試論機電一體化技術在煤礦機械中的應用

摘 要:隨著我國社會經濟的高速發展，對于煤炭資源的需求量不斷增加，客觀要求煤礦企業進一步提高生產效率，以實現在保護生態平衡的基礎上，加快煤炭的開采速度和提高產量。目前，在國內外煤礦機械的研發與制造中，機電一體化的應用日趨廣泛，而且成為提高機械運行效率和保障安全生產的重要技術基礎，本文僅就相關問題進行探討。

關鍵詞:機電一體化技術 煤礦機械 應用

中圖分類號:TD82文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0072-01

機電一體化是一門跨學科的現代綜合性技術，其主要由計算機技術、微電子技術、機械技術、自動控制技術、液壓技術等組成，實現了機械設備運行效率和安全性能的穩步提升。近年來，隨著微型計算機、微處理技術，以及新處理、檢測、傳感等技術研究中取得了突破性的成果，促進了機電一體化技術在煤礦機械中的廣泛應用，而且促進了煤礦機械產品性能與質量的飛躍。與傳統的煤礦機械相比，應用機電一體化技術后，煤礦機械呈現出微型化、智能化、自動化、現代化的發展特征，對于促進我國煤炭工業的發展具有重要的意義。

1 機電一體化技術在煤礦機械中應用的意義

在我國煤炭工業的發展中，煤礦機械研發與制造水平的提高是至關重要的，特別是隨著機電一體化技術的廣泛應用，對于促進我國煤礦機械生產效率和質量的提高有著積極的意義。從我國煤礦機械的研發現狀而言，應用機電一體化技術的意義主要表現在以下幾個方面。

1.1 有利于勞動安全保障

在傳統的煤礦開采中，工作環境普遍較為惡劣，煤礦機械的安裝環境也相對較差，在長時間的運行中，煤礦機械極有可能出現各種安全故障，如果不能采取有效的技術措施進行處理，將難以保障煤礦企業的勞動安全。正是在這種背景下，機電一體化技術在采掘、提升、運輸等煤礦機械中得到了廣泛的應用，不僅減輕了礦工的工作負擔，而且有利于降低各種安全事故的發生機率，有效保障礦工的生命安全。

1.2 有利于勞動效率的提高

在煤礦機械的運行中，機電一體化技術的應用有利于勞動效率的提高。與傳統的煤礦機械相比，應用機電一體化技術的煤礦機械產品在生產方式方面有了明顯的改善，特別是應用了微處理技術和自動化技術的機械產品，實現了勞動效率的明顯提高，對于提升煤礦企業的產量具有重要的作用。

1.3 有利于企業經濟效益與礦工勞動收入的增加

在煤礦機械中應用機電一體化技術，促進了煤炭產量的大幅提升，這必然增加了企業的經濟效益，而礦工的收入自然也會有所增加。在煤礦企業快速發展的基礎上，也有利于帶動企業周邊相關行業的快速發展，從而對于區域社會經濟的發展起到了促進作用。

2 機電一體化技術在煤礦機械中的實際應用

在我國煤礦機械的技術改造與產品升級過程中，機電一體化技術的應用發揮了重要的作用，而且成為現代煤礦機械產品發展的重要標志之一。結合國內煤礦機械產品的研發與制造現狀，機電一體化技術主要在以下幾方面得到應用。

2.1 采煤機中的應用

在煤礦企業的生產中，采煤機是最為中的機械產品之一，其生產效率與煤礦企業的產量與經濟效益有著密切的聯系。目前，國內在采煤機中應用機電一體化技術的典型機械產品是電牽引采煤機。與傳統的液壓牽引采煤機相比，電牽引采煤機具有較好的牽引性，在為采煤機提供前進牽引力的同時，而且有效克服了采煤機移動過程的阻力，對于采煤機出現的下滑現象，也可以進行發電制動，并且將多余的電能回饋至電網。例如:在部分煤礦的開采中，隨著開采深度的不斷加大，煤層傾角約為40°-50°，要求采煤機必須具有較強的制動性，而應用機電一體化技術的牽引電動機中，軸端具有停機設置功能，從而預防了采煤機運轉中出了向下滑動的現象。在我國自主研發的采煤機中，機電一體化技術的應用已經較為成熟，并且制造了大量性能優越的機械產品。例如，由遼源煤礦機械廠生產的MGDl50NW型采煤機，根據西安煤業公司的采掘條件與實際儲量進行設計，在實際應用中發揮了較為理想的效果，有效促進了西安煤業公司的采掘速度和產量。

2.2 安全生產監測、監控系統中的應用

現代煤礦生產中，機電一體化技術在安全生產監測、監控系統中的應用是其重要標志。與世界煤炭生產技術先進國家相比，我國在煤礦機械產品中應用機電一體化技術的時間相對較短，在20世紀90年正式進行煤礦監測、監控系統的研發，逐步生產了具有國際領先水平的監控系統。例如:我國煤炭科學研究院重慶分院研發的KJ90系統，常州自動化研究所研發的KJ95系統等，結合了煤礦生產的特征，以及機電一體化的技術優勢，實現了安全生產監測、監控系統的智能化。近年來，隨著國內煤礦安全生產監測、監控系統技術研發的不斷深入，機電一體化技術的應用經驗更為豐富，基本實現了與國際先進水平的接軌。

2.3 提升機中的應用

目前，在國內外研發的煤礦提升機中，機電一體化技術應用的最高水平是交直流全數字化提升機。與傳統的煤礦提升機相比，交直流全數字化提升機中實現了驅動、滾筒等機械結構的科學組合，并且綜合利用了電力電子、通信、自動控制、機械等先進的技術。交直流全數字化提升機采取總線方式，不但簡化了電器的安裝流程，而且提高了機械的安全性與可靠性。在國內研發的交直流全數字化提升機中，核心部分ASCS的微處理系統采取了雙CPU的形式，這種技術應用方法有利于縮小提升機的體積，而且實現了控制系統的智能化與微型化。我國還在交直流全數字化提升機的基礎上，自主研發了通過變頻器進行供電的新型交流提升機，并且在焦作古漢山礦中正式投入運行，其運行狀況良好。由于該款提升機中結合了機電一體化技術與變頻技術的特點，而有效保障了提升機的運行效率和安全性能。

2.4 帶式輸送機中的應用

在我國煤礦生產中，帶式輸送機是構成原煤運輸系統的重要機械產品。為了滿足煤礦生產的實際要求，帶式輸送機必須具備運輸能力大、長距離持續運輸、運行效率高、自動化程度高、運行穩定可靠等特點，所以，在機電一體化技術的應用中，必須綜合考慮以上性能要求。在國內煤礦生產中，現階段使用的帶式輸送機多采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動形式，在煤礦的長距離輸送中，應用CST可控軟啟動形式可以保證驅動裝置的平穩運行，進而保證煤炭的長距離平穩輸送。但是在國內研發的帶式輸送機中，尚未完全解決動態分析、在線監視與控制、啟動延遲等技術難題，輸送機的中間驅動點也過多，這都可能導致帶式輸送機的單機長度、輸送能力等受到限制，今后必須從機電一體化技術的角度加強研究。

3 結語

綜上所述，在我國煤礦機械產品的研發與制造中，必須加強機電一體化技術的全面應用，這對于促進我國煤礦工業的快速發展具有重要的意義。但是我們也要認識到，國內在機電一體化技術的應用方面尚有一定的缺陷，很多煤礦產品在可靠性、穩定性、安全性、節能性等方面還存在一些問題，這是今后研究中必須關注的重點問題。