使用變頻設(shè)備有兩個主要方面:

1、在用于恒轉(zhuǎn)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(shè)計和選擇設(shè)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(jīng)驗可供參考。

2、以節(jié)能為目的使用變頻設(shè)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(yīng)用。不僅是考慮用于新建設(shè)備的電機控制，在用的老生產(chǎn)設(shè)備也陸續(xù)進行了改造，目的是節(jié)約重復(fù)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(shè)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(chǎn)方面來說，現(xiàn)場泵的運行速度與生產(chǎn)控制無關(guān)，而是用來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的。那么速度和節(jié)能有什么關(guān)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(chǎn)控制的經(jīng)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(diào)節(jié)閥控制流量和壓力，然后到達下一個生產(chǎn)設(shè)備，實現(xiàn)安全穩(wěn)定的自動化生產(chǎn)。

從流體力學的角度來看，液體流經(jīng)管道和閥門，尤其是調(diào)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(chǎn)中的電機容量，在設(shè)計選型時是根據(jù)工藝的最大生產(chǎn)負荷來選擇的。在正常使用中，由于生產(chǎn)負荷和物料的變化，經(jīng)常出現(xiàn)大馬拉大車的現(xiàn)象，在液體輸送中消耗電能轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)閥，使泵出口的液流壓力剛好能滿足后續(xù)生產(chǎn)設(shè)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(shè)備的功能正好可以滿足這個條件，所以實現(xiàn)了變頻調(diào)速液體化工能耗的匹配，所以被廣泛應(yīng)用于舊設(shè)備的節(jié)能改造。

用變頻器代替在線生產(chǎn)的控制調(diào)節(jié)閥，既能達到節(jié)能的目的，又能滿足生產(chǎn)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(shè)備0-50HZ的對應(yīng)關(guān)系。即4mAh設(shè)備輸出時控制信號的頻率為0Hz，20mAh設(shè)備輸出時對應(yīng)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(jù)電機調(diào)速原理:頻率與速度成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比；根據(jù)流體力學原理:液體流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。

當用VFD+電機代替調(diào)節(jié)閥時，管路中液體流動返回的信號與頻率成線性對應(yīng)，但液體的壓力對應(yīng)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(diào)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(chǎn)設(shè)備，造成增壓泵的真空被破壞，增加泵內(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)，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(chǎn)生實質(zhì)性的作用，所以變頻設(shè)備在一定區(qū)間內(nèi)將失去節(jié)能功能。

這種問題在工廠的石油生產(chǎn)設(shè)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(chǎn)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(jié)論。通過設(shè)置下限輸出頻率和調(diào)整以對應(yīng)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(shè)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(guān)閉泵出口達到設(shè)定壓力值，找到每臺泵的最低工作頻率，最終實現(xiàn)設(shè)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(yīng)該設(shè)置一些功能。對于涉及自動控制的變頻器+電機泵，應(yīng)設(shè)置自動重啟功能，使其電機在廠內(nèi)電壓波動、晃動后能自動啟動并盡快恢復(fù)生產(chǎn)。

如果變頻設(shè)備在廠內(nèi)使用較多，廠內(nèi)電網(wǎng)的諧波干擾，操作過電壓，雷雨天氣都容易燒毀設(shè)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(shè)備在使用中的理解，重點是應(yīng)用于加壓泵電機的VFD要根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝設(shè)定在合適的頻率范圍內(nèi)，否則輸出不起作用，對于生產(chǎn)、設(shè)備壽命、節(jié)能都是一個缺陷。