機電一體化技術在煤礦生產中的應用

陳相華

（貴州林東礦業集團有限責任公司紅林煤礦，貴州 畢節 551522）

0 引言

目前，我國各大煤礦都基本實現了機械化生產，煤炭產量較之以往有了大幅度提升。如何在現有的基礎上進一步提高煤礦的生產效率，是所有煤礦企業都最為關心的問題，而機電一體化技術的出現使這一問題迎刃而解。

1 機電一體化的優越性及其在煤礦生產中的重要作用

1.1 優越性

所謂機電一體化，從字面上理解就是機械與電子這2大技術的有機結合，具體來講，機電一體化則是一門涉及多個學科領域的綜合性的技術學科。在機電一體化這一技術當中，融入了電子、電力、機械、自動控制、驅動等技術，表1是其構成要素及基本原則。

下面簡要介紹機電一體化技術自身獨有的優點，這些優點是其優越性的最好體現。

（1）極高的安全性。大部分機電一體化產品都具有較高的安全性，這是因為這些產品全都具備諸多與安全方面相關的功能，如自動監視及診斷、自動報警與保護等。機電一體化產品大都擁有數字顯示、程序控制等系統，從而減少了繁雜的操作按鈕和操作手柄，提高了機電設備操作的便捷性、安全性和可靠性，提升了產品的使用性能。

表1 機電一體化系統的構成要素及基本原則

（2）可應用領域多。由于機電一體化產品具備多種自動化功能，如自動控制、調節等，從而使其能夠應用于各種不同的場合與領域中，并且能夠滿足不同用戶的不同需求。此外，有些機電一體化產品自身具有較高的精度和靈敏度，從而極大程度地擴大了產品本身的控制范圍，這為產品在各個場合與領域當中的應用提供了條件。

（3）調整、維護便捷。大部分機電一體化產品都集合了機械與電子這2大主流技術，不再受以往產品單一性的限制，通過對現階段一些最為先進的科學技術進行整合，使自身具備強大的功能，產品的自動化程度絕非傳統產品能夠比擬。同時，在產品的調試及安裝過程中，只需要改變一些程序即可滿足不同用戶的要求，這樣便無需更換零部件或者是進行大幅度改動。此外，一般的機電一體化產品都具備自動監視功能，它們能夠對設備的實際運行狀態進行實時監測，如果在監測過程中發現設備出現問題，還能自動采取措施進行控制，以較快的速度使設備在短時間內恢復正常，顯著提高了維護效率。

1.2 具體作用

機電一體化技術在煤礦生產中的應用，極大程度提高了煤礦生產能力，其作用大致體現在以下幾個方面：

（1）勞動強度較之以往明顯降低。早些年，我國經濟和技術都比較落后，從而使得煤礦的生產作業方式也非常落后，大部分環節都需要礦工在井下完成，不僅作業效率低，而且人身安全也得不到保證，生產效率更是無從談起。而機電一體化產品在煤礦井下和地面生產中的應用，使原本由人工完成的任務全部都由機電一體化產品所替代，這樣一來生產效率大幅度提高，同時礦工的人身安全也得到有效保障。

（2）進一步提高了煤礦井下生產的安全管理水平。一直以來，煤礦井下生產作業條件都十分惡劣，礦工的勞動強度也非常大，稍有不慎就可能發生生命危險，這也是煤礦生產被列入高危行業的主要原因之一。而礦井大量使用機電一體化產品后，一些主要的生產環節全部轉為現代化管理，從而使礦工從繁重的勞動當中解脫出來，這大幅度提高了生產安全管理水平，降低了安全事故發生的幾率，從而使礦工的生命安全得到進一步保障。

（3）企業經濟效益明顯提高。機電一體化技術的應用使得煤礦產量大為提升，不僅增加了煤礦企業的經濟效益，而且也提高了礦工的勞動收入水平，對于促進地方經濟快速發展發揮著重要作用。

2 煤礦井下生產作業中機電一體化技術的應用

2.1 在采煤機中的應用

機電一體化技術在采煤機中最為典型的應用是電牽引采煤機。與傳統的液壓牽引系統相比，電牽引系統具有以下優點：

（1）牽引特性良好。電牽引系統能夠在采煤機前行過程中為其提供足夠的牽引力，從而使機械設備克服大部分阻力保持在正常移動水平，同時還能夠在機械設備遇到斜坡向下滑移的過程中，對其進行發電制動，并自行向電網反饋電能。

（2）適用于傾角較大的煤層采掘。牽引系統的電動機軸端一般都裝有制動裝置，其主要作用是防止設備停機時發生下滑，并且無需設置任何防滑裝置。

（3）安全可靠，壽命較長。電牽引與液壓牽引最大的區別就在于前者的內部磨損較少，只有電刷和整流子會出現輕微磨損，而其他元器件則基本無磨損，這樣一來不但工作可靠性高，而且故障也非常少，一般不需要經常性維修，使用壽命較長。

（4）反應靈敏，結構簡單，工作效率較高。電控系統能夠隨時對各種參數進行調整，從而有效防止采煤機超負荷運行。電牽引采煤機的工作效率高達99%，而傳統的液壓牽引采煤機效率僅為65%左右。電牽引采煤機在煤礦生產中的應用，能夠進一步提高采掘作業面的回采效率，并且還能使維修工作量有所減少，相信在不就的將來，其必將會成為煤礦綜采的主流趨勢。

2.2 在井下提升系統和運輸系統中的應用

（1）在井下提升系統中的應用。在礦井提升機中應用機電一體化技術，可以實現全數字化控制，提高設備自動化水平。礦井提升機將電力電子技術、自動控制技術、機械、計算機技術等集于一體，可以使驅動和滾筒合在一起，組成內裝式的提升機，從而極大地簡化了提升機的內部機械結構，同時還使提升機的硬件配置實現兼容，節約了電阻上的電能消耗。

（2）在井下輸送機中的應用。機電一體化系統應用于井下輸送機必須滿足地下環境要求，能夠延長井下輸送機的使用壽命，防止水分和污物的侵入，防止工作環境中電磁的干擾，確保輸送機安全可靠運行，在降低輸送機電能消耗的同時，提高運行效率。

2.3 在其他煤礦設備中的應用

煤礦有著大量的生產設備，除了上述幾種應用之外，機電一體化技術還在以下設備中有所應用：結合液壓控制技術和計算機技術，推動液壓支架向電液控制方向延伸，發展雙向鄰架和自動移駕，以防止沖擊頂板和支架；對高壓開關柜使用真空開關，延長其使用壽命，減少維護工作量；對高、低開關柜采用微機保護技術，使其具備遠程遙控、遙測、遙信和遙調的功能；在煤礦主扇上安裝變頻設備，使風量和頻率調節實現自動化，以達到節能降耗的目的。

3 結語

總而言之，機電一體化技術在煤礦生產中的應用使生產效率和煤炭質量得到顯著提升，但隨著我國煤礦企業的不斷發展以及采掘作業面的工作條件越來越差，對機電一體化技術的要求也越來越高。因此，在未來一段時期內，機電一體化技術應當朝著實現井下無人化作業、信息綜合化管理以及煤礦生產全自動化等方向發展，這有助于加快我國煤礦產業與國際化接軌的速度。

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［2］譚得健，徐希康.我國煤礦機電一體化技術的發展與思考［J］.煤礦機電，2003（5）

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