1 引言
2000年在北京市政中水利用建设中，原北京市自来水公司第六水厂从供应北京市东南郊地区化工厂的工业用水厂改造为再生水厂，成为北京市中水系统供水的一部分。在改造第六水厂时，我们与北京市科委合作选用了北京市某公司生产的无电网污染高压大功率变频设备，该设备使用在水泵机组上。
第六水厂的供水管网与北京市的自来水生活生产用水不是同一管网，它是北京市独立的工业用水管网，且这个供水管网只有一个供水厂（即第六水厂），因此在使用变频调速水泵机组方面，具有独特的优势，即使用后节能效果明显，且计算节能效果比较实际，影响因素少。

2 再生水处理工艺介绍
如图1所示。

图1 再生水处理工艺流程
 

再生水用户：工业用水；园林绿化用水；环卫（冲洗马路）用水；河道补水；冲洗车行业用水。

3 变频设备工作原理
3.1 装置组成
如图2所示。

图2 变频设备装置组成示意图

b：移相式变压器柜
变压器原边：三相、6kv、星形连接；
副边：三相、每相6组
d：整流变频柜
整流变频器:三相、6kv、50hz;
输出容量：390kva；
额定输出电压：6kv；
输出频率调节范围:0～50hz;
输出端波形畸变率：<5%；
输出端功率因数：>0.95。
3.2 三相系统主电路结构图(图3所示)
工作原理：系统输入侧采用移相变压器与各个功率单元连接，输出侧通过将功率单元串接给交流电动机供电。其中各单元采用常规的交直交电压源逆变器拓扑结构，igbt的通断采用pwm控制方式。系统用低压器件实现高压输出，且不存在电压均衡问题，不会对器件构成高压威胁。

图3 三相系统主电路结构图

3.3 生产运行系统图(图4所示)

图4 生产运行系统图

b变压器柜；
d整流变频柜；
k操作控制柜；
m异步电动机（6kv 280kw）；
p清水泵；
s供水管网；
t压力变送器。
系统由6kv供电，经变频器输出给负载异步电动机，异步电动机驱动水泵p给供水管网供水。供水管网压力反馈回变频器控制系统，在与原设定值进行比较后调整变频器输出频率，改变异步电动机的转速，从而调整供水量，实现恒压供水。
3.4 设备操作步骤简述
（1）给控制柜k送电；
（2）给变频器柜b送电；
（3）操作k，启动m。

4 运行情况介绍
4.1 主变频器通电时，初级瞬态电流波形图（如图5所示）

图5 主变频器通电时初级瞬态电流波形图

（输出电压测试仪器：tds3034示波器、电流探头）

4.2 模糊控制器设定、管网压力及运行频率之间的关系表（如附表所示）

4.3 单台水泵运行管网压力及水量曲线图
如图6所示。

图6 单台水泵运行管网压力及水量曲线图

4.4 单台水泵运行电流及水量曲线图(如图7所示)

图7 单台水泵运行电流及水量曲线图

4.5 网侧电流(a相)谐波分析图表(如图8所示)

图8 网侧电流(a相)谐波分析图

5 经济效益分析
5.1 试运行72小时时的记录数据分析
未使用变频器时电机运行电流平均值为23a，使用变频器电机电流平均值为10a使用变频器节电率约为40％左右。
5.2 软启动
用变频器启动电机，没有启动冲击，比较大启动电流只有额定电流的0.3倍，平稳启动，从而大大降低了对电网供电设备的冲击，减少了维护费用，对电机寿命起到保护。
5.3 灵活性
第六水厂经过改造后，改为再生水厂，设计供水能力为17万m³/日。由于再生水的使用仍属于使用初期，再加上再生水管网还未形成规模，因此实际用水量初期仅为1.7万m³/日，此时开始使用变频器调速机组，实现了供水的灵活性。
目前用水量已逐步增加，从4.5万m³/日增加到9万m³/日，据不完全统计，节电率约为30％。
5.4 水压稳定
由于运用了压力闭环控制，提高了系统运行品质，大大减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率，并使管网压力稳定，达到了恒压供水，管网压力波动仅为±0.02mpa。
5.5 无谐波危害
变频装置的谐波含量很小，且此装置能使功率因数大于0.95，大大降低了无功损耗。
5.6 可在线监控
由于装置采用计算机控制，具有在线故障诊断及显示功能，可编程改变运行方式，实现自动化生产运行。
5.7 节电效果好
除节电明显外，装置的故障率低，运行到目前已比较稳定。由于重视设备维护，现场环境条件又比较好，2006年故障率为0。