使用變頻設備有兩個主要方面:

1、在用于恒轉矩和恒功率負載情況下的速度控制，速度控制功能滿足控制要求。在這種情況下，在設計和選擇設備之初就考慮因為是以實現(xiàn)控制策略為目的，所以其選型與電機高度兼容，也有可行的案例和以往的經驗可供參考。

2、以節(jié)能為目的使用變頻設備近年來越來越流行，在液體化工等行業(yè)得到了廣泛的應用。不僅是考慮用于新建設備的電機控制，在用的老生產設備也陸續(xù)進行了改造，目的是節(jié)約重復使用電機的能耗。由于我國液體化工行業(yè)基數(shù)大，在用設備多為低壓電機，效率較低。

液體化工行業(yè)使用的泵對速度控制沒有特殊要求。從工業(yè)生產方面來說，現(xiàn)場泵的運行速度與生產控制無關，而是用來調節(jié)電機轉速的。那么速度和節(jié)能有什么關系呢？這適用于控制模式，即U/F=常數(shù)的比例控制。從能量方面來說，這種控制方式使電機的電壓隨著頻率的降低而降低，從而使電機的功率變小，實現(xiàn)節(jié)能。

液體化工生產控制的經典模式是電機帶動增壓泵對被控流體加壓，液體通過管道中的調節(jié)閥控制流量和壓力，然后到達下一個生產設備，實現(xiàn)安全穩(wěn)定的自動化生產。

從流體力學的角度來看，液體流經管道和閥門，尤其是調節(jié)閥時，需要克服流體的機械能。消耗的機械能占很大比重，電機消耗的能量浪費在液體輸送過程中。從節(jié)能的角度來說，這方面還有提升的空間。

液體化工生產中的電機容量，在設計選型時是根據工藝的最大生產負荷來選擇的。在正常使用中，由于生產負荷和物料的變化，經常出現(xiàn)大馬拉大車的現(xiàn)象，在液體輸送中消耗電能轉化成的液體機械能。這時，如果能降低電機的功率，甚至可以更換工藝管道中的調節(jié)閥，使泵出口的液流壓力剛好能滿足后續(xù)生產設備的要求，那么就可以節(jié)省很多不必要的功率損耗。

U/F=通用型設備的功能正好可以滿足這個條件，所以實現(xiàn)了變頻調速液體化工能耗的匹配，所以被廣泛應用于舊設備的節(jié)能改造。

用變頻器代替在線生產的控制調節(jié)閥，既能達到節(jié)能的目的，又能滿足生產控制的要求。因此，需要將變頻器+電機引入自動控制策略的PID控制中。因此需要引入4-20mA控制信號，實現(xiàn)4-20mA信號與設備0-50HZ的對應關系。即4mAh設備輸出時控制信號的頻率為0Hz，20mAh設備輸出時對應的頻率為50Hz，與傳統(tǒng)控制策略相同。

但是在實際使用中發(fā)現(xiàn)了一個很大的問題。

根據電機調速原理:頻率與速度成正比，軸功率與轉速的三次方成正比；根據流體力學原理:液體流量與轉速成正比，壓力與轉速的二次方成正比。

當用VFD+電機代替調節(jié)閥時，管路中液體流動返回的信號與頻率成線性對應，但液體的壓力對應的是頻率的平方，即頻率降低剛好滿足液體的流量控制，但液體壓力的降低大于流量的降低。

如果流量調節(jié)的減少幅度過大，那么壓力就會衰減太多，導致液體壓力達不到下游生產設備，造成增壓泵的真空被破壞，增加泵內葉片間流體的磨損，損壞增壓泵，還會造成電機干磨無輸出，造成能量的極大浪費。

比如10米高的建筑，自來水的壓力至少需要1kg才能到達頂樓。如果用VFD控制頂樓的自來水流量，如果頂樓沒有水或水很少，那么接收到的控制信號將接近4mA，導致輸出接近0Hz，導致電機轉速變慢，這將使VFD的輸出接近0Hz

如果小于1kg，頂樓自來水管道沒有自來水。此時電機還在運轉，浪費電能，損壞泵的葉輪。這個時候控制VFD的流量是沒有意義的。只有當變頻電機VFD的增壓泵出口壓力超過1kg時，才對自來水的流量控制產生實質性的作用，所以變頻設備在一定區(qū)間內將失去節(jié)能功能。

這種問題在工廠的石油生產設備的維護和修理中也有發(fā)現(xiàn)。控制塔底液位的抽水泵在生產中會不時出現(xiàn)抽不進去的情況。水泵保養(yǎng)是否頻繁并不能排除故障。最后通過觀察、實驗、分析，得出VFD輸出頻率低導致抽水泵真空損壞，引發(fā)故障的結論。通過設置下限輸出頻率和調整以對應于4-20mA的輸出頻率范圍，解決了這個問題。后來工廠在用的低壓型號的輸出下限都設定好了。由于控制的泵的后續(xù)過程的垂直高度和管道不同，泵出口的最低壓力值也不同。

通過關閉泵出口達到設定壓力值，找到每臺泵的最低工作頻率，最終實現(xiàn)設備輸出的最佳頻率范圍。從現(xiàn)場使用來看，工廠的增壓泵VFD的工作頻率范圍基本在16-41HZ之間。

除了頻率范圍外，還應該設置一些功能。對于涉及自動控制的變頻器+電機泵，應設置自動重啟功能，使其電機在廠內電壓波動、晃動后能自動啟動并盡快恢復生產。

如果變頻設備在廠內使用較多，廠內電網的諧波干擾，操作過電壓，雷雨天氣都容易燒毀設備。因此，安裝過電壓保護器是一種很好的保護措施。以上是變頻設備在使用中的理解，重點是應用于加壓泵電機的VFD要根據不同的生產工藝設定在合適的頻率范圍內，否則輸出不起作用，對于生產、設備壽命、節(jié)能都是一個缺陷。