煤礦機電一體化技術應用及發展研究

摘 要：機電一體化隨著生產與科技的發展而逐漸被賦予新的內容，其產品由于融合了多項工藝而具有先進性、系統性與科學性。現代煤炭領域相關技術的發展為機電一體化技術的推廣與應用提供了廣闊空間，并為促進煤礦機電一體化技術的發展發揮了重要作用。

關鍵詞：煤礦機電；煤礦生產；機電一體化

1 前言

煤礦開采技術的發展使生產能力不斷提高，并不斷出現新型配套機械設備。煤礦機電一體化融合了微電子、人工智能、自控、傳感等技術，使煤炭生產發生了質的飛躍，機電一體化技術對于煤礦實現高產穩產具有重要作用。

2 煤礦生產中機電一體化技術的應用

2.1 煤礦安全生產監控系統

在煤礦生產中，機電一體化技術的應用主要涉及計算機、機械、自控等一些技術。而礦井生產中，最重要的是監控系統，該系統不能連續停機，否則就會威脅到礦工的生命安全。應用機電一體化技術后，通過局域網使數據庫實現同步模式，軟硬件的結合而使數據庫與主機同步，實現網絡上傳、圖形顯示、數據檢索等功能，經在礦井中監控系統的實際應用，發揮了良好的效果。

2.2 煤礦運輸機

經濟的發展增加了用煤量，而目前國內煤礦企業的運輸與提升系統與國外差距較大，不能適應發展的需求，因此需借鑒國外的成熟技術，并開展相關研究，將機電一體化技術應用于煤礦運輸與提升系統中。當前技術比較先進的設備是內裝式提升機，它在設計中采用結構簡單的電機滾筒一體化設計，操作便捷，在控制實現了完全自動化。國內很多煤礦在運輸生產上已普遍采用了大規模的皮帶式強力運輸機，該設備實現了遠距離、大輸送量的連續輸送，具有運行安全效率高，自動化的優點。在控制系統監控下，具有自我診斷和保護功能。盡管在自動化方面還存在一些不足，但已在實際應用中不斷完善。

2.3 采煤機

國內眾多煤礦都使用綜合機械化采煤系統，對于促進煤礦自動化的發展發揮了重要作用。起初使用的是液壓牽引采煤系統，目前已發展為電牽引采煤系統。相對于液壓裝置而言，機電一體化牽引技術具有以下五個優點：一是牽引特性好，能夠為采煤機克服阻力，為其提供有效的牽引力，并在下滑時實現制動功能；二是因設置有防止下滑的制動裝置，因此可以在大傾角煤層進行工作；第三是運行可靠性更高，由于該設備整體磨損小，故障少，維修少，因此可以在惡劣環境下長時間工作；第四是該設備具有良好的動態性，可以利用控制系統對各種參數及時進行調整；第五是體積小，結構簡單，使用效率高。由于電牽引采煤機已采用計算機控制，可以實現支架自動化，此外，將微機監控裝置配置在工作面刮板運輸機中，可以使系統實現自動化控制。

采煤機中應用機電一體化技術后，對于提高采煤機設備的整體動作協調性、安全性、操作方便性、可靠性以及工作效率都具有重要作用，產生了非常明顯的經濟效益和社會效益。

2.4 帶式輸送機

由于具有輸送量大、可長距離輸送、效率高、運行可靠及自動化等有優點，帶式輸送機逐漸成為煤礦井下原煤輸送系統的重要運輸設備。當前主要應用機電液一體化的CST可控軟啟動裝置為煤礦平滑起動運送大慣性載荷所采用的長距離皮帶運輸機而設計的軟驅動裝置，一臺或多臺CST能夠驅動一條皮帶運輸機，因動態分析、在線監控及啟動延遲等技術目前還未完全解決，因此帶式輸送機的中間驅動點通常為三點驅動，在一定程度上限制了輸送機運量與單機長度。而輸送機監控設備在功能、靈敏度、可靠性及壽命等方面與國外同類的先進設備相比還存在很大差距。

2.5 支護設備

煤礦綜合機械化采煤工作面上的支護設備被稱為液壓支架，液壓支架正融合計算機與液壓控制技術，向電液控制方向發展，實現雙向鄰架定壓或自動移架成組，可有效減少其對頂板與支架產生的沖擊載荷。為液壓支護設備提供高壓液體的裝置是乳化液泵站，由于其高壓、大流量的供液能力較強，因此可以結合工作面液壓支護設備的用液量對供液量進行自動調節。國內的智能型乳化液泵站系統通常包括自動配液系統和供液系統兩部分，能夠根據油箱油位高度進行自動檢測和配液，自動控制高、低液位，對乳化液濃度實現在線檢測和自動校正，濃度不符合標準時進行聲光報警，并定時自動反沖洗，可對實際用液量進行監控，實現遠距離傳輸，通過液晶顯示器對乳化液各項指標參數進行實時顯示。

2.6 掘進機

國內很多煤礦使用掘進機做為掘進機械，通常利用礦用隔爆安全型開關箱和操作箱、控制按鈕、電鈴、照明燈、掘進機用隔爆型三相異步電動機、低濃度甲烷傳感器等構成掘進機電氣系統做為掘進機的電氣部分，配合液壓系統操作完成整機的各種工作。

3 煤礦機電一體化技術的發展趨勢

隨著煤礦機電一體化技術的不斷發展，以及受到采掘環境變化與采掘方法優化的影響，相關技術設備會向著可靠、安全、經濟、先進的方向不斷發展。

一是從布局與供電等級角度看，地面特高供電等級會由目前的35千伏升高到60千伏。供電綜采工作面目前采用3千伏，而采用10千伏供電的機電設備也已逐漸應用。控制設備與供電環節的增多，帶動纜線長度及分布網絡也逐漸發生變化，而普遍應用移動式供電設備；二是從單個設備電功率角度看，采煤機、工作面刮板輸送機等成套機電設備逐漸向高效率、大功率、重型方向上發展，采用機電一體化技術后，與過去應用的設備功率相比已翻倍；三是從噸煤用電比例角度看，噸煤用電比例會逐漸升高，尤其是在運輸環節上，耗電比例也會逐漸上升；四是從設備控制手段角度看，控制手段將向遠距離控制、線控制及集中控制的主流方向發展。可編程控制器與單片機的應用，標志著軟件控制會逐漸被硬件控制所取代。操作界面更加簡潔和準確，模糊控制將會被量化控制所代替。不斷升級的智能控制、遠程控制及網絡監控會逐漸成為未來的發展趨勢；五是從安全保護內容上看，具有過載、風電與瓦斯電閉鎖、過欠壓、三相平衡等眾多保護功能的智能型綜合保護裝置，能夠實現真空斷路器漏氣報警功能的真空隔爆開關、具有機械電氣互鎖保護、高低壓連鎖保護等功能的電氣設備將會被廣泛應用；六是從設備性能、質量上看，設備質量的提高，性能的完善離不開機電一體化的推廣應用，可以看到，在調試設置得當，遵章操作情況下，基本不會發生諸如電動機燒毀等影響設備運行的嚴重故障。

4 結束語

隨著機電一體化技術的進步，國內煤礦機電一體化技術的相關研究與應用將會產生重大突破，以提高煤礦生產效率，促進煤礦生產安全高效的發展。

參考文獻

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[2]宮傳強，董雙輝.淺談機電一體化技術[J].科技資訊，2009.11.

[3]張志偉.煤礦機電一體化產品在煤炭生產中的應用[J].中國科技博覽，2009.3.

作者簡介：張艷波（1963-），女，現工作于七臺河礦業精煤集團有限責任公司三和分公司，主要從事煤礦機電技術工作。