W3、W4——改造后采集周期起始、終止運行時的有功電度，單位為千瓦時(kW·h)。7.3節(jié)能量及節(jié)能效率的核定7.3.1根據(jù)改造前后的平均功率計算改造前后的節(jié)能量及節(jié)能率。7.3.2改造后時間段t內(nèi)的節(jié)能量按公式(14)計算：Se=(Prq-Prh)×t (14)7.3.3改造后時間段t內(nèi)的節(jié)能率按公式(15)計算：×100%…………………DB5104/T54.1—2022水泵系統(tǒng)改造前參數(shù)確認(rèn)表水泵系統(tǒng)