我国国民经济的发展，加快了能源的消耗速度。从目前来看，我国能源供不应求，加大节能技术的研发和推进力度，优化能源供给的环境非常重要。炼钢行业作为支柱行业之一，能源消耗巨大，如何在保证生产率和生产质量的同时，减少能源的消耗，成为该行业的研究重点。而西门子变频技术是当下的热门技术，通过智能化的控制方式，减少设备能耗。本文就西门子变频技术在炼钢生产中的应用进行分析，旨在深入研究降低炼钢行业能源消耗的方法，推动经济社会发展。
1、西门子变频调速技术的优势
现阶段，很多炼钢厂都引入了变频调速技术，其不仅可以节约电能，而且还具备有矢量控制功能的设备。分析得知，此类设备具有以下优势：（1）重量轻，体积小，组成系统简单，安全性高。（2）保护、自调功能众多，可以自动鉴别诊断故障类型；电机结构简便，维修次数少之又少。（3）可供选择的功能较多，可以根据不同机械设备的转矩特性，合理的选择加减速时间，减少启动电流。（4）外部接口有很多的端子，用途也比较丰富，既能够和相应设备组合成闭环控制系统，比如监控仪表；又能够和PLC组建程序控制系统。现阶段，变频器包含很多的输入、输出端子，常见如模拟量、开关量。例如：铸水系统是借助外界压力传感器，来获得压力信号的。随后，将其送至模拟量的输入端子，经由PID调节器处理后恒压供水。（5）具备可以在多轴传动系统使用的各类设备，满足了转速联调的需求。（6）在大功率的电机上使用变频调速技术，可以省去相对繁杂的启动、减速流程，能够确保转矩启动足够，减少对电网的电流冲击。（7）可以在键盘上设定变频器参数，并在EEPROM中保存。这样一来，即便是没电，数据也不会丢失。同时，还有相对标准的接口，和外界进行通讯。
2、西门子变频调速技术在炼钢生产中的应用
2.1工作原理
转速、转差率的关系为n=（1-s）n1，受此影响，就会在讨论转差率控制问题时，转为对空载、轻载速度问题的讨论，从而促使电动机在不同的状态下，达到节约能耗的目的。针对电动机的转动速度的控制，变频器的应用可以满足需求，精度高，动态性能显著。例如，目前常用的西门子设备（6SE70系列），PG矢量的精度达0.01%，更能达到节能的效果。原理图见下图1。
图1 6SE70系统变频调速装置的节能控制结构原理图
对工作过程进行分析，发现：（1）I1代表采样定子电流，n代表转动速度。（2）基于I1的大小，评估电动机的运行情况，也就是出于轻载还是空载运行的状态。在此基础，对给定方式进行合理的选择。（3）λ代表阈值系数，可根据实际情况取值。I0代表空载电流，λI0则电动机运行期间的启动阈值。当采样定子电流比启动阈值小时，说明电动机为空载或轻载运行。此时，可以启动与之相对应的给定方式，促使其达到节能需求；当采样定子电流比启动阈值大时，则需要启动负载下的方式，这时电动机的工作为负载转速状态。由此可见，此类转速器可以精准、有效的识别电动机的工作情况，促使电动机在不同的方式下自由切换，以便寻求更优的工作状态，在此状态下实现节能控制。在具体的操作过程中，可以通过调节P115参数，对电动机进行自动调节。
2.2具体应用
据分析，变频调速已得到很多企业的认可，并广泛用于生产生活中。对此，下面针对西门子变频器在电动机中的具体应用，进行深入的研究和探索。
以炉钢包车为例，调速设备为西门子6SE70系列变频器，借助微处理器进行控制。基于钢包车的具体情况和运行要求，采用了各种有效、相对应的举措，来保证系统的运行状态。同时，科学的设置了相应参数，以满足设备的运行要求。通过分析，总结钢包车的特点包括：（1）具有完整的保护措施。钢包车除了具有相对基础的功能外，如过压保护、短路保护等，还可以在故障发生时，及时的输入故障信号。（2）接口电路完整，通过对工业信号的收发，不仅可以当地控制电气设备，还能对其进行远程控制。接口电路的意义是：连接变频器和系统，对速度和工作状态进行调节。这里以速度的调节为例，有两种调节方式，一种是调节档位来控制速度；另一种是输入模拟量，对速度进行调节。
2.3操作和控制系统
具体应用中，可以配备相对应的变频器和系统，而且具备可以连接两者的接口。变频器正式运转之前，应先对回路的开关进行切换。（1）主回路。变频器的输入端子，和接触器、电源开关相连，输出端子则连接钢包车的电机。（2）控制回路。基于PLC所具备的控制功能，合理的设置参数，促使变频器可以自动运转。一般来讲，自控状态下，线路的流程包括：PLC5节点（闭合）、电机侧主接触器闭合、变频器输入侧的接触器闭合、电机运行。当然，这里的节点为5个，PLC2、PLC3节点连接变频器的设定端子，对电机的正转、反转进行控制。而PLC4则给定控制速度。手动运行期间，可以用控制开关取代节点，为变频器提供给定信号。
2.4案例分析
以某钢厂为例，机电设备的功率比较大，变频节能系统众多，比如：安装于过滤工序的55kW的电机1台，安装于合成工序的55kW的电机11台。设备的负载多少，根据满负荷下的工作量进行确定。大多数情况下，很多的时间不存在满负荷。在变频器的帮助下，控制机电类的负载，效果明显，可以利用PID软件，调控电动机的转动速度，确保其恒定运转，更好的满足系统的要求。当电机的转动速度处于80%时，除掉其他方面的影响，可以保持40%的节能效果。当然，在闭环状态下，节能效果更好。
3、对西门子的几点建议
现阶段，尽管西门子已经在各领域大量的应用，例如煤炭、纺织等，并在节约能耗方面取得了一定的成效。然而，对于变频调速而言，节能技术的应用深度欠缺。为了加深这一方面的应用，拓展市场规模，西门子需要做好这些工作：（1）根据不同行业的使用需求和工作特征，研发整套的设备。同时，加大变频技术的推广和宣传力度，特别是其在电力拖动系统中的应用效果，从而对系统的配置进行优化，增强节能效果，提高企业的综合效益。（2）对变频节能技术进行推广，促使其不断取代其他的技术，成为炼钢行业不可或缺的，甚至是主流技术。改造现有的具备节能功能的驱动设备，进一步提高节能降耗的效果。（3）基于行业需求，研发变频调速产品和技术，使其更加标准化、系统化，为炼钢行业提供更优的变频器和配套系统。
4、结语
综上所述，在低碳经济背景下，减少能源消耗，实现节能减排，是各行各业的首要任务。西门子变频技术优势明显，对于炼钢行业而言，可以很好的改造相应设备和系统，是炼钢行业履行社会职责，降本增效的主要途径，应用前景广阔。
参考文献：
[1]张翠芬.炼钢连铸机变频器的节能改造研究[J].中国金属通报,2021(4):112-113.
[2]高培畅,杨培宏.基于PLC技术的变频器自动控制研究[J].中国设备工程,2021(4):221-222.
[3]赵刚.电气自动化控制技术中变频调速技术的运用[J].设备管理与维修,2021(12):108-109.
[4]鲁川.转炉炼钢终点控制技术探讨[J].冶金与材料,2021,41(2):87-88.
