泵類系統(tǒng)電能平衡的測試與計算方法

1、泵類系統(tǒng)電能平衡的測試與計算方法1 范圍本標準規(guī)定了神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司工、礦企業(yè)交流電氣傳動泵類系統(tǒng)電能平衡測試的條件、項目內(nèi)容、測試與計算方法。本標準適用于神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司工、礦企業(yè)交流電氣傳動離心泵、混流泵、軸流泵、旋渦泵和往復(fù)泵類系統(tǒng)電能平衡的現(xiàn)場測試與計算。2 規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。GB 3214 水泵流量的測定方法GB

2、7784 機動往復(fù)泵試驗方法GB 8222 企業(yè)設(shè)備電能平衡通則GB 8916 三相異步電動機負載率現(xiàn)場測試方法3 術(shù)語3.1 泵系統(tǒng) 由泵、交流電動機、調(diào)速裝置、傳動機構(gòu)、管網(wǎng)按流程要求所組成的總體。3.2 機組由泵、交流電動機、調(diào)速裝置和傳動機構(gòu)所組成的總體。3.3 管網(wǎng)由直管道、彎頭、閥門、錐管及工藝所必需的其他輔助設(shè)備按流程要求所組成的總體。3.4 系統(tǒng)輸入電能（量）泵系統(tǒng)在實際運行中，電網(wǎng)供給系統(tǒng)的電能（量）。3.5 系統(tǒng)有效利用能量泵系統(tǒng)在實際運行中，抽送的流體介質(zhì)有效用于生產(chǎn)流程的機械能量。3.6 系統(tǒng)電能利用率在統(tǒng)計周期內(nèi)，泵系統(tǒng)管網(wǎng)末端輸出有效能量的總和與供給系統(tǒng)電能（量）總

3、和之比的百分數(shù)。3.7 機組電能利用率在統(tǒng)計周期內(nèi)機組運行時輸出能量的總和與供給機組電能（量）總和之比的百分數(shù)。3.8 泵系統(tǒng)運行效率泵系統(tǒng)運行時管網(wǎng)末端輸出的有效功率與電源開關(guān)輸出端的有功功率之比的百分數(shù)。3.9 機組運行效率機組運行時，泵輸出的有效功率與機組輸入的有功功率之比的百分數(shù)。3.10 泵運行效率泵在運行時，輸出的有效功率與泵輸入功率（或稱泵軸功率）之比的百分數(shù)。3.11 電動機運行效率電動機在運行時，實際輸出功率與輸入有功功率之比的百分數(shù)。3.12 管網(wǎng)效率管網(wǎng)（吸入或排送管網(wǎng)）末端輸出的有效功率與管網(wǎng)（吸入或排送管網(wǎng)）起始端輸入的有效功率之比的百分數(shù)。3.13 管網(wǎng)能量損耗流體

4、流經(jīng)管網(wǎng)過程中泄漏和阻力損失所損耗的能量。3.14 系統(tǒng)正常運行工況泵系統(tǒng)在生產(chǎn)、流體源條件（抽吸液體池的液位、液體溫度、輸送介質(zhì)等）、運行方式、供電等皆正常的情況下，并滿足生產(chǎn)工藝流程規(guī)定的要求時運行的工況。3.15 常用運行工況變負荷（或調(diào)節(jié)）的泵系統(tǒng)，按生產(chǎn)工藝流程要求所需調(diào)定的或隨生產(chǎn)流程負荷變化而改變的相對穩(wěn)定運行工況。3.16 泵系統(tǒng)邊界由泵系統(tǒng)電能（量）輸入端到泵系統(tǒng)總管網(wǎng)的末端所組成的整個流程范圍。4 測試的現(xiàn)場條件及要求4.1 測試前應(yīng)具備泵系統(tǒng)設(shè)備的參數(shù)、運行臺帳（或運行記錄） 等有關(guān)資料和必要的生產(chǎn)工藝流程圖樣。4.2 根據(jù)被測泵系統(tǒng)的現(xiàn)場條件，按GB8222中的規(guī)定合理

5、確定泵系統(tǒng)的邊界范圍。繪制泵系統(tǒng)邊界范圍流程圖（見圖）和泵系統(tǒng)電能平衡框圖（見圖2）。制訂切實可行的測試方案，并繪制出現(xiàn)場測試記錄、計算表（見附錄A）。4.3 測試必須在泵系統(tǒng)正常運行工況下進行。測試的時間選擇和測算數(shù)值的取值應(yīng)應(yīng)具有平均值的代表性。4.4 測試工況點的確定變負荷運行的泵系統(tǒng)，應(yīng)在負荷變化的周期內(nèi)，選相對穩(wěn)定的3-5種工況點（包括最大負荷和最小負荷運行工況點）作為測量的基準工況點。測量的周期時間應(yīng)不小于負荷循環(huán)變化三個周期，并取其平均值。4.5 泵系統(tǒng)輸入電能（量）和輸出能量邊界點測量部位的選定。 泵系統(tǒng)輸入電能（量）的邊界點測量部位，應(yīng)取在電動機電源開關(guān)的出口端處。如采用調(diào)速

6、運行，并具有功率反饋的系統(tǒng)，其輸入邊界點的測量部位應(yīng)取在反饋端的前緣。 泵系統(tǒng)輸出能量邊界點的測量部位，可根據(jù)泵系統(tǒng)流程的分布形式，管網(wǎng)布局方式及生產(chǎn)工藝要求的不同而合理選定。一般泵系統(tǒng)能量輸出邊界點的測量部位，應(yīng)取在排送主管道末端處（即流體進入輸送目的地前緣）。如排送液體主管道有2條以上并聯(lián)的系統(tǒng)，則系統(tǒng)輸出能量邊界點的測量部位，應(yīng)分別取在各條排送液體主管道的末端處。5 測算的項目與內(nèi)容5.1 泵系統(tǒng)輸入電能（量）和有功功率。5.2 電動機輸出能量、功率和運行率效。5.3 機械傳動機械和調(diào)速裝置的能量損耗或傳動效率。5.4 泵輸入能量和功率。5.5 泵輸出的能量、有效功率和運行效率。5.6

7、機組運行效率、電能利用率。5.7 系統(tǒng)管網(wǎng)的能量損耗和效率。5.8 泵系統(tǒng)運行效率、電能利用率。6 測試方法6.1 泵系統(tǒng)的輸入電能（量）或有功功率和電動機的輸出能量或功率的測算，按GB 8916的有關(guān)規(guī)定進行。也可按本標準7.1條中的規(guī)定在保證測量精度的前提下，采用其他的功率測量方法進行。對串并聯(lián)的泵系統(tǒng)輸入電能（量）和有功功率的測量，必須同時測定各臺電動機的入能量和有功功率。6.2 機械傳動機構(gòu)的傳動效率可按表1中的規(guī)定查?。ㄒ话憧扇〈笾担?。傳動形式泵機同軸直聯(lián)聯(lián)軸器傳動膠帶傳動機械變速裝置傳地動V型帶普通平帶傳動效率10099-99.596-9793-97產(chǎn)品樣本提供6.3 泵輸入能量或

8、功率，由電動機輸出能量或功率測算。并由機械傳動裝置的效率（查表1）計算后求得。6.4 泵輸出能量的測量，除按GB3214中規(guī)定的測量方法外，也可按本標準7.1條表4中儀表精度的要求，采用其他的流量測量方法進行測量。 泵系統(tǒng)流量測量時流量計的安裝部位可根據(jù)測量要求和現(xiàn)場條件選定（見圖3）。但流量計前后管道必須保證有相應(yīng)長度L的同直徑直管段（根據(jù)流量計產(chǎn)品說明書要求）。如現(xiàn)場條件不具備要求時，允許對直管段長度作適當?shù)男拚蛘{(diào)整，但在測量時，應(yīng)增加流量測量的次數(shù)和讀數(shù)值的組數(shù)。 泵進出口壓力測量時，測壓儀表的安裝部位按圖3選定。測壓部位應(yīng)選取在泵進口法蘭前、出口法蘭后2D的直管段上（泵進口法蘭前、出

9、口法蘭后直接連接閥門的，也可直接選在泵的進、出口法蘭的取壓孔上）。不得將測壓孔選取在錐管、彎頭或其他形式的過渡管段上。系統(tǒng)能量輸出邊界點力測量的部位可選取在液體排送主管道末端的前緣部位。往復(fù)泵進出口壓力的測壓部位按GB 7784規(guī)定選取。 泵轉(zhuǎn)速的測量部位，可選取在泵軸或電動機軸的任意位置上。6.5 泵系統(tǒng)液體吸入或排送管道中能量損耗的測量，應(yīng)通過測量液體流經(jīng)管道后的液體流量和揚程二部分損失的方法來測算出管道中的能量損耗值和效率值。 管道中液體流量損失（泄漏量）可通過測量泵出口后的流量值和管道末端的實際流量值的辦法計算得到管道中的泄漏量值。其測量方法按GB3214的規(guī)定進行。 管道中揚程損失，

10、可通過測算管道起始端與末端的壓力差求得。如系統(tǒng)是多臺泵并聯(lián)，管道為2條以上系統(tǒng)，則應(yīng)分別測量出各條管道的起始端和末端處的壓力值。測壓部位可視現(xiàn)場條件選取。6.6 系統(tǒng)測試過程中的讀數(shù)。測量時同一工況下流量、揚程、轉(zhuǎn)速及功率等被測量參數(shù)應(yīng)同時進行讀數(shù)，每種被測量參數(shù)必須須重復(fù)讀取三組以上的測量值。以各級讀數(shù)的平均值作計算值。為判別系統(tǒng)測量時的穩(wěn)定性和讀數(shù)的準確性，各組同一測量重復(fù)讀數(shù)的變化及波動容差應(yīng)符合表2的規(guī)定。如同一測量重復(fù)讀數(shù)變化超過表2的規(guī)定值，則該工況點原測量值無效。應(yīng)對該工況進行重新測量讀數(shù)。 表 2重復(fù)讀數(shù)組數(shù)同一測量重復(fù)讀數(shù)的最大值與最小值間的容差范圍流量、壓力電功率（或電能）

11、轉(zhuǎn)速320.553.51注：最大值與最小值之間差值百分比計算按下式：（最大值-最小值）/最大值*100%6.7 泵系統(tǒng)電能平衡和泵系統(tǒng)運行效率的測量，每種工況測試過程時間不少于1h。同一工況點應(yīng)間隔重復(fù)測量三次，每次測量間隔10-15min。以三次測量的平均值為測算泵系統(tǒng)電能平衡和系統(tǒng)運行效率值。6.8 泵系統(tǒng)電能平衡的測算周期時間，可根據(jù)泵系統(tǒng)的負荷變化周期、運行記錄及統(tǒng)計臺帳合理確定。但測算周期應(yīng)具有統(tǒng)計平均值的代表性。6.9 泵系統(tǒng)電能平衡及運行效率測試精度 系統(tǒng)運行效率三次重復(fù)測試值的相對總誤差值不大于±3%。 系統(tǒng)單項測量和其他測量值的三次重復(fù)測量相對誤差值，應(yīng)符合表3的規(guī)

12、定。 系統(tǒng)電能平衡正反平衡二種測算（包括系統(tǒng)運行效率測算）的最大誤差值不大于±3%。 表3 測量值流量、揚程電功率（或電能）轉(zhuǎn)速電動機、泵運行效率機組運行效率容許范圍±2.5±0.5±4.5±3.57 測量儀表精度及要求7.1 測量儀表的精度應(yīng)符合表4的規(guī)定。7.2 各種測量儀表都必須是國家計量部門認可的產(chǎn)品。必須在各級計量部門檢定的有效期內(nèi)。7.3 測量儀表的量程選取。流量測量應(yīng)在儀表規(guī)定的使用范圍內(nèi)，壓力、功率的測量值應(yīng)不小于測量儀表滿量程值的1/3。表4測量項目電能量電功率流量壓力轉(zhuǎn)速正壓力負壓力精度等級10.520.41.50.258

13、泵系統(tǒng)運行效率的計算方法8.1 系統(tǒng)中設(shè)備運行效率的計算 電動機運行效率的計算按GB8916的規(guī)定進行，也可按式（1）計算： .（1）或 式中： D電動機運行效率，%； PYD電動機帶負載運行時的有效功率，kW； PSD電動機帶負載運行時的損耗功率，kW； PSRD電動機帶負載運行時的輸入有功功率kW。.1 電動機帶負載運行時的輸入有功功率用有功電度表法測量時，按式（2）計算： .（2）式中：n測量期內(nèi)電度表鋁盤所轉(zhuǎn)的圈數(shù)，r； KDL電流互感器的變比；KDY電壓互感器的變化； t測量周期的累計時間，s； K有功電度表的常數(shù)（或系數(shù)）， r/(kW·h)。.2 電動機帶負載

14、運行時的輸入有功功率用二瓦特表法測量時，電動機輸入有功功率按式（3）計算： .（3）式中；Kw電功率表系數(shù)，kW/格；W1、W2二只電功率表實測讀值（3-5次讀值的算術(shù)平均值），格。 機械傳動機構(gòu)傳動效率值按表1查取。 交流電氣傳動調(diào)速裝置運行效率的計算：.1 調(diào)速裝置為變頻調(diào)速時，應(yīng)采用鐵磁式或整流式儀表測試調(diào)速裝置輸入電功率和輸出電功率，按式（4）計算： （4）式中：r調(diào)速裝置運行效率，%； PSRT調(diào)速裝置輸入電功率，kW； PSCT調(diào)速裝置輸出電功率，kW。.2 采用串級調(diào)速時效率的測試與測試單臺交流電動機方法相同，此時測得的效率是串級調(diào)速裝置與電動機運行效率的乘積。.3 采用液力偶合

15、器調(diào)速則按液力偶合器的效率測試方法進行，也可由產(chǎn)品說明書查取。 泵運行效率按式（5）計算：.（5）式中：B泵運行效率，%； PYB泵有效功率（或輸出功率），kW； PSB泵輸入功率（或稱泵軸功率），kW。.1 泵有效功率按式（6）計算： PYB=gQH×10-3（6）式中：Q泵輸出液體的體積流量，m3/s； H泵揚程，m（水柱）； 液體密度，kg/ m3； g重力加速度（宜取當?shù)刂亓铀俣龋琺/s2。往復(fù)泵的輸出功率計算按GB 7784。.2 泵揚程按式（7）計算：（7）式中：H1、H2泵入口、出口截面液體的總揚程，m(水柱)； P1、P2泵入口、出口實測表壓的讀值，MPa； Z1

16、測量壓力參照基準面到入口測壓儀表中心水平面的垂直高差，m；當入口壓力小于大氣壓力，入口測壓連接管內(nèi)充滿空氣時，該值要減去測壓儀表中水平面至測量壓力參照基準面的垂直高差，若測量壓力參照基準面與入口管中水面為同一平面，該值為零。 Z2測量壓力參照基準面到出口測壓儀表中心水平面的垂直高差，m； V1、V2泵入口與出口法蘭截面處液體平均流速,m/s。.3 泵輸入功率（或稱泵軸功率）按式（8）計算： （8）式中：C機械傳動效率，%； r調(diào)速裝置效率，%。往復(fù)泵的輸入功率計算按GB 7784。.4 泵的流量、揚程和功率的測量值應(yīng)進行實測轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的換算：當實測轉(zhuǎn)速與規(guī)定轉(zhuǎn)速的差值在GB 3216允許的

17、范圍內(nèi)時，換算按式（9）-（11）； .（9） （10） .（11）式中：Q、H、PSRB轉(zhuǎn)速換算后的泵流量、揚程、軸功率值； Q、H、P泵在實測轉(zhuǎn)速下的流量、揚程、軸功率值； nE泵額定轉(zhuǎn)速，r/min； n泵運行時的實測轉(zhuǎn)速，r/min。.5 輸送粘性液體時性能參數(shù)的換算：離心泵用于輸送粘性液體時，性能參數(shù)應(yīng)換算到輸送清水時相應(yīng)的參數(shù)值。計算按式（12）-（14）： Q=KQQV（12） H=KHHV（13） =KV（14）式中：KQ、KH、K使用范圍內(nèi)流量、揚程、效率的換算系數(shù)，由附錄B查得；QV、HV、V輸送粘性液體時實測的流量、揚程和效率。8.2 機組運行效率按（15）計算： （15

18、）或 式中：J機組效率，%；PSC機械傳動機構(gòu)的功率損耗，kW；PST調(diào)速裝置的功率損耗，kW；PSB泵運行時的功率損耗，kW。并聯(lián)機組運行率按式（16）計算： （16）式中：PYBi第i臺泵的有效功率（或稱輸出功率），kW。當系統(tǒng)已測算出電動機、傳動機構(gòu)、調(diào)速裝置和泵運行效率時，機組效率也可按式（17）計算：J=DCTB（17）8.3 管網(wǎng)的揚程損失及效率計算： 吸入管網(wǎng)的效率按式（18）計算： （18）或 式中：G1吸入管網(wǎng)的效率，%； H1吸入管網(wǎng)末端的揚程，m； HS1吸入管網(wǎng)的揚程損失，m；按式（19）計算： （19）式中：PXR吸入管網(wǎng)起始端壓力，MPa； VXR吸入管網(wǎng)起始端處液

19、體平均流速，m/s； ZXR測試基準面到吸入管網(wǎng)起始端的垂直高度（見圖3），m； HXR吸入管網(wǎng)起始端處揚程，m；按式（20）計算： （20）并聯(lián)機組吸入管網(wǎng)的效率計算按式（21）：（21）式中：Hli第i根吸入管網(wǎng)末端的揚程，m； HXri第i根吸入管網(wǎng)起始端處揚程，m。 排送管網(wǎng)的效率計算按試（22）： （22）式中：G2排送管網(wǎng)的效率，%； Q3系統(tǒng)輸出邊界點處實測的液體流量，m3/s； H3系統(tǒng)排送管網(wǎng)末端（輸出邊界點處）的總揚程，m。按式（23）計算： （23）式中：P3排送管網(wǎng)末端實測表壓值，MPa； Z3管網(wǎng)末端處壓力表中心水平面到測量基準面的垂直高度，m； V3管網(wǎng)末端處管道內(nèi)液體平均流速，m3/s； Q2排送管網(wǎng)起始端處實測的液體流量，m3