1 引言
2000年在北京市政中水利用建設(shè)中，原北京市自來水公司第六水廠從供應(yīng)北京市東南郊地區(qū)化工廠的工業(yè)用水廠改造為再生水廠，成為北京市中水系統(tǒng)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(chǎn)的無電網(wǎng)污染高壓大功率變頻設(shè)備，該設(shè)備使用在水泵機組上。
第六水廠的供水管網(wǎng)與北京市的自來水生活生產(chǎn)用水不是同一管網(wǎng)，它是北京市獨立的工業(yè)用水管網(wǎng)，且這個供水管網(wǎng)只有一個供水廠（即第六水廠），因此在使用變頻調(diào)速水泵機組方面，具有獨特的優(yōu)勢，即使用后節(jié)能效果明顯，且計算節(jié)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(yè)用水；園林綠化用水；環(huán)衛(wèi)（沖洗馬路）用水；河道補水；沖洗車行業(yè)用水。

3 變頻設(shè)備工作原理
3.1 裝置組成
如圖2所示。

圖2 變頻設(shè)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(diào)節(jié)范圍:0～50hz;
輸出端波形畸變率：<5%；
輸出端功率因數(shù)：>0.95。
3.2 三相系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)圖(圖3所示)
工作原理：系統(tǒng)輸入側(cè)采用移相變壓器與各個功率單元連接，輸出側(cè)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(guī)的交—直—交電壓源逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，igbt的通斷采用pwm控制方式。系統(tǒng)用低壓器件實現(xiàn)高壓輸出，且不存在電壓均衡問題，不會對器件構(gòu)成高壓威脅。

圖3 三相系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)圖

3.3 生產(chǎn)運行系統(tǒng)圖(圖4所示)

圖4 生產(chǎn)運行系統(tǒng)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(wǎng)；
t壓力變送器。
系統(tǒng)由6kv供電，經(jīng)變頻器輸出給負載異步電動機，異步電動機驅(qū)動水泵p給供水管網(wǎng)供水。供水管網(wǎng)壓力反饋回變頻器控制系統(tǒng)，在與原設(shè)定值進行比較后調(diào)整變頻器輸出頻率，改變異步電動機的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整供水量，實現(xiàn)恒壓供水。
3.4 設(shè)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(tài)電流波形圖（如圖5所示）

圖5 主變頻器通電時初級瞬態(tài)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(shè)定、管網(wǎng)壓力及運行頻率之間的關(guān)系表（如附表所示）

4.3 單臺水泵運行管網(wǎng)壓力及水量曲線圖
如圖6所示。

圖6 單臺水泵運行管網(wǎng)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(wǎng)側(cè)電流(a相)諧波分析圖表(如圖8所示)

圖8 網(wǎng)側(cè)電流(a相)諧波分析圖

5 經(jīng)濟效益分析
5.1 試運行72小時時的記錄數(shù)據(jù)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(jié)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(wěn)啟動，從而大大降低了對電網(wǎng)供電設(shè)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(jīng)過改造后，改為再生水廠，設(shè)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(wǎng)還未形成規(guī)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(diào)速機組，實現(xiàn)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(jù)不完全統(tǒng)計，節(jié)電率約為30％。
5.4 水壓穩(wěn)定
由于運用了壓力閉環(huán)控制，提高了系統(tǒng)運行品質(zhì)，大大減輕了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，并使管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，達到了恒壓供水，管網(wǎng)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(shù)大于0.95，大大降低了無功損耗。
5.6 可在線監(jiān)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(xiàn)自動化生產(chǎn)運行。
5.7 節(jié)電效果好
除節(jié)電明顯外，裝置的故障率低，運行到目前已比較穩(wěn)定。由于重視設(shè)備維護，現(xiàn)場環(huán)境條件又比較好，2006年故障率為0。