試論機電一體化技術對采煤設備的促進作用

孫緒斌

摘要：作為一種在極其惡劣的工作環(huán)境下使用的專業(yè)設備，機電一體化技術的應用可以有效提高煤礦的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟效益。所以，通過研究采煤設備的機電一體化技術，提高機電一體化技術對采煤設備的促進作用，對現(xiàn)代化煤炭生產(chǎn)具有積極的促進作用。

關鍵詞：采煤設備；機電一體化技術；煤礦；生產(chǎn)安全；經(jīng)濟效益；煤炭生產(chǎn) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD40 文章編號：1009-2374（2015）06-0167-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0511

1 概述

我國經(jīng)濟高速發(fā)展形式從客觀上對能源的需求越發(fā)迫切，煤炭的多元化開發(fā)與應用，拉動了煤炭的供應總量，對采煤設備提出了更高的要求。能夠滿足采煤高要求的最可靠的技術當屬機電一體化技術，作為一種在極其惡劣的工作環(huán)境下使用的專業(yè)設備，機電一體化技術的應用可以有效提高煤礦的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟效益。所以，通過研究采煤設備的機電一體化技術，提高機電一體化技術對采煤設備的促進作用，對現(xiàn)代化煤炭生產(chǎn)具有積極的促進作用。

2 采煤設備機電一體化狀況簡介

20世紀70年代，一些發(fā)達國家開始對采煤設備進行了改造，主要是利用電力電子技術、微電子技術增強對采煤設備的控制，首先是實現(xiàn)了對直流電力牽引的有效控制，可以獲得更為強勁的牽引效果，可以實現(xiàn)更為安全可靠的控制。

20世紀80年代，首先實現(xiàn)了用交流電力牽引替代直流電力牽引，此舉可以更加方便地運用電力，可以使用更加強勁的動力系統(tǒng)，可以方便與其他設備的動力通用性，可以減少交流直流轉(zhuǎn)化能耗，可以減少設備占地與成本支出。最終使得采煤機的運行速度得到進一步提高，在安全、效率與節(jié)能等方面都有所提高。

從20世紀80年代后期到90年代中期，集成電路技術的升級，計算機技術的飛躍性發(fā)展，給采煤設備的自動化革新帶來了新的曙光。所有的自動化革新都把重點放在了自動控制、安全監(jiān)測、故障診斷、數(shù)據(jù)處理、人機遙控、報警和斷電記憶等功能方面，不同的自動化系統(tǒng)有各自的偏重方向。比如Teisafeov-Ac系統(tǒng)，側重于使用整套傳感系統(tǒng)對采煤機的工作狀態(tài)細微處進行精準的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理，具體內(nèi)容包括方向、速度、搖臂相對位置、傾斜狀態(tài)、液壓、溫度等，然后在此基礎之上，利用計算機技術，通過有線遙控系統(tǒng)對設備進行有效的控制。隨后，松散的電子與機械結合的技術逐步成熟起來，機電一體化技術從無到有，并且得到了飛速發(fā)展。自動操作功能與自動調(diào)節(jié)功能的可靠性、方便性越發(fā)凸顯，智能化功能也隨之逐漸表現(xiàn)出來。機構趨于簡單，設計趨于復雜，能耗趨于降低，效率越來越高成為機電一體化技術的發(fā)展方向。在安全監(jiān)測、故障排查、智能操作等方面，微電子技術與計算機技術顯現(xiàn)出更加可靠的優(yōu)勢。

3 機電一體化技術對采煤設備的促進作用研究

我國煤炭開采量始終維持在世界高位，在使用傳統(tǒng)采煤技術作業(yè)的時期，煤礦事故呈現(xiàn)比較高的發(fā)生率。隨著我國科學技術的進步，采煤設備的機電一體化，其發(fā)展進程由引進原機、學習研究，到實現(xiàn)部分設備的國產(chǎn)化，對于一些技術含量較高的軟硬件關鍵技術，我國目前尚在科研攻關與研究實驗階段。雖然我國的采煤設備機電一體化技術還處在起步階段，但是，該技術帶來的煤炭生產(chǎn)高效性與安全性，是無與倫比的；該技術給煤礦職工帶來的舒適性與方便性，是前所未有的。因此，有必要進一步加強機電—體化技術對采煤設備的促進作用研究，讓該項技術發(fā)揮更大的效果。

3.1 采煤設備機電一體化技術的研究

現(xiàn)代采煤設備的突出特點是功率大、性能高、開采能力強。這些特點的實現(xiàn)離不開傳感系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的綜合作用。

3.1.1 傳感系統(tǒng)。采煤設備的機電一體化傳感系統(tǒng)可以實現(xiàn)對電壓、電流、功率、速度、溫度、壓力、液位高度、支架支撐力、液壓流量等實施有效的測定。在傳感系統(tǒng)的性能提升方面，首先，應提升對設備細微動作變化的感應檢測，例如：采煤機機身傾斜度，搖臂擺動幅度、動力牽引、設備行徑、煤巖分離、運輸行程、油缸支撐度、液壓支架壓力和流量等；其次，在信號傳輸方面，應該進一步提高其可靠性、規(guī)范性與精

準性。

3.1.2 監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能是依據(jù)計算機數(shù)據(jù)模式，收集采煤設備在日常工作狀態(tài)中的各項情況，與計算機預先設定的數(shù)據(jù)進行比較，從而實現(xiàn)對設備的全面測量，同時，將計算機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為人們可以識別的文字、數(shù)字與圖案，方便操作者實施有效監(jiān)測。監(jiān)控系統(tǒng)是傳感系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的連接紐帶，是人們探知設備工作狀態(tài)的有效途徑。

3.1.3 控制系統(tǒng)。通過計算機技術，可以實現(xiàn)機電一體化的有效控制，在采煤設備正常工作的狀態(tài)下，控制系統(tǒng)只要依照計算機事先設置好的指令，對設備進行有序的操控就可以了。能夠凸顯控制系統(tǒng)技術水平的時候，首先，能否控制采煤設備維持長時間運行的穩(wěn)定，若能，則說明該系統(tǒng)性能比較優(yōu)異。比如，在日常采煤的時候，對挖掘進程、傳輸過載、機具姿勢調(diào)整等是否能夠?qū)崿F(xiàn)柔性調(diào)整；其次，當遇到突發(fā)狀況的時候，控制系統(tǒng)能否及時實現(xiàn)智能化的有效控制。比如，在遭遇設備故障、煤層坍塌、異物堵塞等情況時，能否及時下達正確的指令，能否采取精確的動作，實現(xiàn)停機、倒車、減速等動作。

目前，對于采煤設備可靠性控制是一個科技難關，如何開發(fā)微電子技術和計算機技術的更多功能，使之在設備自檢自診、故障自我檢測與排除、作業(yè)環(huán)境監(jiān)視與反饋、智能化無人化等方面實現(xiàn)突破，是科研工作者與設備操作者需要面對的研究方向。

3.2 機電一體化技術對采煤設備的促進作用

3.2.1 可以提高自動化操作程度。使用安裝有機電一體化技術的采煤設備，通過簡單的電腦操作，下達執(zhí)行指令，就可以實現(xiàn)高效率的采煤作業(yè)。該項技術可以有效降低煤礦工人的勞動強度，可以大幅度提高采煤效率，可以有效規(guī)避因工人經(jīng)驗不足而引發(fā)的安全隱患。有些比較先進的裝有機電一體化技術的采煤設備，甚至可以實現(xiàn)遠程操控與智能化無人操作，徹底顛覆了煤礦工人的傳統(tǒng)形象。

3.2.2 可以在節(jié)能減排的同時提高開采效率。使用安裝有機電一體化技術的采煤設備，首先，可以減少人力勞動成本；其次，可以整合各個分散的小設備，膠帶輸送機、通風機、提升機等，減少無效功的浪費；最后，自動化作業(yè)的最大優(yōu)勢就是可以大幅提高開采速度。因此，使用該采煤設備，可以有效提升煤炭企業(yè)的市場競爭力。

3.2.3 可以降低維護強度與維修成本。使用安裝有機電一體化技術的采煤設備，可以實現(xiàn)全設備的系統(tǒng)化監(jiān)控與報警，對于一些較為簡單的設備故障，系統(tǒng)通過識別，啟動自我維護功能，將微小的故障及時消滅掉，避免設備帶病作業(yè)。對于簡化維修程序、降低維修成本、延長機器壽命、提高工作效率、改善職工工作環(huán)境都具有管理優(yōu)勢。

3.2.4 可以提高工人隊伍的整體作業(yè)水平。使用安裝有機電一體化技術的采煤設備，必然會帶動煤炭生產(chǎn)中的自動化改革進程。新的設備本身就具有較強的學習性與經(jīng)濟性，對職工自身水平的提高起到了督促與帶動作用。新設備的工作模式必然拉動供電、排水、通風、提升等各項保證系統(tǒng)的升級換代，否則就會影響生產(chǎn)效率。對煤礦的軟硬件系統(tǒng)進行必要的改進，在改進與以后的維護工作中，職工的作業(yè)水平必然會隨之得到提高。

4 結語

機電一體化采煤設備在煤炭生產(chǎn)企業(yè)得到了越來越廣泛的應用，對我國煤炭生產(chǎn)做出了不凡的貢獻。隨著科技的不斷進步，機電一體化采煤設備的升級研究與應用必然會得到更為長足的發(fā)展。

參考文獻

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[3] 趙德榮.采煤設備機電一體化發(fā)展與應用分析[J].中國新技術新產(chǎn)品，2011，（8）.

（責任編輯：王 波）