煤礦工程機械中機電一體化的科學運用

蘆景英

（中共平頂山天安煤業股份有限公司五礦,河南 平頂山 467000）

近年來，隨著生產工作持續的向深部方向發展，煤礦對生產的控制水平、實現規模、工作效率和效果的要求也越來越高。在這種情況下，煤炭工程機械的使用和性能就成為實現這一目標的關鍵所在。但是，為了達到這一目標，單純的依靠機械技術與液壓技術使顯然不夠的，無法在現有的條件下扭轉局面，也無法在既定的時期內實現目標。因此，有必要將電子控制技術，即“機電一體化”技術引入到相關的作業范圍，提升工作效率。機電一體化屬于機械電子工程學范疇，是一門典型的較差學科，它涉及到微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術等，并將這些技術進行整合，使其發揮更為廣泛和高效的功能。在煤礦的生產作業中，加入了機電一體化的工程機械在性能和自動化方面都將得到不同程度的提高，也將會對煤礦的供電、排水、通風、提升等作業提供有效的支持。而在現代煤礦工程中，機械性能的優劣、是否具有較高的經濟型等因素，能夠對煤礦工程的效率和效果產生直接而重要的影響。而機電一體化水平的高低以及其質量和性能的優劣，又與煤礦工程機械的動力性、可靠性、高效性、穩定性直接相關。因此，在煤礦工程機械中引入機電一體化技術和思想，對提升煤礦工程作業效率與質量是十分必要的。本文從這一視角出發，對煤礦工程機械中機電一體化的應用問題進行了研究，分析了煤礦工程機械機電一體化的含義、意義和功能，探討了煤礦工程機械中機電一體化的設計與應用。

1 煤礦工程機械機電一體化的含義、意義和作用

1.1 煤礦工程機械機電一體化概述

隨著科學技術的持續發展和社會進程的不斷加快，生產企業對資源的配置效率和效果直接關系到企業的存在價值。對煤礦企業而言，其工程機械性能的高低，直接影響著其參與市場競爭的能力。在這種情況下，各類電子控制裝置開始深入到煤礦企業之中，其中機電一體化技術在煤礦工程機械上的應用開始顯現了良好的效果。作為機械工程、電子技術與液壓控制技術等多項技術的有機結合，煤礦機電一體化技術能夠在很大程度上提高煤礦工程機械的工作效率，優化其性能。

1.2 煤礦工程機械機電一體化的意義

煤礦工程機械機電一體化的意義主要表現在以下方面：（1）機電一體化應用于煤礦工程機械能夠使其更加堅固和耐用，并且在需要維修時，能夠通過簡單的程序方便和低成本的進行；（2）通過應用機電一體化，煤礦工程機械的生產效率得到了大幅度的提高，需要的能夠也得到了不同程度的減低；（3）由于機電一體化技術的使用，煤礦工程機械的自動化程度實現了較大的突破，并且操作的過程相對簡單，施工的質量和精度都有了更為堅實的保證；（4）機電一體化使得煤礦機械的性能更加穩定，工作的可靠性和安全性更高，使用壽命也得到了有效的延長；（5）在煤礦工程機械中應用機電一體化技術，能夠有效的減低運行的成本，其經濟性相對突出，能夠節約大量的生產和運行成本；（6）由于機電一體化技術的引入，工人的勞動強度實現的了明顯的降低，同時也改善了操作員的工作條件，這對工人來說是有一定的激勵作用的。

1.3 煤礦工程機械機電一體化的作用

煤礦工程機械機電一體化的作用主要表現在以下幾個方面：（1）在煤炭工程機械中加入機電一體化技術，能夠實現實時的在線狀態監視，對機械故障能偶實現自查、自診，及時報警，有效的減少了停機和維修的時間；（2）有利于勞動安全保障。在煤礦工程機械中引入機電一體化技術，能夠對采掘、提升、運輸等煤礦工程產生積極的促進作用，不但能夠有效的減輕礦工的工作負擔和勞累程度，還能夠使安全保障系數獲得一定程度的提升，降低各種安全事故的發生概率，這對保障礦工的生命安全是十分重要的；（3）與傳統的煤礦工程機械相比，應用機電一體化技術的煤礦工程機械使煤礦的生產方式發生了較大的變化，尤其是同時應用了微處理技術與自動化技術的煤礦工程機械產品，其勞動效率得到了明顯的提高，這對提升煤礦企業的產品產量是有重要作用的；（4）在煤礦企業快速發展的時代背景下，將機電一體化技術引入到工程機械之中，能夠有效的帶動煤炭企業的周邊行業獲得快速的發展，而這將對區域經濟的發展起到重要的促進作用。

2 煤礦工程機械機電一體化的功能原理

2.1 通過計算機技術的引入提高生產過程的安全性

對煤礦工程而言，生產過程的安全性是第一位的，為了最大限度的實現這一點，可以將機電一體化中的計算機技術引入其中。這樣一來，煤礦工程機械的運行變得相對安全，因其可以通過傳感器對工程機械各部位的狀態進行實時的監測；同時，能夠通過計算機對作業狀態進行判斷，以聲音等形式進行報警并自動熄火停車，提示相關的工作人員做好應對的準備，降低作業的危險性和因危險而帶來的損失。比如，可以通過計算機對傳感器輸入的信息進行實時處理，如果作業過程出現危險，就能夠及時的發出警報等。

2.2 通過節約能源和凈化排氣提高工作的效率

在煤炭工程機械中引入機電一體化技術之后，能夠節約能源和凈化排氣提高工作的效率。比如，與傳統的工程機械相比，它能夠充分、有效、最大化的發揮柴油機的輸出功率，使柴油實現幾乎于完全的燃燒，并在這一過程中對排除的廢氣進行凈化，同時實現經濟效益和社會效益的提升。此外，在電子技術的作用下，柴油機在輸出能量時，其損失的部分大大減少，因其能夠根據負荷情況對柴油機的油門進行自動的調節；在工作環境方面，新技術的引入能夠對建筑溫度進行自動冷卻，使風扇的轉速與溫度的變化相適應，以此實現節能的目的。在比如，機電一體化的過程還能夠減小電子液壓泵的系統能耗，使工程機械的動力性、經濟性和效率得到大幅的提高。

2.3 通過新技術的引入提高工程機械的操縱性能

將機電一體化技術用于煤礦工程機械后，改變了以往純機械式操縱系統的操作精度，使得操縱的精細化和自動化得以實現，那些復雜而又需要高度熟練的操縱變得更加的簡單易行。更為重要的是，在新技術的帶領下，煤礦工程機械最終實現了無人駕駛和遠距離操縱，無論是在環境復雜的區域還是相對危險的工作場所，都能夠通過智能的推土機、機器人、挖掘機和掘進機等進行自動作業，這不但提高了工作的效率，也是作業的開展更加全面和徹底。

3 煤礦工程機械中機電一體化的設計與應用

3.1 在礦井提升機中的應用

在煤礦的采煤過程中，采用全數字化的方式的礦井提升機被看做是實現煤礦工程機械機電一體化的重要大型設備，尤其是“內裝式提升機”，但從結構上將，它將滾筒和驅動集合成了一個整體，這不但極大的簡化了機械的結構，提升了其性能，還充分體現了“機械-電力電子-計算機-自動控制”的完美結合。同時，這種全數字式的提升機的可靠性極高，能夠連續的進行可重復性故障尋址，能夠完成完整的設施診斷與自診斷；同時，該提升機還能夠與外界進行簡單、快速的通信，兼容性強，方便啟動和控制。

3.2 在支護設備中的應用

作為煤礦機械化采煤工作面的支護設備，液壓支架已經朝向了“電液控制”方向發展，在這一過程中，機電一體化中的計算機技術和液壓控制實現了有機的結合，能夠有效避免對頂板與支架所產生的沖擊載荷。其中，乳化液泵站還能夠為液壓支護設備提供高壓液體，高壓能力和大流量的供液能力都相對較強，同時，還能夠依據工作面的液壓支護設備的用液量，對供液量進行自動的調節。

3.3 在礦井安全生產監測中的應用

煤礦的安全生產監測指的是在線監控、自動報警和故障自診等，也就是對煤礦工程機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統所進行的在線運行狀態監控，對出現的故障能夠做到及時的報警，準確的指出故障的部位，并在一定程度上進行自動修復等。經過多年的實踐和探索，我國煤礦工程機械的安全監測監控系統正在發揮應有的作用，為煤礦的安全生產和經營管理起到了不可估量的重要作用。這樣一來，機械操作員的工作條件不但得到了改善，機械的工作效率也得到了提高，維修費用出現了明顯的降低，提升了作業效率。

3.4 在帶式輸送機中應用

在煤礦工程機械的作業中，帶式輸送機的使用頻率極高，因其具有長距離連續輸送和輸送量大的特點，成了實現煤礦自動化生產的主要運輸設備和關鍵技術所在。為了獲得更好的作業效率，提升作業的效果，在此類煤礦工程機械中加入機電一體化技術，能夠使其增加多種功能。比如，故障的及時發現和自我診斷，對工程機械的自我保護以及對作業工人的生命保護等。此外，通過特定的可編程控制器能夠使操作更加簡單（當然，程序設計起來也相對較易），同時具有較強的抵抗外界干擾的能力，并且適合在較為復雜甚至惡劣的環境中從事長時間的作業。

4 結束語

隨著經濟社會對產品性能要求的持續提高，以機電一體化為代表的電子控制系統在煤炭工程機械中所占的比重越來越大。而在科學技術不斷發展的情況下，煤炭工程機械的功能也將得到極大的豐富和加強，應用的范圍也會變得越來越防廣泛，使用的程度也將越來越深入。當然，在這種情況下，對煤礦企業的物力資源和人力資源也將提出更高的要求，以此來保證施工質量和施工精度高，保證工人的生命安全和經濟社會的又好又快發展。本文就是以此為視角，對煤礦工程機械中機電一體化的應用問題進行了初步的研究，不但分析了煤礦工程機械機電一體化的含義、意義和功能，還進一步探討了煤礦工程機械中機電一體化的設計與應用。旨在通過本文的工作，為實現煤礦企業的發展和技術進步提供一定的可供借鑒的信息。

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