DB14-T 281-2021 水泵裝置節(jié)能技術(shù)導(dǎo)則

ICS23.100.10CCSJ7114代替DB14/281-92DB14/T281—2021前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4基本規(guī)定 45水泵節(jié)能技術(shù) 46電機節(jié)能技術(shù) 57管路及管件設(shè)備選配節(jié)能技術(shù) 58閥門節(jié)能技術(shù) 69變頻調(diào)速裝置節(jié)能技術(shù) 6附錄A（規(guī)范性）水泵裝置測試 8附錄B（資料性）泵站裝置節(jié)能對計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則要求 參考文獻 3IDB14/T281—2021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)定起草。本文件代替DB14/281-92《水泵裝置節(jié)能技術(shù)規(guī)范》，與DB14/281-92相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動外，主要技術(shù)變化如下：a)增加了“基本規(guī)定”一章(見第4章)、“水泵節(jié)能技術(shù)”一章(見第5章)、“電機節(jié)能技術(shù)”一章(見第6章)、“管路及管件設(shè)備選配節(jié)能技術(shù)”一章(見第7章)、“閥門節(jié)能技術(shù)”一章(見第8章)；b)增加了資料性附錄“泵站裝置節(jié)能對計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則要求”(見附錄B)。本文件由山西省水利廳提出并監(jiān)督實施。本文件由山西省水利標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。本文件起草單位：太原理工大學(xué)、山西漳河水務(wù)有限公司、山西泵站現(xiàn)場測試中心、上海凱泉泵業(yè)（集團）有限公司、山西省水利發(fā)展中心（山西省水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站）、山西省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司、運城市水利勘測設(shè)計研究院有限公司。本文件主要起草人：吳建華、羅中元、周瑞紅、成一雄、徐睿、王萬虎、羅敬文、李明、王俊華、高宏鈞、劉愛軍、楊建軍、付永東、徐秋紅、劉婧、劉濤、原野、涂小強、崔敏、羅文、薛寶菊、蘇小娟、張少華、焦莉雅、杜卓。本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：——1992年首次發(fā)布為DB14/281-92；——本次為第一次修訂。DB14/T281—2021水泵裝置節(jié)能技術(shù)導(dǎo)則本文件規(guī)定了水泵裝置的術(shù)語和定義、基本規(guī)定、水泵節(jié)能技術(shù)、電機節(jié)能技術(shù)、管路及管件設(shè)備選配節(jié)能技術(shù)、閥門節(jié)能技術(shù)和變頻調(diào)速裝置節(jié)能技術(shù)。本文件適用于新建、改建和擴建泵站的節(jié)能設(shè)計和運行管理，機井泵站可參照執(zhí)行。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/T12224鋼制閥門一般要求GB19762清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價值GB30254高壓三相籠型異步電動機能效限定值及能效等級GB/T30948泵站技術(shù)管理規(guī)程GB50265泵站設(shè)計規(guī)范SL548泵站現(xiàn)場測試與安全檢測規(guī)程3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1水泵裝置水泵、動力機、變頻裝置、閥門、進出水管(流)道及泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組合體。3.2水泵實際揚程指通過水泵每單位水體實際獲得的能量。符號：H，單位：m。3.3裝置揚程裝置揚程Hsy應(yīng)按公式(1)進行計算。EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up8(?),pg)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up8(?),2g)式中：1DB14/T281—2021Hsy——裝置揚程，裝置靜揚程與進、出水管系統(tǒng)的阻力損失之和，單位為米(m)；E進、E出——分別為水泵裝置進、出口斷面水流的總能量，單位為米(m)；?進、?出——分別為進、出口設(shè)計水位高程，單位為米(m)；P進、P出——分別為水泵進、出水?dāng)嗝鎵毫Γ瑔挝粸榍?kPa)；v進、v出——分別為進、出水?dāng)嗝娴牧魉伲瑔挝粸槊酌棵?m/s)；??——管路、水泵系統(tǒng)的阻力損失，單位為米(m)；P——水的密度，單位為千克每立方米(kg/m3)；g——重力加速度，單位為米每平方秒(m/s2)。3.4水泵有效功率水泵有效功率Pu應(yīng)按公式(2)進行計算。式中：Pu——水泵有效功率，單位時間內(nèi)水體從水泵得到的能量，單位為千瓦(kW)；Q——水泵流量，單位為立方米每秒(m3/s)；H——水泵實際揚程，單位為米(m)；P——水的密度，單位為千克每立方米(kg/m3)；g——重力加速度，單位為米每平方秒(m/s2)。3.5水泵軸功率軸功率動力機經(jīng)傳動設(shè)備后傳遞給水泵主軸上的功率。符號：Pa，單位：kW。3.6動力機輸入功率輸入功率拖動水泵的動力機消耗的功率。符號：Pgr，單位：kW。3.7裝置有效功率裝置有效功率Psy應(yīng)按公式(3)進行計算。式中：Psy——裝置有效功率，單位時間內(nèi)水流通過水泵裝置所獲得的能量，單位為千瓦(kW)；Hsy——裝置揚程，單位為米(m)；Q——水泵流量，單位為立方米每秒(m3/s)；P——水的密度，單位為千克每立方米(kg/m3)；g——重力加速度，單位為米每平方秒(m/s2)。2DB14/T281—20213.8水泵效率水泵效率ηp應(yīng)按公式(4)進行計算。式中：ηp——水泵效率，水泵的有效功率與軸功率之比的百分?jǐn)?shù)；Pu——水泵有效功率，單位為千瓦(kW)；Pa——水泵軸功率，單位為千瓦(kW)。3.9機組效率機組效率ηgr應(yīng)按公式(5)進行計算。式中：ηgr——機組效率，水泵的有效功率與動力機輸入功率之比的百分?jǐn)?shù)；Pu——水泵有效功率，單位為千瓦(kW)；Pgr——動力機輸入功率，單位為千瓦(kW)。3.10管路效率管路效率ηpi應(yīng)按公式(6)進行計算。式中：ηpi——管路效率，水泵裝置揚程與水泵實際揚程之比的百分?jǐn)?shù)；Hsy——裝置揚程，單位為米(m)；H——水泵實際揚程，單位為米(m)。3.11裝置效率裝置效率ηsy應(yīng)按公式(7)進行計算。式中：ηsy——裝置效率，裝置有效功率與動力機輸入功率之比的百分?jǐn)?shù)；Psy——裝置有效功率，單位為千瓦(kW)；Pgr——動力機輸入功率，單位為千瓦(kW)。3DB14/T281—20213.12水泵裝置性能曲線水泵裝置揚程、動力機輸入功率、裝置效率等隨流量變化的曲線，即Q?Hsy、Q?pgr、Q?ηsy曲線等。3.13變頻調(diào)速裝置由變頻裝置供電用以改變輸出頻率和輸出電壓控制交流電動機轉(zhuǎn)速的調(diào)速控制裝置。4基本規(guī)定4.1一般規(guī)定4.1.1水泵裝置選用的主要設(shè)備和材料應(yīng)滿足工程運行節(jié)能要求，設(shè)計選配方案應(yīng)進行能效分析對比，確定相應(yīng)節(jié)能設(shè)計原則、方案和措施；大中型泵站改造前后應(yīng)進行水泵裝置性能測試，并進行裝置效率計算，小型泵站參照執(zhí)行。4.1.2水泵裝置測試方法按照附錄A執(zhí)行。4.1.3水泵裝置宜設(shè)有計算機監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計原則要求參見附錄B。4.2現(xiàn)場測試大中型泵站投入運行前，應(yīng)委托具有相應(yīng)檢測資質(zhì)的單位實施，按照附錄A執(zhí)行。4.3水泵裝置效率指標(biāo)4.3.1測定的水泵裝置效率應(yīng)滿足GB/T30948的相關(guān)要求。4.3.2大中型泵站技術(shù)管理及技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。4.4水泵裝置節(jié)能技術(shù)管理4.4.1泵站管理單位宜建立泵站節(jié)能管理制度，設(shè)置節(jié)能管理職能，負(fù)責(zé)監(jiān)督檢查泵站節(jié)能降耗執(zhí)行情況，定期分析并提出節(jié)能降耗措施；必須制定節(jié)能技術(shù)培訓(xùn)的具體要求，管理人員需掌握水泵裝置操作時節(jié)能的基本知識。4.4.2大型泵站宜進行水泵裝置優(yōu)化調(diào)度節(jié)能技術(shù)研究。5水泵節(jié)能技術(shù)5.1一般規(guī)定5.1.1水泵設(shè)備應(yīng)選用技術(shù)成熟、性能先進、高效節(jié)能的產(chǎn)品。5.1.2對國家已公布淘汰的水泵設(shè)備，使用部門應(yīng)在規(guī)定的期限內(nèi)，有計劃地分批進行技術(shù)改造或更換國家公布的節(jié)能型產(chǎn)品。5.2泵站設(shè)計節(jié)能技術(shù)要求5.2.1水泵臺數(shù)、級數(shù)確定的基礎(chǔ)上，至少選擇2種泵型進行泵系統(tǒng)裝置效率的分析比較，優(yōu)選出效率較高的泵型。4DB14/T281—20215.2.2水泵結(jié)構(gòu)確定的基礎(chǔ)上，原則要求對單泵、并聯(lián)、大小泵等多種布置型式進行系統(tǒng)效率的比較分析，復(fù)核泵系統(tǒng)的裝置效率，檢驗水泵選型的經(jīng)濟性及合理性。5.2.3對于自動化系統(tǒng)投入運行的水泵裝置，應(yīng)用軟件應(yīng)具有效能評價功能。5.3泵站運行節(jié)能技術(shù)要求5.3.1泵站運行中宜考慮加大流量和最小流量的運行調(diào)度；因進、出水池水位不同，產(chǎn)生泵站不同的揚程，水泵選擇宜滿足揚程及工況變化的要求，力求效率高、汽蝕性能好。5.3.2水泵的額定效率大于GB19762中規(guī)定能效限定值，則認(rèn)為設(shè)備選型合理；水泵選型技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，應(yīng)滿足GB/T30948的相關(guān)規(guī)定。5.4水泵進、出水流道節(jié)能技術(shù)要求5.4.1進、出水流道布置應(yīng)滿足GB50265的相關(guān)要求。5.4.2重要大型泵站的進、出水流道宜采用三維流動數(shù)值計算分析，并應(yīng)進行裝置模型實驗驗證，力求提高裝置效率，以利節(jié)能。6電機節(jié)能技術(shù)6.1一般規(guī)定電動機設(shè)備應(yīng)選用技術(shù)成熟、性能先進、高效節(jié)能的產(chǎn)品，淘汰更新低效電動機。6.2電動機選型節(jié)能技術(shù)要求6.2.1應(yīng)選擇節(jié)能高效電動機，容量在2000kW以上的電動機，宜選用同步電動機；在考慮配電電壓等級的條件下，容量在355kW以上的電動機宜選用高壓電動機。6.2.2對于30kW以上的水泵，經(jīng)常改變工況運行，且負(fù)載率經(jīng)常在40%以下時應(yīng)選用調(diào)速電動機；對于50kW以上的電動機要配置電流表、電度表，以便監(jiān)測與計量；對于100kW以上的異步電動機，在安全允許的條件下宜設(shè)置就地?zé)o功補償裝置。6.3電動機運行節(jié)能技術(shù)要求6.3.1電動機在額定容量、額定電壓、額定頻率和額定功率因數(shù)運行時，額定效率保證值應(yīng)滿足GB30254一級能耗的規(guī)定要求；宜優(yōu)化電機系統(tǒng)的運行和控制，推廣軟啟動裝置、無功補償裝置，通過過程控制合理配置能量，實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟運行。6.3.2負(fù)荷變化幅度大、變化頻繁、運行時間長的電動機，宜采用變頻調(diào)速裝置；通過對用電設(shè)備實際負(fù)荷的量測或者預(yù)測，綜合考慮電纜的經(jīng)濟電流密度，減少電纜的熱損失。6.3.3電動機運行效率≥電動機額定效率×85%，即達到電動機節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。7管路及管件設(shè)備選配節(jié)能技術(shù)7.1機組進、出水側(cè)管道及管件節(jié)能技術(shù)7.1.1進水側(cè)管路宜盡量減少進水管的長度及其附件，管線布置應(yīng)平順，轉(zhuǎn)彎少，減少水力損失；離心泵或小口徑軸流泵、混流泵的進水管路部分設(shè)計流速宜取1.5m/s～2.0m/s；離心泵或小口徑軸流泵、混流泵的出水管路設(shè)計宜取2.0m/s～3.0m/s。7.1.2進、出水管道系統(tǒng)的安裝、維修要保證質(zhì)量，防止?jié)B水、冒水和跑水的不良現(xiàn)象，并及時清除5DB14/T281—2021流道堵塞物，以利節(jié)能。7.2泵站出水管道設(shè)計節(jié)能技術(shù)7.2.1泵站出水管道布置應(yīng)盡量減少管道長度與彎度；出口宜采用淹沒出流，出口上緣應(yīng)淹沒在出水池最低運行水位以下0.3m～0.5m。7.2.2充分考慮各類管道使用范圍，通過節(jié)能降耗和技術(shù)經(jīng)濟等方面綜合比較，合理確定管道的材料，通過年費用最小法確定經(jīng)濟管徑，力求管道流速在經(jīng)濟流速范圍內(nèi)。7.2.3長距離、多起伏的管道系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)進行水力過渡過程分析，并經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)比選，確定最優(yōu)防護方案；防護措施要求能夠自適應(yīng)不同工況切換的安全要求，并綜合考慮最大、最小壓力、水泵反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、管道喘振等因素。8閥門節(jié)能技術(shù)8.1一般規(guī)定根據(jù)操作、安全、閥門功能及經(jīng)濟合理性，綜合比選所需閥門類型及口徑。8.2水力控制閥節(jié)能技術(shù)要求8.2.1水泵出水側(cè)宜配有水力控制閥和檢修閥，水泵進水側(cè)宜配電動蝶閥；主工作閥門宜采用全通徑結(jié)構(gòu)，大中型蝶閥全開時的阻力系數(shù)應(yīng)小于0.2。8.2.2水力控制閥關(guān)閉時，宜按照水力過渡過程報告中的關(guān)閉規(guī)律進行，確保系統(tǒng)運行安全；應(yīng)定期對閥門進行維修檢查，包括外觀和解體檢查。8.3檢修閥節(jié)能技術(shù)要求8.3.1水泵進出水側(cè)均需設(shè)置檢修閥。8.3.2壓力管道上應(yīng)結(jié)合管道分段及排水時間來確定檢修閥位置，一般每5km～10km設(shè)置一座，且應(yīng)符合GB/T12224的相關(guān)要求。9變頻調(diào)速裝置節(jié)能技術(shù)9.1一般規(guī)定9.1.1變頻調(diào)速設(shè)備宜選用節(jié)能產(chǎn)品。9.1.2宜采用泵負(fù)載變頻調(diào)速系統(tǒng)，提高運行效率、降低能耗。9.2變頻調(diào)速裝置選型技術(shù)9.2.1需增設(shè)變頻調(diào)速系統(tǒng)的情況：a)泵的運行工況點偏離高效區(qū)；b)使用擋風(fēng)板、閥門截流以及旁路分流等方法調(diào)節(jié)流量的系統(tǒng)；c)壓力、流量變化幅度較大，運行時間長的系統(tǒng)。中低流量變化類型的泵負(fù)載及全流量間歇類型的泵負(fù)載運行工況應(yīng)符合下列要求：1)流量變化幅度≥30%、變化工況時間率≥40%、年總運行時間≥3000h；2)流量變化幅度≥20%、變化工況時間率≥30%、年總運行時間≥4000h；3)流量變化幅度≥10%、變化工況時間率≥30%、年總運行時間≥5000h。6DB14/T281—20219.2.2變頻器與負(fù)載的匹配應(yīng)滿足電壓、電流、轉(zhuǎn)矩的要求；高速電機變頻器按其容量稍大于普通電機變頻器的容量進行選型。9.3變頻調(diào)速裝置節(jié)能技術(shù)9.3.1變頻調(diào)速裝置在電源額定電壓變化±10%、額定頻率變化±1Hz的范圍內(nèi)應(yīng)能正常工作。9.3.2除另有規(guī)定外，變頻調(diào)速裝置的平均無故障時間(MTBF)不少于8000h。9.4變頻裝置節(jié)能評價9.4.1變頻裝置變頻范圍應(yīng)綜合考慮設(shè)備及裝置情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定。9.4.2年平均節(jié)電率≥30%，則認(rèn)定系統(tǒng)運行效率最佳；年平均節(jié)電率≥20%，則認(rèn)定系統(tǒng)運行效率佳；年平均節(jié)電率≥15%，則認(rèn)定系統(tǒng)運行效率較好。7DB14/T281—2021水泵裝置測試A.1測試項目含流量、功率、揚程、轉(zhuǎn)速、水流密度或含沙量（含沙量一般采用置換法測定）等。A.2測量不確定度根據(jù)現(xiàn)場測試目的和要求的不同以及被測量的不同，規(guī)定不同的不確定度，如表A.1所列。表A.1總不確定度A.3測試條件A.3.1機組狀態(tài)及測試工況測試期間，水泵裝置及輔機設(shè)備均應(yīng)處于正常的運行狀態(tài)；必須在恒定的水頭、負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下進行，其單項測量值的變化應(yīng)在下列范圍之內(nèi)：水頭變化為平均水頭的2%，負(fù)荷變化為平均負(fù)荷的3%，轉(zhuǎn)速變化為平均轉(zhuǎn)速的1%。A.3.2測試儀器及參數(shù)換算所有測試儀表都應(yīng)在試驗前后經(jīng)過率定且在有效使用期內(nèi)，電熱工儀表盡可能使被測量值大于2/3以上儀表滿刻度值；在測試工況下，應(yīng)同時測量各項參數(shù)，每一工況被測量的實測值，應(yīng)取各次讀數(shù)的算術(shù)平均值；水泵的實測轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速不同時，其參數(shù)應(yīng)按泵的相似原理進行換算。A.4水泵流量、揚程測量及功率測量對于能夠滿足測流精度要求的測流方法、功率測量方法宜優(yōu)化量測技術(shù)。水泵流量、揚程測量及功率測量具體方法按SL548執(zhí)行。A.5轉(zhuǎn)速的測定轉(zhuǎn)速測量的方法可分為兩類，直接測量法和間接測量法，可直接用轉(zhuǎn)速表測出。A.6效率計算按照本文件第3章的要求計算。8DB14/T281—2021泵站裝置節(jié)能對計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則要求B.1計算機監(jiān)控系統(tǒng)需提供的資料B.1.1電氣設(shè)備一般含GIS配電裝置、主變壓器、開關(guān)柜、高壓變頻裝置系統(tǒng)、用電設(shè)備、中央控制設(shè)備、柴油發(fā)電機等，設(shè)備一般包括：a)水泵電機(包括自動化元件等)及其輔助設(shè)備；b)變頻器；c)繼電保護系統(tǒng)；d)廠用電系統(tǒng)；e)火災(zāi)報警系統(tǒng)；f)通風(fēng)系統(tǒng)；g)直流系統(tǒng)；h)輔機控制系統(tǒng)；i)調(diào)度計算機監(jiān)控系統(tǒng)等。B.1.2建議所有設(shè)備都應(yīng)能在工程所在海拔高程和環(huán)境溫度下連續(xù)運行，應(yīng)滿足外部自然環(huán)境條件、氣溫及水溫的要求。B.2輔助電氣設(shè)備及控制設(shè)備接口要求B.2.1可編程序控制器應(yīng)能與泵站監(jiān)控系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)接口進行通信；PLC配置交、直流供電模塊轉(zhuǎn)換裝置，需滿足相應(yīng)的供電要求；有I/O接點應(yīng)按工程建設(shè)規(guī)模配置，并預(yù)留20%的裕量?？垢蓴_措施需滿足電氣環(huán)境要求。B.2.2機組附屬及相關(guān)設(shè)備與泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信采用現(xiàn)場總線技術(shù)，對于總故障信號和涉及泵站運行安全的量，應(yīng)保留硬布線連接。B.3計算機監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求B.3.1性能要求