我国国民经济的发展，使能源消费呈现飞速增长的事态。当前，我国的能源供给紧张，研发和推进节能技术，实现能源环境的发展，是用能工作的重中之重。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，对减速、加速时间进行选择，实现启动电流减小的目标。（4）外部接口端子多，用途各样，可以和监控仪表、机外控制组成闭环控制系统，也可以和PCL组成程序控制系统。从当前来看，变频器既包括开关量的输出、输入端子，也包括模拟量的输出、输入端子。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，转为空载、轻载时的速度问题，从而在电动机空载或轻载状态下，实现节能目标。对于电动机转速的控制，当前的变频器可以获得较高的精度和动态性能。举例，西门子6SE70系列装置，PG矢量控制方式的精度比较高，为0.01%。利用该变频器，可以更好的实现节能控制，原理图见下图1。
图16SE70系统变频调速装置的节能控制结构原理图
分析上述的工作过程，可以总结为：（1）控制器电动机的采样定子电流用I1表示，转速用n表示。（2）通过判断I1的大小，对电动机的工作状态进行判断，也就是空载状态或轻载状态。以此为依据，决定选择哪种给定方式。（3）λ为阈值系数，可结合实际取值。I0代表空载电流，λI0则代表电动机轻载、空载下的启动阈值。当I1比λI0小时，即电动机的工作状态处于空载或轻载时，可以启动相应的给定方式，使电动机的工作为节能状态；当I1比λI0大时，启动负载下的给定方式，此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，设置了各种参数，来满足钢包车的运行需求。分析得知，钢包车的特点为：（1）保护措施完整。除了具有过压、短路、过流等基础的保护功能之外，钢包车变频器还具有故障信号输入的功能。（2）可以提供相对完善的接口电路，通过发送、接收标准的工业信号，与PLC的通讯信号，对电气设备进行远程或当地的控制。接口电路的存在，有效连接了控制系统、变频器，具有正转、反转控制，调节速度、各种状态下的指示等功能。以调节速度为例，可以采用调节档位的方式，也可以使用输入模拟量的方式。
2.3操作和控制系统
配套使用变频器、电控系统，而且系统也具备和变频器相连的接口，可以按照相关说明进行连接。在运行变频器之前，需要切换主回路、控制回路的开关。（1）主回路。通过电源刀闸开关、接触器和变频器的输入端子进行连接，而输出端子则经由接触器和钢包车电机相连。（2）控制回路。借助PLC的控制功能，通过对参数的设置，使变频器自动运行。当转换开关处于自动控制状态时，线路的控制流程为：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
以某钢厂的大功率机电设备为例，均安装了变频节能系统，包括过滤工序的1台55kW电机，合成工序的11台55kW电机等。具体负载基于满负荷工作量确定，实际上看，绝大多数的时间并未处于满负荷状态。借助变频器对机电类负载进行控制，科学有效，可以借助变频器中的PID软件，对电动机的转速进行调节，使其保持恒定状态，从而满足系统的需求。当电机在额定转速下运行时（80%），除去铁损、机械损耗等方面的影响，节能效率可以接近40%。同时，也能在闭环状态下进行控制，提高节能效率。
3、对西门子的几点建议
现阶段，虽然西门子变频器已在纺织、石油石化、新能源、煤炭等领域广泛应用，并取得了显著的节能效果。但是，对于变频调速节能技术的应用而言，深度尚且不够，市场潜力巨大。基于此，西门子应做好以下的工作：（1）根据行业的特点和需求，研发成套的变频设备，大力推广变频技术，特别是电力拖动系统中，以便优化系统配置，获得良好的节能效果，提高企业的收益。（2）加大变频节能技术的推广力度，使其逐渐成为炼钢行业的主流技术。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.