永磁电机潜水泵应用技术规程.docx
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1、中国工程建设标准化协会标准永磁电机潜水泵应用技术规程TechnicalregulationsfortheapplicationofpermanentmagnetmotorsubmersiblepumpsT/CECSXXX-202X(征求意见稿)(提交反馈意见时,请将有关专利连同支持性文件一并附上)主编单位:湖南耐普泵业股份有限公司中国市政工程中南设计研究总院批准单位:中国工程建设标准化协会施行日期:202X年XX月XX日中国建筑工业出版社202X北京X-前三根据中国工程建设标准化协会关于印发2022年第二批协会标准制订、修订计划的通知(建标协字202240号)文件要求,编制组经过广泛调查研究,
2、认真总结永磁电机潜水泵研发、制造与工程应用的实践经验,并在广泛征求意见的基础上,制定本规程。本规程共分7章和3个附录,主要内容包括:总则、术语、永磁电机潜水泵、设计、施工安装、调试与验收、维护管理等。请注意本规程的某些内容可能直接或间接涉及专利,本规程的发布机构不承担识别这些专利的责任。本规程由中国工程建设标准化协会建筑与市政工程产品应用分会归口管理,由湖南耐普泵业股份有限公司负责具体技术内容的解释。在使用过程中如发现有需要修改或补充之处,请将有关资料和建议寄送解释单位(地址:湖南长沙经济技术开发区盼吩路26号,邮编:410100),以供修订时参考。主编单位:湖南耐普泵业股份有限公司中国市政工
3、程中南设计研究总院有限公司参编单位:主要起草人:主要审查人:1总则(1)2术语(3)3永磁电机潜水泵(6)3.1 一般规定(6)3.2 永磁同步电机(7)3.3 潜水泵与附件(10)3.4 变频控制系统(11)3.5 自耦装置(12)4设计(13)4.1 一般规定(13)4.2 水泵选型(14)4.3 集水池(17)4.4 泵房(19)4.5 管道与阀门(19)4.6 供电、接地(20)4.7 电气控制(20)5施工安装(21)5.1 一般规定(21)5.2 泵组安装(21)5.3 管道及附件安装(22)5.4 安全施工(22)6调试与验收(24)6.1 调试(24)6.2 验收(24)7维护
4、管理(26)附录A永磁电机潜水泵结构图(27)附录B永磁电机潜水泵技术性能参数表(28)附录C永磁电机潜水泵外形图、外形尺寸表(30)附录D永磁电机潜水泵自耦式安装简图、安装尺寸表(33)用词说明(37)引用标准名录(38)附:条文说明(40)contents1 Generalprinciples(1)2 Terms(3)3 Permanentmagnetmotorsubmersiblepump(6)3.1 Generalrequirement(6)3.2 Permanentmagnetsynchronousmotor(7)3.3 Submersiblepumpsandaccessories(
5、10)3.4 Frequencyconversioncontrolsystem(11)3.5 Auto-couplingdevice(12)4 Designs(13)4.1 Generalrequirement(13)4.2 Waterpumpselection(14)4.3 Catchmentpool(17)4.4 Pumphouse(19)4.5 Pipesandvalves(19)4.6 Powersupply,grounding(20)4.7 Electricalcontrol(20)5 Constructionandinstallation(21)5.1 Generalrequire
6、ment(21)5.2 Pumpunitinstallation(21)5.3 Installationofpipesandaccessories(22)5.4 Safeconstruction(22)6 Debuggingandacceptance(24)6.1 Debugging(24)6.2 Acceptance(24)7 Maintenancemanagement(26)AppendixA: Permanentmagnetmotorsubmersiblepumpstructurediagram-(27)AppendixB: Permanentmagnetmotorsubmersible
7、pumptechnicalperformanceparametertable(28)AppendixC:Permanentmagnetmotorsubmersiblepumpoutlinedrawinganddimensiontable(30)AppendixD:Permanentmagnetmotorsubmersiblepumpself-couplinginstallationdiagramandinstallationdimensiontable(33)Explanationofwording(37)1.istofquotedstandards(38)Attached:Explanati
8、onofprovisions(40)1.0.1为使采用永磁电机潜水泵的市政与建筑排水、工矿企业排水以及水利工程在设计、施工、验收、运行与维护管理中做到技术先进、安全可靠、经济合理、确保质量、节能降耗、维护方便,制定本规程。【条文说明】LoJ水泵,作为一种通用的液体提升和增压输送设备,被广泛地应用于人类现代生产和生活之中,据统计其运行能耗约占全球总能耗的10%,因此,水泵及其配套电机的能效提升长期以来受到国际国内业界的高度重视。在2020年9月第75届联合国大会上,中国代表向全世界庄严承诺力争在2030年使我国二氧化碳排放达到峰值,并争取在2060年前实现碳中和。为实现这一目标,计划到2025年
9、,我国单位国内生产总值能源消耗需比2020年下降13.5。,单位国内生产总值二氧化碳排放量需比2020年下降18%。近年来,永磁电机潜水泵以其高效、节能的优异性能在我国市政与建筑排水、工矿企业排水以及水利工程等领域中得到广泛应用。制订本规程的目的,是为了便于广大市政与建筑排水、工矿企业排水以及水利工程等领域技术人员更好地熟悉和掌握永磁电机潜水泵的技术性能、产品特点、控制原理以及在设备选用、泵房设计、施工安装、工程验收与日常维护管理等方面应注意的相关事项,使采用永磁电机潜水泵的给水、排水及水利工程做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便、节能降耗,确保正常使用。1.0.2本规程适用于新建、扩建
10、和改建的市政工程、民用与工业建筑工程及工矿企业、水利工程等领域中采用永磁电机潜水泵的设计、施工安装、调试验收、日常运行与维护管理。【条文说明】1.0.2根据近年来的应用实践,永磁电机潜水泵除适宜用于市政排水、建筑排水、工矿企业排水及水利工程以外,还可用于城市排涝工程等。1.0.3永磁电机潜水泵的设计、施工安装、调试验收、运行及维护管理除应符合本规程规定外,尚应符合国家现行有关标准和现行中国工程建设标准化协会有关标准的规定。【条文说明】L03永磁电机潜水泵在设计选用、施工安装、调试验收和维护管理过程中除应符合本规程的规定外,尚应遵守的国家现行相关标准还有城乡排水工程项目规范GB55027.建筑给
11、水排水与节水通用规范GB55020、室外排水设计标准GB50014、建筑给水排水设计标准GB50015、建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范的B50242,给水排水管道工程施工及验收规范GB50268等。2.0.1永磁同步电机Permanentmagneticsynchronousmotor转子采用永久性磁铁,转子转速与定子旋转磁场转速相同的交流电机。【条文说明】2.0.1永磁同步电机的转子采用稀土永磁体或铝银钻、铁氧永磁体等永磁材料并提供励磁,转子转速与定子绕组产生的旋转磁场的转速相等,从而使电机结构更为简单,降低了加工和装配费用,且省去了集电环和电刷,又因无需励磁电流,没有励磁损耗,进一
12、步提高了电机的效率和运行可靠性。永磁同步电机是国内外当今众多高新技术和高新技术产业的基础,广泛应用于航天、航空、国防、工农业生产和日常生活等各个领域。它与电力电子技术、微电子控制技术相结合,可以制造出许多新型的、性能优异的诸如新能源汽车、永磁电机潜水泵等机电一体化产品和装备,代表了21世纪电机发展的方向。2.0.2永磁电机潜水泵Permanentmagnetmotorsubmersiblepump由永磁同步电机驱动的潜水泵,按其叶轮结构形式的不同又可分为旋流式、叶片式、单流道式、双流道式、螺旋离心式、混流式、轴流式等。【条文说明】2.0.2以往,潜水泵都是配套采用异步电机,从2013年开始,国
13、内相关科研机构和电机、水泵生产企业分别投入大量人力物力和财力,采用稀土永磁等现代材料科学,将永磁同步电机与潜水泵配套,通过近十年来的实际应用,节能效果十分明显。永磁电机潜水泵为液下工作,既可用于清水及雨水的提升与输送,也可用于污水、废水的提升与输送。根据需提升、输送液体的流量、扬程以及介质中固体颗粒物的大小,参照现行国家标准污水污物潜水电泵GB/T24674-2021中的分类方法,按其叶轮结构形式的不同又可分为旋流式、叶片式、单流道式、双流道式、螺旋离心式、混流式、轴流式潜水泵等多种型式。2.0.3变频控制系统Frequencyconversioncontrolsystem由变频器作为主要控制
14、单元实现对永磁电机潜水泵电机转速进行自动控制的电气自控系统,通常采用矢量控制模式。【条文说明】2.03将变频器用于潜水泵控制系统,是近十年来的最新科研成果。它既是永磁同步电机变频启动的需要,也是多泵组潜水泵设备并联变频运行的需要。2.0.4矢量控制模式VeCtOrCOntrOImOde矢量控制,也称为磁场定向控制(Fiekl-OrientedCOntro1),是一项利用变频器控制交流电机的专用技术,它依据磁场定向原理将定子电流进行矢量解耦,获得独立的励磁电流和转矩电流,以达到可分别控制交流电机的磁场和转矩的目的。【条文说明】2.0.4矢量控制模式是在控制三相交流电的电压和频率高低的基础上,又增
15、加了相位控制。在具体操作中相位体现为一个角度,通常可以理解为电机定子电流相对于转子的位置角。变频器的矢量控制,包含了速度控制和转矩控制两种控制模式。从控制目标上看,速度控制的目标物理量是电机转速,转矩控制的目标物理量是电机转矩。电机速度与外部负载有关,从控制原理上看,速度控制是以转速为实际值进行闭环控制,速度调节器处于闭环状态,通过适时调节电机转矩,使电机始终跟踪电机的设定转速;而转矩控制是以控制电机的输出转矩为目的。2.0.5级联控制Cascadecontrol依据系统水量和水压的变化,以最佳节能方式自动调整水泵运行数量和运行参数的一种泵组智能控制技术。【条文说明】2.05依据水量的不同,由
16、多台水泵并联组成泵组,在变频器问世之前,多泵并联泵组的控制模式是工频运行的,但工频运行的水泵无法实现输送水量多少的调节,所以需要通过人工调节阀门开度来调节水泵的出水量。这样的操控模式使水泵的部分做功浪费在阀门关小后的阀板阻力上,导致水泵运行能耗的浪费。1968年变频器问世后,变频调速技术逐步普及,二十世纪八十年代后期开始在二次供水设备上采用变频控制技术,使得水泵在变频器的驱动下可以通过水泵自身调节出水压力和出水流量,减少水泵运行过程中的无用功,降低水泵运行能耗。同时,水泵出水阀门可以全开,减小阀门水流阻力,使供水系统的能耗进一步降低。早期微机控制变频调速技术的原理是依据系统压力的变化来调节水泵
17、转速和增减水泵台数,但在水泵增减过程和小流量运行时,往往会出现水泵台数增加后又减少或减少后又增加的水泵频繁启停现象,即单一的依据系统压力变化仅能调节水泵转速,而不具备对设备多泵运行和小流量运行时的系统流量变化判断功能。近年来研发推出的数字化、智能化变频控制技术,可以捕获更多的如流量、转速、水泵能耗、水泵效率、并联水泵能耗、并联水泵效率等运行参数,采用级联控制,通过对系统流量、压力的比对,并引入水泵效率、水泵能耗、多泵并联的效率和能耗等参数作为设备运行控制的判断依据,在水泵需要增减和小流量运行时,通过流量数据的变化趋势和水泵运行效率、能耗等参数的比较可快速判断水泵是否需要增加或减少,以及小流量时
18、水泵是否需要停机,从而避免出现水泵的频繁启停现彖。同时,改变了水泵需到满负荷运行才加泵的运行模式,提前依据流量、压力和水泵并联的效率、能耗,控制单泵或并联水泵运行在高效区,提升水泵运行效率,进一步降低供水设备运行能耗。3永磁电机潜水泵3.1 一般规定3.1.1 永磁电机潜水泵应由潜水泵泵体、永磁同步电机、防水电缆、密封件等组成,永磁电机潜水泵(以下简称潜水泵)的结构应符合本规程附录A的要求。1条文说明3.1:L除配套的是永磁同步电机及防水电缆以外,永磁电机潜水泵的其它组件和配件与异步电机潜水泵基本相同。3.1.2 潜水泵的技术性能应符合现行国家标准污水污物潜水电泵GB/T24674和现行行业标
19、准潜水排污泵CJ/T472的规定,其技术性能参数应符合本规程附录B的要求。【条文说明】3.12与潜水泵有关的现行标准有国家标准污水污物潜水电泵GB24674和行业标准潜水排污泵CJ/T472、小型潜水电泵JBA8092、污水污物潜水电泵JBA5118.离心式潜污泵JBA8857等,本规程在编制过程中主要依据的是现行国家标准污水污物潜水电泵GB24674和现行城镇建设行业标准潜水排污泵CJ472o3.1.3 水泵的能效限定值及节能评价值应符合现行国家标准污水污物潜水电泵能效限定值及能效等级GB32031-2015中2级及以上标准。【条文说明】3.1.3在现行国家标准污水污物潜水电泵能效限定值及能
20、效等级GB32031-2015中,依据污水污物潜水电泵的能效高低分成1、2、3三个等级,1级表示能效最高,为减排降碳,节约能源,本规程要求永磁电机潜水泵的能效等级应为2级及以上。3.1.4 潜水泵动力电缆的导电、防水和绝缘性能应符合现行国家标准额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆第4部分:软线和软电缆GB/T5013.4的要求。【条文说明】3.L4潜水电缆向潜水泵电机供电并可长期潜入水下工作,需具备优良的防水性能。电缆导线宜采用圆铜线或镀锡圆铜线,其导电性能按照每千米电阻值确定,防水和绝缘性能应满足65以下稳定长期工作能力,与现行国家标准额定电压450/75OV及以下橡皮绝缘电缆第4部分
21、:软线和软电缆GB/T50134和中国质量认证中心现行额定电压450/750防水橡套软电缆认证技术规范CQC1146的要求相一致。3.1.5 潜水泵控制电缆应采用多芯屏蔽通讯电缆,其防水性能应符合现行国家标准额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆第4部分:软线和软电缆GB/T5013.4的要求。【条文说明】3.15潜水泵控制电缆用于传输电机温升、油室浸水、振动等运行状态24Y或12Y低压直流信号。为防止信号相互干扰,多股电线之间需做屏蔽处理。因电缆长期潜入水下工作,需防水、抗污水腐蚀和抗老化,应符合现行国家标准额定电压450/750Y及以下橡皮绝缘电缆第4部分:软线和软电缆GB65013.
22、4的要求。3.1.6 潜水泵的配电电缆应按不小于电机1.1倍额定电流选择线缆截面。【条文说明】3.1.6为确保潜水泵的用电安全,其配电电缆的截面面积应按不小于电机1.1倍额定电流选用。3.1.7 泵组中的每台潜水泵均应采用变频启动和级联控制变频运行。【条文说明】3.1.7永磁同步电机的启动方式通常有辅助电动机启动、异步启动和变频启动等,其中变频启动是通过变频器逐步增加供电电源的频率,使电机转子磁极在开始启动时就与旋转磁场建立起稳定的磁拉力而同步旋转,并在启动过程中同步增速,实现电机的平稳启动。由于永磁电机潜水泵设备泵组配置有变频控制系统,使整套设备多台水泵共享一个控制大脑,除可实现每台水泵中的
23、永磁同步电机变频启动外,还可在设备运行过程中根据系统流量和压力的变化联动运行。3.1.8 潜水泵宜采用自耦式安装。【条文说明】3.1.8与以往异步电机潜水泵相同,永磁电机潜水泵有移动式和自耦式两种安装方式,考虑到本规程永磁电机潜水泵最小电机功率为55kW,体积和重量较大,推荐采用自耦式安装方式,有利于投入正常使用以后的维护和检修。3.2 永磁同步电机3.2.1 与潜水泵配套的永磁同步电机应由定子、稀土永磁体转子、轴承部件、密封部件、温度传感器和漏水监控器等组成。【条文说明】3.2.1为了能长期潜入水中工作,用于与潜水泵配套的永磁同步电机应配置漏水监控器。3.2.2 永磁同步电机转子稀土永磁体的
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