GB T 50649-2011 水利水电工程节能设计规范.pdf
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1、S/N:15801770678 UDC 中华人民共和国国家标准 P GB/T 50649 - 2011 水利水电工程节能设计规范Code for design of energy saving for wa ter resources and hydropower proj ects 2010 -12 - 24 发布2011 -12 -01实施统一书号:1580177 678 中华人民共和国住房和城乡建设部定价2比00元联合发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局二弘一啊节哥!想呢Fili- V r一一一十一一一一各中华人民共和国国家标准水利水电工程节能设计规范Code for design
2、 of energy saving for water resources and hydropower projects GB/T 50,649 - 2011 主编部门:中华人民共和国水利部批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期:2 0 1 1 年1 2 月1 日中国计划出版社2011北京中华人民共和国国家标准水利水电工程节能设计规范GB/T 50649-2011 * 中国计划出版社出版(地址z北京市西城区木樨地北里甲11号国宏大厦C座4层)(邮政编码:100038电话:63906433639063811 新华书店北京发行所发行世界知识印刷厂印刷850X 1168毫米1/32 2.
3、 125印张50千字2011年9月第1版2011年9月第1次印刷印数1-10100册会统一书号:1580177 678 定价:13.00元中华人民共和国住房和城乡建设部公告第884号关于发布国家标准水利水电工程节能设计规范的公告现批准水利水电工程节能设计规范为国家标准,编号为GB/T 50649一2011,自2011年12月1日起实施。行。本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发中华人民共和国住房和城乡建设部二。一0年十二月二十四日F-_户目。昌本规范是根据住房和城乡建设部关于印发(2008年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)的通知)(建标(2008J105 号)的要求,由水利
4、部水利水电规划设计总院会同中水北方勘测设计研究有限责任公司编制而成。本规范共分8章和1个附录。主要内容包括:总则、基本规定、工程规划与总布置节能设计、建(构)筑物节能设计、机电及金属结构节能设计、施工节能设计、工程管理节能设计、节能效果综合评价等。本规范由住房和城乡建设部负责管理,由水利部负责日常管理,由水利部水利水电规划设计总院负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中,如发现需修改和补充之处,请将有关意见和资料寄送水利部水利水电规划设计总院(地址:北京市西城区六铺炕北小街2-1号;邮政编码:100120),以便今后修订时参考。本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:主编单位:水利
5、部水利水电规划设计总院参编单位:中水北方勘测设计研究有限责任公司主要起草人:刘志明李现社邵剑南游超自俊岭董克青李学启牛贺道朱峰张安吴剑疆刘海瑞主要审查人:董安建张绍纲顾洪宾于庆贵罩利明汪庆元张士杰刘力成陈顺义丛生目次1总贝。(1 ) 2 基本规定( 2 ) 3 工程规划与总布置节能设计( 3 ) 3. 1 工程规划( 3 ) 3.2 工程总布置.( 3 ) 4 建(构)筑物节能设计( 5 ) 4. 1 71(国发(2006J28号),强调必须把节能摆在更加突出的战略位置,必须把节能工作作为当前的紧迫任务,并提出了具体目标:到十一五期末,万元国内生产总值(按2005年价格计算)能耗下降到O.98
6、 吨标准煤,比十五期末降低20%左右,平均年节能率为4.4%;并要求建立固定资产投资项目节能评估和审查制度,要对固定资产投资项目(含新建、改建、扩建项目)进行节能评估和审查,对未进行节能审查或未能通过节能审查的项目一律不得审批、核准。2009年12月,温家宝总理在哥本哈根联合国气候大会上代表中国政府提出:到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%45%。根据目前我国节能减排的实施情况,十一五单位GDP能耗下降20%的指标有望完成,十二五将可能继续维持能耗强度下降20%的指标。为了贯彻国务院关于加强节能工作的决定(国发(2006J28号文)的精神及国家节能减排的目标要求,结合
7、水利水电工程的具体情况,制定了本规范,以使水利水电工程项目建设符合节能要求。1. O. 2 本条指明本规范使用的范围。1. O. 3 水利水电工程节能设计是主体工程设计的组成部分,因此,同主体工程设计一样,必须遵循国家的基本建设方针和技术经济政策,在结合工程具体情况的基础上,合理确定设计方案,积极、慎重地采用新技术、新设施二建设标准应符合国情,既不能标准过低影响安全运行,又不宜标准过高增加大量的工程投资。1. O. 4 本条阐明本规范与其他标准和规范的关系。 32 2基本规定2.0.1-2. O. 3 这三条是节能设计基本原则。2.0.4 扩建或改建工程的节能设计应与新建工程同等对待,因此,设
8、计中应包括对原有工程在能源消耗方面存在的问题进行评述,在此基础上对扩建或改建工程的节能设计提出优化或改进方案。2.0.5 设备和材料符合现行政策和节能标准的规定是保证工程在建设过程中和投产运行后节能不可缺少的先决条件。因此,应对设计选用的主要设备和材料提出明确的节能指标或要求。 33 3 工程规划与总布置节能设计3.1工程规划3. 1. 1 水利水电工程规划应按拟定的开发治理任务,综合考虑各方面影响,尽量满足各部门、各地区的基本要求,并具有较大的社会效益和经济效益。应考虑近期和远期项目任务,尽量避免重复开发造成的资源浪费。工程规划贯彻节能、经济的设计理念,在规划厂站址、线路选择、水工建筑物设计
9、方案比选、设备及材料选取时充分考虑节能、节地、节约资源等要求,力求将工程设计成一个资源节约、环境友好型工程。3. 1. 3 供水、灌溉工程的节能主要是在满足用水目标的前提下,节约能源和水资源。节水灌溉工程应通过技术经济比较及环境评价确定水资源可持续利用的合理方案。节水灌溉工程的形式应根据当地自然和社会经济条件、水土资源特点和农业发展要求,因地制宜选择。3. 1. 4 水电开发规划应根据电力系统对供电质量的要求,研究具有较好调节性能的梯级开发方案,以提高水能开发利用程度。水库特征水位的确定对发电效益有较大影响,在满足防洪要求的前提下,合理确定汛限水位可减少弃水、增加发电效益。根据综合利用要求合理
10、制定水库(群的调度运行方式,使水库尽量维持高水位、合理下泄流量,增加电站(群)的发电量。3. 1. 5 合理确定泵站的扬程和级数,是为了降低长期运行电能损耗。3.2 工程总布置3.2.1 方案比较一般仅将各种工程布置方案的地形、地质、工程量、施工条件、工期、移民占地、投资及运行等条件列入比较范围,虽然工程量和占地等因素隐含了建设期的能耗,但未把运行期的长期能耗列入方案比较范围。本规范提出把节能设计作为方案比较条件之一。3.2.2 枢纽工程总布置紧凑不仅便于管理,还可以减少建设期和运行期的占地、耗能材料的工程量,以及运行期和建设期的能耗量。3.2.3 合理的输水线路不仅可以降低工程量,还可以降低
11、水力损失。泵站提水要长期耗用电能,尽量降低水泵的扬程可减少电能消耗,为此在保证取水流量的前提下,取水口位置尽量高一些,最好做到自流输(引)水。3.2.4 电(泵)站输水系统的水头损失直接关系到发电量或耗电量,合理布置输水系统可以增加发电或减少电能消耗。3.2.6、3.2.7堤防、海堤工程设计规范中规定了堤线布置和堤距确定的诸多因素,本规范明确提出了应考虑节能的要求。 35 .叫呵呵呵,时炉-俨户一一明写气才?台币町寸一一一- 一一一v4 建(构)筑物节能设计4.1 水工建筑物4. 1. 2 大坝基本坝型目前主要采用3种型式:重力坝、拱坝和士石坝。随着技术的发展和新材料的运用,现在低水泥用量的碾
12、压混凝土广泛用于重力坝和拱坝中,昆凝土面板堆石坝也是前景很好的当地材料坝之一。这几种坝型均能减少水泥用量或钢筋用量,减少了耗能材料的消耗。4. 1. 3 泄水建筑物闸孔尺寸的选择决定了闸门的尺寸和启闭设备的容量,经济技术比较中应充分考虑闸门及附件的金属结构工程量以及长期运行的电、油消耗,综合比较分析确定合理的闸孔型式尺寸。4. 1. 4 渠道的糙率和纵坡对渠道断面有直接影响,纵坡增大可减小渠道的断面积和工程量,减少占地,但较大的流速也带来较大的水头损失。采用?昆凝土材料衬砌可以得到较小的糙率亦可以减小渠道断面。因此,渠道设计应根据功能的不同综合比较各种衬砌型式和线路布置,力求工程量小、占地少。
13、管道设计中,材料糙率影响水头损失,满足经济的条件下选用糙率较低的管道材料。4. 1. 5 发电厂房、泵房等建筑物围护结构参照民用建筑物使用新材料和新技术,采暖系统可充分利用机组热风循环取暖,有条件多利用自然光,厂房内所有设备均应满足节能要求,无人值守或少人值守区域可采用智能控制照明系统。4. 1. 6 堤防、海堤的型式可以根据不同的地形地质条件以及周边环境采用不同的断面、防渗等型式,要进行经济技术比较确定合理的断面,并应将节能作为比选条件之一。4. 1. 7 建(构)筑物基础及边坡处理包括稳定和防渗等均有多种型式,本规范对基础及边坡处理的方式选择也加入了考虑节能的规定。4. 1. 9 在寒冷地
14、区有很多引水式电站、水闸和泄水设施,冬季运行需要增加闸门及门槽的电加热设备,对启闭机房及下部的排架柱进行封闭可有效降低冰冻影响,减少电加热设备运行的能耗。4.2 生产辅助用房和管理生活用房4.2.1 有条件的生产用房尽量利用自然采光和通风,发电厂房采暖可利用机组多余的热量。4.2.2 (公共建筑节能设计标准)GB50189中明确国家鼓励建筑节能技术进步,鼓励引进国外先进的建筑节能技术,禁止引进国外落后的建筑用能技术、材料和设备。我国公共建筑用能数量巨大,浪费严重。据不完全统计,在公共建筑的全年能耗中,大约50%60%消耗于空调制冷与采暖系统,20%30%用于照明。而在空调采暖这部分能耗中,大约
15、20%50%由外围护结构传热所消耗(夏热冬暖地区大约20%, 夏热冬冷地区大约35%,寒冷地区大约40%,严寒地区大约50%)。这些建筑在围护结构、采暖空调系统以及照明方面,均有较大的节能潜力,现行国家标准公共建筑节能设计标准)GB50189对各部分结构的能耗标准均作出了明确规定。4.2.3 生产辅助用房和管理用房的采暖供电等设施可以研究采用太阳能、风能以及沼气等可再生能源,减少厂用电的消耗。 37 5 机电及金属结构节能设计5.1水力机械5. 1. 1 机组直接耗能的附属设备包括:调速系统设备、水轮机进水阀设备、励磁系统设备、发电机配套的电加热器、除湿器、顶转子油泵、水轮机顶盖排水等;水力机
16、械辅助设备系统包括:机组技术供水系统、排水系统、透平油系统、绝缘油系统、压缩空气系统等;机组检修使用的设备包括起重设备、机修设备等。水力机械辅助设备、起重设备、机修设备中的耗能设备均为电动机,能耗种类为电能。应提出各系统设备年耗电量。5. 1. 2 水力发电厂应根据运行水头范围和特点,选用效率高、单位转速高、稳定性好的水轮机。水轮机采用合理的结构设计,以保证机组安全稳定运行,并延长机组大修周期,减少因机组检修弃水而损失电能和水资源。导叶密封采用合理的结构设计和密封性能好、使用寿命长的材料,减少漏水量,达到节约水能的目的。导叶轴承等所有相对运动和接触部件宜采用摩擦系数低、自润滑、寿命长、试验证明
17、可靠的新型材料。对于大型机组应要求制造厂根据电(泵)站运行条件,进行CFD设计和模型试验,研发效率高的水轮机(水泵)。发电机应采用合理的结构设计和通风设计,定子铁芯采用高导磁率、低损耗的优质冷轧薄硅钢片,以提高发电机的整体效率。各轴承冷却器应采用热交换效率高的材料,以减少冷却水用量。5. 1. 5 有多种泵型可供选择时,应考虑机组运行调度的灵活性、可靠性、运行费用、主机组费用、辅助设备费用、土建投资、主机组事故可能造成的损失等因素进行比较论证,选择综合指标优良的水泵。在条件相同时应优先选用卧式离心泵。清水离心泵能效限定值及节能评价值)GB19762适用于单级清水离心泵(单吸或双吸)、多级清水离
18、心泵、长轴离心泵深井泵及介质类似于清水的离心泵。5. 1. 6 多泥沙河流水电站,在水轮机蜗壳前装设进水阀或在水轮机流道上装设圆筒阀,可减轻含沙水流在停机状态下对水轮机导叶的磨蚀,并减小导叶漏水量。对于压力管道较长或年运行小时较短的中、高水头单元输水系统,在水轮机蜗壳前装设进水阀或在水轮机流道上装设圆筒阀,有利于减小水轮机导叶漏水量,但同时增加了投资,另外筒形阀的制造、安装和运行经验目前较少。因此,应进行技术经济论证。对于由一根压力管道输水管分叉供给几台水轮机流量时,每台水轮机都应装设进水阀。对于单元压力管道输水管,是否装设进水阀应经技术经济比较后确定。技术经济比较应考虑以下内容:1 进水阀门
19、的年经费(包含年运行费和折旧费); 2 厂房桥式起重机增加部分的年经费;3 厂房土建增加部分的年经费;4 进水阀门水头损失的年损失额;5 不装设进水阀门时水轮机导叶漏水损失的年损失额;6 不装设进水阀门时,由于水轮机导叶漏水引起的停机检修损失的电量。5. 1. 7 电站主厂房装设的桥式起重机大梁下可配置电动葫芦,用于起吊重量较小的设备,达到省电的目的。5. 1. 10 现行国家标准容积式空气压缩机能效限定值及能效等级)GB19153适用于直联便携式往复活塞空气压缩机、微型往复活塞空气压缩机、全无油润滑往复活塞空气压缩机、一般用固定的往复活塞空气压缩机、一般用喷油螺杆空气压缩机、一般用喷油滑片空
20、气压缩机。5.2电工5.2.1、5.2.2由于电气设备的运行能耗大小既影响电(泵)站运二,-7二二一行的安全性,又影响运行的经济性,因此在电气设计过程中,所有电气设备在满足安全稳定运行条件下,同时应具有较高的经济运行指标,以控制运行能耗、提高工程的整体效益。5.2.3 为了缩短低压配电距离、减少电压损失、提高供电可靠性,需根据工程规模、广用负荷及分布、枢纽布置及地区电网等条件,通过技术经济比较确定设置厂用电供电方式和电压等级等;低压厂用电电压应按不同区域、不同特性的负荷分别设置独立低压配电系统。低压厂用电配电屏宜靠近负荷中心,以缩短电缆长度,节省投资,改善配电质量。低压厂用电主配电屏尽可能与中
21、央控制室或发电机电压配电装置布置在同一高程。对于布置在厂内干式变压器,宜与低压配电设备靠近布置,采用硬母线连接,以缩短电气距离、减少电能损耗,增加运行可靠性。5.2.5 随着变压器生产制造工艺和水平的不断提高,变压器的性能已有了非常大的提高,选择低损耗的变压器会带来更多的能源效益。应根据电站主接线方案、电站年利用小时数及发电机功率因数等条件,确定主变压器空载和负载年损耗小时数,提出空载损耗和负载损耗电能。变压器的最终确定应有经济技术比较。Sl1系统是目前推广应用的低损耗变压器,空载损耗较S9系列低75%左右,其负载损耗与S9系列变压器相等。变压器冷却方式的选择宜符合电力变压器选用导则)GB/T
22、17468的规定。现行国家标准三相配电变压器能效限定值及节能评价值GB 20052适用于三相10kV、无励磁调压额定容量30kV A 1600kV. A的油浸式和额定容量30kV A2500kV A干式配电变压器。能效限定值是在规定测试条件下,配电变压器空载损耗和负载损耗的标准值CW)。节能评价值是在规定测试条件下评价节能配电变压器空载损耗和负载损耗的标准值CW)。5.2.6 现行国家标准中小型三相异步电动机能效限定值及能效啊等级)GB18613适用于690V及以下电压、50Hz三相交流电源供电,能效2级和能效3级的额定功率在O.55kW315kW范围内,能效1级的额定功率在3kW315kW范
23、围内,极数为2极、4极和6极,单速封闭自扇冷式、N设计的一般用途电动机或一般用途防爆电动机。该标准规定了中小型三相异步电动机的能效等级、能效限定值、目标能效限定值、节能评价值。电动机能效等级分为3级,其中1级能效最高。能效限定值是指电动机在额定输出功率和75%额定输出的效率C%)均应不低于3级的规定。目标能效限定值是指效率c%)均应不低于2级的规定。电动机节能评价值在额定输出功率和75%额定输出功率的效率均应不低于2级。5.2.10 目前,我国大部分电机用直接启动、Y/D.控制启动、串接电抗器降压启动和自糯变压器降压启动。这些启动器价格低廉,通过降低电机的启动电压来减少启动电流,启动方式用分步
24、跳跃上升的恒压启动,启动过程中存在2次冲击电流和转矩,且控制回路复杂,电机冲击电流大、冲击转矩大、冲击力矩大、效益低。晶闸管调压软启动器又称智能马达控制器CSMC),它是微处理器和大功率晶闸管相结合的新技术,通过改变晶闸管的导通角来实现电机电压的平稳升降和无触点通断,启动电流可根据负载情况任意设定。目前国内外晶闸调压软启动器技术已日趋成熟,且多数已具备多种保护功能,如短路、过载、断相等,既能改变电机的启动特性,保护拖动系统,又能保证电机可靠启动,降低启动冲击和能耗,提高效益,且配有计算机通信口,可与计算机、工控机联网,实现智能控制,是实现电机精确控制,替代传统启动器的理想选择。变频调速软启动器
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