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(chǎng)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(jì)和信息化局提出。本文件由攀枝花市經(jīng)濟(jì)和信息化局歸口。本文件主要起草單位：攀枝花鋼城集團(tuán)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(huì)、攀枝花瑞杰節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰尽１疚募饕鸩萑耍褐靹倭?、羅天軍、宋文德、李靜、余鑫、謝永生、張敬東、王聰、付強(qiáng)、徐蘋(píng)、盛士新、鄧軍、劉財(cái)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(guò)程涉及的水泵系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測(cè)、能效判定、改造技術(shù)路徑、改造實(shí)施、改造效果評(píng)定等過(guò)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(guò)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(duì)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(cè)定方法GB/T3216回轉(zhuǎn)動(dòng)力泵水力性能驗(yàn)收試驗(yàn)1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)GB/T3956電纜的導(dǎo)體GB/T12497三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行GB/T13466交流電氣傳動(dòng)風(fēng)機(jī)（泵類(lèi)、空氣壓縮機(jī)）系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行通則GB/T16666泵類(lèi)液體輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)GB18613電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)GB19762清水離心泵能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值GB/T30256節(jié)能量測(cè)量和驗(yàn)證技術(shù)要求泵類(lèi)液體輸送系統(tǒng)3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)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(jī)械。它能將原動(dòng)機(jī)的機(jī)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(dòng)機(jī)、調(diào)速裝置、傳動(dòng)機(jī)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(shí)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(chēng)流速水頭，每單位流體運(yùn)動(dòng)速度的平方與兩倍的重力加速度的比值。3.5進(jìn)口總水頭inlethydraulichead水泵進(jìn)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(jìn)口總水頭的代數(shù)差。3.8電機(jī)輸入功率PrmotorinputpowerPr電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)效率ηdmotorefficiencyηd電機(jī)輸出功率與電機(jī)輸入功率之比。3.11傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率ηCtransmissionefficiencyηC電機(jī)與水泵之間的聯(lián)軸器、減速器、液偶等傳動(dòng)裝置的效率。4水泵系統(tǒng)參數(shù)測(cè)量4.1測(cè)試要求4.1.1對(duì)水泵的運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)，應(yīng)包括水泵在企業(yè)生產(chǎn)全流程、全過(guò)程的跟蹤檢測(cè)。3DB5104/T54.1—20224.1.2水泵系統(tǒng)流量、壓力的檢測(cè)按GB/T3216、GB/T16666、GB/T30256執(zhí)行。4.1.3測(cè)量工具應(yīng)符合相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如對(duì)測(cè)量工具、結(jié)論有異議且協(xié)調(diào)無(wú)法解決的，可委托具有相應(yīng)法定資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。4.2壓力及流量的測(cè)量4.2.1測(cè)量要求測(cè)量工具超聲波流量測(cè)試儀、壓力表等。精度要求測(cè)量表的精度要求，壓力表不低于0.5級(jí)，流量表不低于1.5級(jí)，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)采集數(shù)據(jù)實(shí)際不少于測(cè)量方式被測(cè)量應(yīng)在測(cè)量?jī)x器量程1/3和2/3之間。4.2.2流量的測(cè)量水泵流量Q由超聲波流量測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)量。測(cè)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(mén)距離大于30D。若直管段長(zhǎng)度不夠使用（例如在短喇叭管的情況下）,測(cè)量位置應(yīng)由各方協(xié)商選取，應(yīng)盡可能好地利用測(cè)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(cè)量點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果須經(jīng)各方商定。測(cè)量位置見(jiàn)圖1。1——吸水口水平面；2——進(jìn)水口測(cè)試點(diǎn)；3——水泵基準(zhǔn)面；4——出水口測(cè)試點(diǎn)；Zr——吸水口平面至水泵進(jìn)水口中心線垂直高度；Zc——出水口監(jiān)測(cè)點(diǎn)至水泵進(jìn)水口中心線垂直高度。4DB5104/T54.1—2022圖1水泵流量測(cè)量位置示意圖分別在水泵進(jìn)水口2及出水口4位置測(cè)試水泵系統(tǒng)流量。對(duì)于進(jìn)出口管徑相同的情況，可不測(cè)試水泵進(jìn)口的流量。流定測(cè)量還可利用差壓法，具體按GB/T3214中水泵流量測(cè)定方法執(zhí)行。4.2.3壓力的測(cè)量水泵系統(tǒng)壓力的測(cè)定，需要在管道上開(kāi)孔，加裝壓力表檢測(cè)。進(jìn)水口測(cè)量.1用壓力表測(cè)定進(jìn)水口壓力值，記為Psr，泵進(jìn)口的總水頭按公式(1)計(jì)算：Hr=Zr+…………………式中：Zr——吸水口平面至水泵進(jìn)水口中心線垂直高度，單位為米(m)；Psr——進(jìn)水口測(cè)試點(diǎn)壓力，單位為千帕(kPa)；Ur——進(jìn)水口速度，單位為米每秒(m/s)。.2對(duì)于水泵進(jìn)水口距離吸水面距離較近，進(jìn)水口速度水頭與揚(yáng)程之比小于0.5%的情況下，可不對(duì)進(jìn)水口壓力進(jìn)行檢測(cè)。進(jìn)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(fù)值，吸水口高于水泵進(jìn)水口為正值。開(kāi)孔和測(cè)量應(yīng)嚴(yán)格按GB/T3216執(zhí)行。出水口測(cè)量.1用壓力表測(cè)定出水口壓力值，記為Psc。出口測(cè)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(cè)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(duì)出口速度水頭小于揚(yáng)程的5%的泵,出口測(cè)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(jì)算：Hc=Zc+…………………式中：Zc——出水口監(jiān)測(cè)點(diǎn)至水泵進(jìn)水口中心線垂直高度，單位為米(m)；Psc——出水口測(cè)試點(diǎn)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(shí)，考慮出口法蘭與測(cè)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(yuǎn)些的地方。管網(wǎng)測(cè)量及運(yùn)行判別5DB5104/T54.1—2022對(duì)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(gè)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(jì)算不納入本標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)管網(wǎng)的運(yùn)行判別與評(píng)定按GB/T13466執(zhí)行。水泵實(shí)際揚(yáng)程計(jì)算.1水泵運(yùn)行，實(shí)際揚(yáng)程按公式(3)計(jì)算：………………….2當(dāng)進(jìn)水口速度水頭與揚(yáng)程之比小于0.5%時(shí)，可不對(duì)進(jìn)水口壓力進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)水口的壓力接近大氣壓，若水泵出進(jìn)口管徑相同的情況下，上面公式可化簡(jiǎn)公式(4)：…………………4.3電能的測(cè)定對(duì)水泵的電力運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)，應(yīng)包括水泵在企業(yè)生產(chǎn)全流程、全過(guò)程的跟蹤檢測(cè)，包括輕載、重載等工況的檢測(cè)，識(shí)別負(fù)荷屬于平穩(wěn)性負(fù)荷、波動(dòng)性負(fù)荷等。4.3.1測(cè)量工具電能質(zhì)量測(cè)試儀、帶有功及功率因素測(cè)量功能的鉗形表、多功能電能表和累時(shí)器。4.3.2電能的測(cè)量受限于水泵工作場(chǎng)景，通常無(wú)法直接測(cè)量水泵的輸入軸功率。本標(biāo)準(zhǔn)采用測(cè)量水泵拖動(dòng)電機(jī)輸入功率的方式來(lái)計(jì)算水泵系統(tǒng)的效率。測(cè)量電機(jī)輸入功率應(yīng)盡量靠近電機(jī)本體出線端，若不能滿足，則應(yīng)在靠近電機(jī)最近的配電箱進(jìn)行檢測(cè)。最大程度避免線路損耗計(jì)入電機(jī)輸入功率，影響測(cè)量準(zhǔn)確度。電能的測(cè)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(jī)輸入功率根據(jù)對(duì)電能參數(shù)的測(cè)量，水泵配套電機(jī)的輸入功率按公式(5)計(jì)算：Pr式中：U——運(yùn)行電壓，單位為伏特(V)；=UIcosφ…………………（5）6DB5104/T54.1—2022I——運(yùn)行電流，單位為安培(A)；cosφ——運(yùn)行實(shí)際功率因數(shù)。5.1.2水功率根據(jù)對(duì)水泵流量及揚(yáng)程的測(cè)量，水泵水功率按公式(6)計(jì)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(yùn)行流量，單位為立方米每小時(shí)(m3/h)；H——水泵揚(yáng)程，單位為米(m)。5.1.3水泵系統(tǒng)效率根據(jù)電機(jī)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(jì)算：…………………5.2測(cè)量數(shù)據(jù)修正5.2.1對(duì)輸入功率的修正對(duì)于電能測(cè)量點(diǎn)靠近電機(jī)本體出線端的，測(cè)量值不需要修正。對(duì)于電機(jī)安裝現(xiàn)在不具備檢測(cè)條件的，應(yīng)對(duì)核算配電柜至電機(jī)端的線損，對(duì)輸入功率按公式(8)進(jìn)行修正。s=I2P…………………式中：Pxs——電機(jī)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(zhǎng)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(shí)測(cè)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(lèi)導(dǎo)體，修正系數(shù)參考線纜材質(zhì)、線纜截面積、線纜長(zhǎng)度、環(huán)境溫度及線纜運(yùn)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(jì)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(jì)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(dòng)機(jī)構(gòu)額定效率，%。若有多級(jí)傳動(dòng)，則為多級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率之積；ηd——電機(jī)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(jiàn)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(jī)綜合效率不應(yīng)低于60%。在現(xiàn)場(chǎng)難以確定綜合能效的情況下，通過(guò)電機(jī)有效電流與電機(jī)額定電流之比來(lái)判斷電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，電流下降超過(guò)35%屬于非經(jīng)濟(jì)使用范圍，應(yīng)對(duì)水泵系統(tǒng)電機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造。電機(jī)有效電流按公式(11)計(jì)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(jī)功率因數(shù)大幅度低于電機(jī)額定功率時(shí)修表2水泵配套電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行判定方法ηIx≤0.65I6水泵系統(tǒng)改造技術(shù)路徑及改造實(shí)施6.1對(duì)水泵泵體進(jìn)行改造6.1.1根據(jù)檢測(cè)水泵系統(tǒng)的實(shí)際流量及揚(yáng)程，結(jié)合表1的判定依據(jù)，若水泵運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，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(yáng)程對(duì)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(yùn)行能效與水泵額定能效比值達(dá)到0.85以上。6.1.2水泵泵體改造原則：使用原驅(qū)動(dòng)電機(jī)；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(zhǎng)時(shí)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(duì)配套電機(jī)進(jìn)行變頻改造6.2.1根據(jù)監(jiān)測(cè)水泵全過(guò)程流量及揚(yáng)程，若水泵系統(tǒng)存在變工況運(yùn)行的情況，工況變化導(dǎo)致系統(tǒng)輸入功率變化幅度超過(guò)20%且變工況時(shí)間率超過(guò)30%時(shí)，則應(yīng)選擇對(duì)配套電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造。6.2.2若水泵系統(tǒng)為變工況運(yùn)行，節(jié)能改造后通過(guò)調(diào)速方式降低水泵運(yùn)行全過(guò)程、全流程平均流量和揚(yáng)程，確保生產(chǎn)穩(wěn)定的情況，則工況變化過(guò)程調(diào)速實(shí)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(jí)電壓總諧波畸變率不超過(guò)5%，6kV、10kV電壓等級(jí)電壓總諧波畸變率不得超過(guò)4%。6.3選配智能電機(jī)系統(tǒng)6.3.1根據(jù)電能參數(shù)的測(cè)定，結(jié)合表2的電機(jī)綜合效率判定依據(jù)，若電機(jī)運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，宜對(duì)水泵系統(tǒng)配套電機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，選配智能控制、節(jié)能高效替代原驅(qū)動(dòng)電機(jī)。6.3.2電機(jī)運(yùn)行電流根據(jù)本文件中公式(11)修正為電機(jī)有效電流，若電機(jī)有效電流低于電機(jī)額定電流的35%，判定電機(jī)運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，應(yīng)選配智能控制、節(jié)能高效電機(jī)替代原驅(qū)動(dòng)電機(jī)。若電機(jī)有效電流低于電機(jī)額定電流的35%，判定電機(jī)運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，應(yīng)選配智能控制、節(jié)能高效替代原驅(qū)動(dòng)電機(jī)。6.3.3智能電機(jī)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(yùn)行，節(jié)能改造后通過(guò)調(diào)速方式降低水泵運(yùn)行全過(guò)程、全流程平均流量和揚(yáng)程，確保生產(chǎn)穩(wěn)定的情況，則工況變化過(guò)程調(diào)速實(shí)現(xiàn)的節(jié)能應(yīng)視為有效節(jié)能。6.3.4電機(jī)改造原則上不改動(dòng)原有水泵，僅對(duì)電機(jī)及其控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，新電機(jī)安裝尺寸應(yīng)與原電機(jī)安裝尺寸完全一致，不得改動(dòng)原電機(jī)基礎(chǔ)破壞新舊電機(jī)互換性，避免節(jié)能改造期間長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)。9DB5104/T54.1—20226.3.5智能控制、高效電機(jī)的改造應(yīng)具備低速、重載啟動(dòng)功能，以確保安全去除原電機(jī)所配調(diào)速系統(tǒng)、串電阻等降壓?jiǎn)?dòng)的機(jī)構(gòu)。6.3.6在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造過(guò)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(píng)定7.1改造前參數(shù)7.1.1改造前前需對(duì)水泵系統(tǒng)流量、揚(yáng)程進(jìn)行檢測(cè)，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(jī)配電房加裝三相有功電度表以及累時(shí)器，在約定的采集周期內(nèi)，記錄原始耗電數(shù)據(jù)，作為計(jì)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(shí)器等數(shù)據(jù)，改造相關(guān)方應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)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(jiàn)附錄A。7.1.4水泵系統(tǒng)改前平均功率按公式(12)計(jì)算：…………………式中：Prq——改造前電機(jī)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(yùn)行時(shí)的有功電度，單位為千瓦時(shí)(kW·h)；T——采集周期，單位為小時(shí)(h)。7.2改造后參數(shù)7.2.1改造后需對(duì)水泵系統(tǒng)流量、揚(yáng)程進(jìn)行檢測(cè)，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(yùn)行，節(jié)能改造后通過(guò)調(diào)速方式降低水泵運(yùn)行全過(guò)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(guò)程調(diào)速實(shí)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(jī)配電房加裝三相有功電度表以及累時(shí)器，在約定的集周期內(nèi)，記錄原始耗電數(shù)據(jù)，作為計(jì)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(shí)器等測(cè)量數(shù)據(jù)，改造相關(guān)方應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)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(jiàn)附錄B。7.2.4水泵系統(tǒng)改后平均功率按公式(13)計(jì)算：…………………式中：DB5104/T54.1—2022Prh——改造后電機(jī)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(yùn)行時(shí)的有功電度，單位為千瓦時(shí)(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(jì)算改造前后的節(jié)能量及節(jié)能率。7.3.2改造后時(shí)間段t內(nèi)的節(jié)能量按公式(14)計(jì)算：Se=(Prq-Prh)×t (14)7.3.3改造后時(shí)間段t內(nèi)的節(jié)能率按公式(15)計(jì)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)