煤礦機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新分析

別銅選

摘 要：我國(guó)作為一個(gè)煤炭能源開采大國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)于煤炭的需求量也急速增加，所以加快煤炭開采技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)煤炭開采自動(dòng)化對(duì)于我國(guó)而言具有戰(zhàn)略意義。就眼下情況而言，煤炭開采過程中的一個(gè)重要技術(shù)就是煤礦機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)。基于此種嚴(yán)峻的形勢(shì)，筆者結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，在分析煤礦機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)重要性的基礎(chǔ)上，介紹了幾種常見的技術(shù)，并對(duì)技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行了分析，希望為推動(dòng)行業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)屬于自己的一份力量。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電自動(dòng)化；技術(shù)創(chuàng)新；分析研究

中圖分類號(hào)：TD60 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）24-0011-02

在煤炭需求量迅猛增長(zhǎng)的今天，煤炭能源生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)安全并不容樂觀。如在眾多煤礦企業(yè)中，還在大量應(yīng)用傳統(tǒng)的老舊設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域也沒有形成一個(gè)全面、科學(xué)的監(jiān)控系統(tǒng)，影響了煤炭生產(chǎn)率的提高，同時(shí)也為煤炭開采安全埋下了大量的隱患。

所以，目前煤炭開采，必須更新傳統(tǒng)開采設(shè)備，采用先進(jìn)的機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)，來緩解和解決煤炭需求量增長(zhǎng)與產(chǎn)量之間的矛盾。在未來煤炭事業(yè)發(fā)展過程中，煤礦機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)發(fā)展的空間極為廣闊。

1 煤礦機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1 機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)概述

機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)是在傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)的基礎(chǔ)上，參考、借鑒相關(guān)的電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行發(fā)展的一種成果。所以，機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)是對(duì)機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)、接口技術(shù)等軟件編程技術(shù)以及傳感測(cè)試技術(shù)的一種綜合應(yīng)用，其具有可靠程度高、能源消耗量低等方面的特點(diǎn)。將自動(dòng)化技術(shù)引入生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，能夠使企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

1.2 自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用情況

現(xiàn)階段，我國(guó)大部分煤礦企業(yè)都實(shí)行了自動(dòng)化管理，并呈現(xiàn)出較好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，有效地推動(dòng)了煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家中的煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理領(lǐng)先我國(guó)半個(gè)世紀(jì)，因此，不管是整體生產(chǎn)技術(shù)，還是安全管理方面都要領(lǐng)先我國(guó)一大步，煤礦企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)對(duì)技術(shù)以及安全方面要求特別高，發(fā)達(dá)國(guó)家擁有較先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)外煤礦企業(yè)逐步將各種高端技術(shù)融入進(jìn)去，使自動(dòng)化技術(shù)逐漸成為綜合自動(dòng)的控制技術(shù)，并有效促使煤礦企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率大幅度提高。

1.3 自動(dòng)化技術(shù)存在的情況

我國(guó)煤礦企業(yè)在經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)方面存在不同的結(jié)構(gòu)層次，一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦大多使用人工開采的方法經(jīng)營(yíng)，中小型煤礦使用一些較為普通的機(jī)械生產(chǎn)工具進(jìn)行，大型煤礦則是用綜合開采的方法。相比較前兩種煤礦生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式，大型煤礦在開采時(shí)候機(jī)械設(shè)備較為先進(jìn)。與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)煤礦在機(jī)械設(shè)備上雖然采用了自動(dòng)化技術(shù)，但不管在自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)研發(fā)水平還是其他方面，仍舊存在很多不足。

2 煤礦應(yīng)用機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的必要性

2.1 提高了生產(chǎn)效率

近年來，隨著我國(guó)煤礦事業(yè)的發(fā)展，對(duì)機(jī)電設(shè)備的功率需求正不斷提高，設(shè)備的控制要求也日益復(fù)雜，如果對(duì)機(jī)電設(shè)備只是以人工為主的簡(jiǎn)單控制，將很難滿足煤礦生產(chǎn)的需要。而隨著機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，其所具有的精確的信息檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集與處理，以及優(yōu)化的控制策略方案，都可以使煤礦設(shè)備能處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而提高設(shè)備的利用效率，降低設(shè)備的維修與維護(hù)時(shí)間，使煤礦的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。

2.2 提高生產(chǎn)安全性

由于煤礦開采尤其是井下作業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境非常復(fù)雜、惡劣，而煤礦生產(chǎn)又需要作業(yè)的連續(xù)性，這就對(duì)機(jī)電設(shè)備的安全性和可靠度提出了很高的要求。機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，一方面在設(shè)備的硬件系統(tǒng)中，通過高度集成化的電子元件、可編程控制器PLC以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以極大的提高設(shè)備硬件的可靠性；另一方面，在設(shè)備的軟件系統(tǒng)中通過設(shè)置各類故障診斷、系統(tǒng)控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)程序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)診斷、監(jiān)測(cè)和糾錯(cuò)功能，確保了設(shè)備使用的安全與可靠。

3 煤礦機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

3.1 礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

礦井提升機(jī)是煤礦井下開采的關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備，也是實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)高產(chǎn)高效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于提升機(jī)具有提升體積大、重量大以及控制復(fù)雜等方面的特點(diǎn)，機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用，主要是發(fā)展全過程控制系統(tǒng)和數(shù)字化監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)。

①采用可編程控制器PLC替代了傳統(tǒng)的操作控制系統(tǒng)，使礦井提升機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)、邏輯控制以及保護(hù)系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。這樣不僅可以極大的減少提升機(jī)系統(tǒng)的故障率，減少了維護(hù)時(shí)間與維護(hù)費(fèi)用，而且可明顯降低現(xiàn)場(chǎng)噪音，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)環(huán)境的改善。

②采用了軟啟動(dòng)控制方案，實(shí)現(xiàn)了礦井提升機(jī)無沖擊的平滑啟動(dòng)，保障了設(shè)備運(yùn)行的安全性；采用了全數(shù)字化的調(diào)速控制方案，全數(shù)字化系統(tǒng)不僅性能優(yōu)良、安全可靠性高，而且系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)單一，非常利于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。

③采用了數(shù)字化的監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)，不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)速度、位置、電機(jī)電流等各種工況參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)將主電動(dòng)機(jī)斷電，并提供安全制動(dòng)保護(hù)，從而有效保證了煤礦生產(chǎn)的安全。

3.2 在礦井監(jiān)控、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

礦井監(jiān)控、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化是決定煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化水平的主要標(biāo)志之一，其對(duì)于提高煤礦生產(chǎn)安全水平具有重要的作用。我們知道，我國(guó)煤礦開采業(yè)生產(chǎn)起步晚，但發(fā)展快，先期自動(dòng)化監(jiān)控、監(jiān)測(cè)技術(shù)水平比較落后，缺乏自主核心技術(shù)，大量的監(jiān)控設(shè)備還需要依靠進(jìn)口。在改革開放后，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的提高，我國(guó)煤炭行業(yè)在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，也在大力研發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的監(jiān)控自動(dòng)化設(shè)備，并取得了令人矚目的成就，相繼掌握了遠(yuǎn)程操控技術(shù)、無人操作技術(shù)等，并在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，這些技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦井生產(chǎn)的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)等，為礦井調(diào)度提供了一線時(shí)時(shí)的工作動(dòng)態(tài)，為煤礦企業(yè)決策人員合理優(yōu)化組織生產(chǎn)提供了技術(shù)支持，同時(shí)也提高了井下作業(yè)的整體安全水平。

3.3 在電牽引采煤機(jī)中的應(yīng)用

隨著機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，我國(guó)采煤機(jī)逐步由液壓牽引方式向著電牽引方式轉(zhuǎn)變。而相比液壓牽引采煤機(jī)，電牽引采煤機(jī)的傳動(dòng)效率更高，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)也更加簡(jiǎn)單和安全可靠。目前，自動(dòng)化技術(shù)在電牽引采煤機(jī)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)為以下兩點(diǎn)。

①在采煤機(jī)系統(tǒng)控制中，采用了可編程控制器PLC以及高度集成化的電子元件，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)在監(jiān)測(cè)、診斷、顯示等方面功能的自動(dòng)化控制。其中，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)功能主要體現(xiàn)為，利用多種傳感器來對(duì)采煤機(jī)設(shè)備的牽引力、位置、電壓、流量、溫度、速度、負(fù)載等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和處理，以準(zhǔn)確描述采煤機(jī)的健康狀態(tài)與工作狀態(tài)；自動(dòng)化診斷和自動(dòng)化顯示功能，則是對(duì)采煤機(jī)工作中的關(guān)鍵元器件實(shí)施自動(dòng)化檢測(cè)與故障診斷，并形成各種圖形數(shù)據(jù)，及時(shí)向調(diào)度中心傳遞。

②采用了變頻調(diào)控技術(shù)，通過對(duì)設(shè)備工作參數(shù)的自動(dòng)記錄與調(diào)整，使電牽引采煤機(jī)能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和恒功率運(yùn)行，保證了設(shè)備運(yùn)行的安全可靠與節(jié)能高效。

煤礦掘進(jìn)和回采裝備技術(shù)都得到較快發(fā)展，但是在自動(dòng)化發(fā)展方面，綜掘工作面落后于綜采工作面，而且這種情況已影響到煤礦生產(chǎn)的整體效率。為此必須加大對(duì)綜掘工作面自動(dòng)化技術(shù)的研究和開發(fā)力度。煤礦掘進(jìn)工作面自動(dòng)化應(yīng)包括生產(chǎn)高效和安全可靠?jī)煞矫妗Ｉa(chǎn)高效主要解決掘錨機(jī)組自動(dòng)化、運(yùn)輸自動(dòng)化以及系統(tǒng)集成等問題，安全可靠則應(yīng)實(shí)現(xiàn)工作面振動(dòng)、瓦斯、粉塵、煤塵以及探水、通風(fēng)等監(jiān)控自動(dòng)化。

3.4 在液壓支架中的應(yīng)用

隨著機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在液壓支架中的應(yīng)用，支架普遍采用了電液控制，并利用計(jì)算機(jī)配合控制電液閥組合壓力傳感器，以實(shí)現(xiàn)液壓支架的自動(dòng)移架，還可有效避免支架對(duì)頂板的沖擊負(fù)荷，提高液壓支架的移架速度。

①采用計(jì)算機(jī)程序控制的電子信號(hào)操作，代替了傳統(tǒng)的人工控制操作方式。液壓支架不同位置中的傳感器，可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的將液壓支架的工作狀態(tài)信號(hào)和環(huán)境信號(hào)傳遞到計(jì)算機(jī)中，然后根據(jù)工藝的要求，向液壓支架的電液閥發(fā)出自動(dòng)控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備自動(dòng)控制的目的。

②采用了遠(yuǎn)程通訊設(shè)備，地面監(jiān)控主機(jī)可以利用光纖和井下液壓支架的控制主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，以方便對(duì)液壓支架的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)控制，既可以實(shí)現(xiàn)液壓支架的自動(dòng)移架、自動(dòng)推移刮板輸送機(jī)、自動(dòng)放煤以及自動(dòng)噴霧等功能的成組控制，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架單個(gè)功能的控制。

3.5 應(yīng)用于井下傳送帶

帶式運(yùn)輸機(jī)是煤礦井下煤炭運(yùn)輸?shù)闹髁?，要保證煤炭在傳送帶上連續(xù)運(yùn)輸，就需要提高其單位運(yùn)輸量和安全性能。目前我國(guó)自主研發(fā)的全自動(dòng)帶式運(yùn)輸機(jī)采用了機(jī)電一體化技術(shù)，通過CST可控軟件，能夠保證不間斷運(yùn)輸井下原煤，而且在智能有效措施監(jiān)督下，設(shè)備工作過程中的出錯(cuò)率、故障率等得到了顯著降低。

雖然保障了原煤連續(xù)運(yùn)輸?shù)囊螅逻\(yùn)輸屬于惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)距離工作狀態(tài)，其中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)仍不排除不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn)，其安全隱患仍然存在，所以很大程度上仍舊會(huì)影響整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)的安全可靠性。固自動(dòng)化技術(shù)在井下傳送帶的應(yīng)用方面，仍有不斷地探索和研究的廣闊前景。

4 煤礦機(jī)電自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展和提高的產(chǎn)物，其與傳統(tǒng)煤礦開采技術(shù)相比具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。如機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備具有體積小、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)廣泛應(yīng)用機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備，還可以減少企業(yè)勞動(dòng)用工成本，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效益的最大化?？v觀我國(guó)機(jī)電自動(dòng)化在煤礦生產(chǎn)中的普及率，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在一定的差距，所以，我們必須加快機(jī)電自動(dòng)化的發(fā)展步伐和研發(fā)進(jìn)程，掌握機(jī)電自動(dòng)化的核心技術(shù)，不斷提高我國(guó)煤炭開采的技術(shù)水平。

5 結(jié) 語(yǔ)

我國(guó)在機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用上取得了相當(dāng)大的成就，但是我們也要清楚地認(rèn)識(shí)到我國(guó)現(xiàn)階段煤礦機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)展過程中存在的諸多不足，這就要求我們?cè)谖磥戆l(fā)展中要加大投資力度，不斷研發(fā)創(chuàng)新新的自動(dòng)化技術(shù)，切實(shí)為我國(guó)煤礦生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜新星，姜浩.電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤炭工業(yè)中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2012，（21）.

[2] 房付玉.電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，（23）.

[3] 吉永輝.煤礦機(jī)電設(shè)備操作人員的安全管理[J].煤礦機(jī)械，2009，（7）.

[4] 王全效.簡(jiǎn)析煤礦機(jī)電設(shè)備的維修與管理[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2009，（9）.

[5] 夏冬梅.淺談煤礦機(jī)電設(shè)備技術(shù)故障及對(duì)策[J].機(jī)械管理開發(fā)，2015，（3）.