1 引言
2000年在北京市政中水利用建設中，原北京市自來水公司第六水廠從供應北京市東南郊地區化工廠的工業用水廠改造為再生水廠，成為北京市中水系統供水的一部分。在改造第六水廠時，我們與北京市科委合作選用了北京市某公司生產的無電網污染高壓大功率變頻設備，該設備使用在水泵機組上。
第六水廠的供水管網與北京市的自來水生活生產用水不是同一管網，它是北京市獨立的工業用水管網，且這個供水管網只有一個供水廠（即第六水廠），因此在使用變頻調速水泵機組方面，具有獨特的優勢，即使用后節能效果明顯，且計算節能效果比較實際，影響因素少。

2 再生水處理工藝介紹
如圖1所示。

圖1 再生水處理工藝流程
 

再生水用戶：工業用水；園林綠化用水；環衛（沖洗馬路）用水；河道補水；沖洗車行業用水。

3 變頻設備工作原理
3.1 裝置組成
如圖2所示。

圖2 變頻設備裝置組成示意圖

b：移相式變壓器柜
變壓器原邊：三相、6kv、星形連接；
副邊：三相、每相6組
d：整流變頻柜
整流變頻器:三相、6kv、50hz;
輸出容量：390kva；
額定輸出電壓：6kv；
輸出頻率調節范圍:0～50hz;
輸出端波形畸變率：<5%；
輸出端功率因數：>0.95。
3.2 三相系統主電路結構圖(圖3所示)
工作原理：系統輸入側采用移相變壓器與各個功率單元連接，輸出側通過將功率單元串接給交流電動機供電。其中各單元采用常規的交—直—交電壓源逆變器拓撲結構，igbt的通斷采用pwm控制方式。系統用低壓器件實現高壓輸出，且不存在電壓均衡問題，不會對器件構成高壓威脅。

圖3 三相系統主電路結構圖

3.3 生產運行系統圖(圖4所示)

圖4 生產運行系統圖

b變壓器柜；
d整流變頻柜；
k操作控制柜；
m異步電動機（6kv 280kw）；
p清水泵；
s供水管網；
t壓力變送器。
系統由6kv供電，經變頻器輸出給負載異步電動機，異步電動機驅動水泵p給供水管網供水。供水管網壓力反饋回變頻器控制系統，在與原設定值進行比較后調整變頻器輸出頻率，改變異步電動機的轉速，從而調整供水量，實現恒壓供水。
3.4 設備操作步驟簡述
（1）給控制柜k送電；
（2）給變頻器柜b送電；
（3）操作k，啟動m。

4 運行情況介紹
4.1 主變頻器通電時，初級瞬態電流波形圖（如圖5所示）

圖5 主變頻器通電時初級瞬態電流波形圖

（輸出電壓測試儀器：tds3034示波器、電流探頭）

4.2 模糊控制器設定、管網壓力及運行頻率之間的關系表（如附表所示）

4.3 單臺水泵運行管網壓力及水量曲線圖
如圖6所示。

圖6 單臺水泵運行管網壓力及水量曲線圖

4.4 單臺水泵運行電流及水量曲線圖(如圖7所示)

圖7 單臺水泵運行電流及水量曲線圖

4.5 網側電流(a相)諧波分析圖表(如圖8所示)

圖8 網側電流(a相)諧波分析圖

5 經濟效益分析
5.1 試運行72小時時的記錄數據分析
未使用變頻器時電機運行電流平均值為23a，使用變頻器電機電流平均值為10a使用變頻器節電率約為40％左右。
5.2 軟啟動
用變頻器啟動電機，沒有啟動沖擊，比較大啟動電流只有額定電流的0.3倍，平穩啟動，從而大大降低了對電網供電設備的沖擊，減少了維護費用，對電機壽命起到保護。
5.3 靈活性
第六水廠經過改造后，改為再生水廠，設計供水能力為17萬m³/日。由于再生水的使用仍屬于使用初期，再加上再生水管網還未形成規模，因此實際用水量初期僅為1.7萬m³/日，此時開始使用變頻器調速機組，實現了供水的靈活性。
目前用水量已逐步增加，從4.5萬m³/日增加到9萬m³/日，據不完全統計，節電率約為30％。
5.4 水壓穩定
由于運用了壓力閉環控制，提高了系統運行品質，大大減輕了工人的勞動強度，提高了生產效率，并使管網壓力穩定，達到了恒壓供水，管網壓力波動僅為±0.02mpa。
5.5 無諧波危害
變頻裝置的諧波含量很小，且此裝置能使功率因數大于0.95，大大降低了無功損耗。
5.6 可在線監控
由于裝置采用計算機控制，具有在線故障診斷及顯示功能，可編程改變運行方式，實現自動化生產運行。
5.7 節電效果好
除節電明顯外，裝置的故障率低，運行到目前已比較穩定。由于重視設備維護，現場環境條件又比較好，2006年故障率為0。