变频器作为控制技术的一个重要分支，它在各个领域中有着广泛的应用。在工业控制领域，变频器有着十分广泛的应用。工业自动化的发展推动了变频器的应用，在各行各业中得到了广泛应用。其中以工业用电为例进行分析，利用变频器对工业用电设备进行调节和控制具有明显的优势。本文主要对变频器在天然气净化中进行了研究，并提出了优化改进建议，希望能为实际应用提供一定指导作用。
一、天然气净化工艺简介
天然气净化工艺一般是通过分离气相和液相，将天然气中的杂质和气体进行净化处理。过滤原料气体中的硫化物以及水分等酸性气体,这是天然气净化工艺的主要任务，当下最为先进且比较成熟的工艺就是MDEA（甲基二乙醇胺）溶液脱硫工艺。MDEA溶液气相除硫是近几年来被国外开发的一种新的天然气净化工艺。该法将 MDEA溶液气相除硫技术和以甲醇为溶剂脱硫法结合起来，使其具有很好地除硫效果，同时又具有醇类溶剂脱硫法的优点。
在脱硫脱氮方面，它有很大的优势：①它可以在不改变现有设备（包括低温、高温、高压）和工艺操作条件下处理不同性质的气体；② MDEA溶液气相氧化脱氮时可以同时进行，从而使反应速率大大加快从而减少操作成本；③催化剂载体可以用金属镍或钛等材料制成，而不需要添加催化剂，可在低温下使用；④反应过程中不会发生热降解；⑤无需加热装置，因而节省了投资和运行费用；⑥使用催化剂具有良好的抗腐蚀性；⑦无废水排放，有利于环境保护；⑧脱氮过程中无需外加氮气；⑨反应器可实现完全连续化运行。
二、变频器变频调速的基本原理
变频器变频调速的基本原理，主要是利用电磁感应的原理来实现的。交流电动机内部有一个感应电流，当电动机运行时，随着电流的增大，其内部的感应电动势也就越大，这就使得电动机内产生了磁场。当变频器接到交流电机输入端时，它就把交流异步电机的磁势变成了正弦波，这个正弦波在三相电源中传播。这样电动机内的磁场就发生了变化，产生了感应电动势，而电动机转动时磁场又发生了变化，从而使得转速得到提高。变频器变频调速的基本原理与电机调速基本原理相同。
变频调速优点在于，在负载中自动改变其频率和相位角；能使电动机在额定转速下运行；提高了调速范围与精度；缩短了调速时间；可在较宽范围内调速；可以直接驱动各类负载；减少电能消耗、提高设备效率。
变频器变频调速最主要的就是将电机运行时所需动力的电流在瞬间转换成转速，并且还可以根据控制量与负载之间转换关系，实现速度、扭矩等变化。在工业生产中最常见的是变频调速技术应用于机械、冶金、纺织等行业，变频器具有良好的调速性能，广泛用于化工、建材、纺织等行业。变频器变频调速是一种新型技术与现代电力电子技术、微电子技术相结合的产物，其采用数字电路对交流电机进行逆功率变换，以达到对交流电机变速调速的目的。
三、变频器的节能分析
原料气的改变会影响TEG以及MDEA溶液循环量的改变，传统的方法是采用调节阀门的开度大小，这种方法浪费电能。此外，溶液循环的时间和流量也随原料气的变化，这两种因素会使溶液循环量和加热炉的能耗增加，同时增加了生产成本。而采用变频器调节泵所产生的流量变化可大大降低溶液循环量和加热炉能耗。其节能分析如下：首先，MDEA及 TEG溶液的循环量随原料气的变化，当原料气在一个周期内较稳定时，循环量大，当原料气发生变化时循环量也会发生相应的改变，如果采取控制阀门开关来调节溶液的循环量大小不仅会浪费电能，而且也会使溶液的浓度产生误差。但通过变频调速后就可使溶液循环量随原料气的变化而相应调整，这不仅可减少能量浪费，而且还能提高浓度精度。其次，溶液循环的时间和流量也与原料气变化有关。当物料气发生一定程度的上升时（在正常操作范围内），其流量也相应有所降低，但浓度并不发生相应变化。而采用变频调速后则可使物料气上升到一定程度后（在正常操作范围内）所需的流量才有所增加，而浓度并不发生相应改变；而且可以将循环时间和循环量分别控制在不同范围内（即以变频调速的时间来控制循环量），这样既有利于提高溶液循环量精度又节省了电能；另外还可避免因调节阀门开关而造成污染或产生故障等现象。
MDEA及 TEG主要是用电来驱动。变频器可以将这一过程中所需能源直接转化为电能。因此，利用变频器不仅可提高效率、改善产品质量、节省能耗，而且还可以改善操作条件并有助于实现自动化生产。
四、变频器在天然气净化应用中的研究
传统采用交流电动机实现天然气净化过程中各种设备电气控制时会采用大量电能消耗，导致污染排放严重等问题已逐渐暴露出来，从而引起人们对电力消耗问题的关注。目前工业生产过程中采用先进控制方式已成为发展趋势，而传统技术在应用中会存在诸多不足之处，因此寻找新型电气控制方式已是必然。变频器是一种先进技术，将其应用到天然气净化过程中有利于优化能源结构、提高生产效率、降低生产成本和减少环境污染等方面。由于天然气净化过程中会产生大量电能，如果不能充分合理地应用变频器，就会产生大量的高能耗浪费以及环境污染问题。
通过对天然气净化过程中各个电机运行特性分析，可以发现在控制过程中电机存在以下特点：由于电压不能满足要求，导致功率很低且无法调节等；电流波动大；功率损耗高；运行时间长时会出现过热现象等。
为了实现对电机运行特性的优化和改善，利用变频器对整个天然气净化工艺过程进行控制具有重要意义：
（1）可以调整电流频率控制工艺系统中各个设备的电压和频率调节过程，对电动机进行速度控制时采用较高频率的电压和电流调节方式可以有效地降低能耗。
（2）可以在不影响天然气净化工艺系统正常运行情况下达到最佳能耗分配。
（3）由于采用变频调速技术使得整个天然气净化工艺系统的功率因数能够满足要求，而且能耗比普通交流电动机还要低很多。
（4）由于变频器本身具有较强的调节能力和控制能力，变频器可以对天然气净化过程中电动机转速进行严格、有效、准确地控制，使电动机在最大速度下运行。
五、结束语
随着经济的发展，工业生产的自动化程度越来越高，而变频器作为先进的控制设备，在天然气净化工艺中有着广泛的应用。利用变频器控制不仅能节能降耗、降低噪音、减少冲击压力等目的。
参考文献
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