淺談機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的重要意義及應(yīng)用

張維東

【摘 要】現(xiàn)代領(lǐng)域的機(jī)電一體化是集傳統(tǒng)機(jī)械與微電子技術(shù)、智能技術(shù)于一體的綜合技術(shù)。煤礦領(lǐng)域運(yùn)用機(jī)電一體化進(jìn)行設(shè)備升級(jí)與改良，對(duì)促進(jìn)煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率和擴(kuò)大國(guó)家煤礦生產(chǎn)規(guī)模具有十分重要的意義。煤礦機(jī)電一體化主要體現(xiàn)在采煤機(jī)、提升機(jī)和輸送機(jī)等主體設(shè)備中，并在日后的發(fā)展中逐步發(fā)揮其作用和影響。

【關(guān)鍵詞】煤礦 機(jī)電一體化 采煤機(jī) 提升機(jī) 輸送機(jī)

1前言

煤炭行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，隨著煤礦規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，以及煤炭行業(yè)的不斷發(fā)展，國(guó)家及相關(guān)部門逐步對(duì)工業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過(guò)改造現(xiàn)有煤礦、關(guān)閉和淘汰生產(chǎn)能力落后的小煤礦，加快大型煤炭基地和現(xiàn)代化大型煤礦的建設(shè)。我國(guó)煤炭資源總量約5.57萬(wàn)億噸，煤炭資源總量居世界第一。鑒于我國(guó)“多煤、貧油、少天然氣”的特點(diǎn)或劣勢(shì)條件，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)仍將以煤炭為主，煤炭產(chǎn)業(yè)仍然是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)中的龍頭，占據(jù)舉足輕重的地位。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)煤炭工業(yè)快速發(fā)展，煤炭的年產(chǎn)量及銷售量均逐年遞增，煤炭已超過(guò)全國(guó)一次性能源消費(fèi)總量的一半以上。近年來(lái)，煤炭生產(chǎn)的水平明顯提高，煤礦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整也取得了重大的進(jìn)展，一些企業(yè)開(kāi)始實(shí)施跨地區(qū)、跨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)合，煤、電、化、路、港、航產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)始形成規(guī)模化，促進(jìn)了煤炭開(kāi)采技術(shù)裝備的升級(jí)改良。目前，我國(guó)煤炭工業(yè)已具備了設(shè)計(jì)、施工、裝備及管理千萬(wàn)噸露天煤礦和大中型礦井的能力，一些大中型煤礦已經(jīng)大量使用現(xiàn)代化綜采設(shè)備、綜掘設(shè)備和大型高效露天剝、采、運(yùn)、支成套設(shè)備。但是，我國(guó)煤炭開(kāi)采技術(shù)裝備的總體水平仍然很低，煤炭生產(chǎn)技術(shù)裝備仍處于機(jī)械化、部分機(jī)械化和手工作業(yè)并存的多層次結(jié)構(gòu)，全國(guó)煤礦非機(jī)械化采煤比例較大，大中型國(guó)有重點(diǎn)煤礦設(shè)備嚴(yán)重老化，而小型礦井的生產(chǎn)技術(shù)裝備水平又極低，造成了煤礦工藝的整體落后。為此，只有大幅提高大中型煤礦產(chǎn)量，才能在保障煤炭穩(wěn)定供應(yīng)的前提條件下，完成煤炭生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。

2煤礦機(jī)電一體化的內(nèi)涵及意義

機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得飛速的發(fā)展和革新，現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備基本上都為機(jī)電一體化產(chǎn)品，而且融合了智能化技術(shù)，增加其功能性。通常來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化由五大要素構(gòu)成：結(jié)構(gòu)組成要素，動(dòng)力組成要素，運(yùn)動(dòng)組成要素，感知組成要素，職能組成要素，這五大要素相輔相成，有機(jī)結(jié)合。與此同時(shí)，構(gòu)成機(jī)電一體化的五大組成要素其內(nèi)部及相互之間都必須遵循結(jié)構(gòu)耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞、信息控制與能量轉(zhuǎn)換四大原則，這樣就構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)性的現(xiàn)代機(jī)電一體化組合。

煤礦作業(yè)的基本目標(biāo)是提高礦井作業(yè)效率，因此煤礦機(jī)電一體化對(duì)于提高礦井作業(yè)效率、改善作業(yè)環(huán)境等具有重要的意義。具體而言：第一，煤礦機(jī)電一體化能夠提高勞動(dòng)效率。機(jī)電一體化產(chǎn)品的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)落后的生產(chǎn)方式，大量新型自動(dòng)化電子設(shè)備的使用徹底轉(zhuǎn)變了煤礦的作業(yè)模式，明顯降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地提高了勞動(dòng)效率。第二，煤礦機(jī)電一體化能夠提高勞動(dòng)安全保障。采用機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行煤炭的采掘、運(yùn)輸、提升等，不僅可以使礦工從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)，還能降低發(fā)生事故和危險(xiǎn)的概率，防止工傷和職業(yè)病的發(fā)生，確保礦工的生命安全。第三，煤礦機(jī)電一體化有利于增加經(jīng)濟(jì)效益。煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用，不僅提高了煤炭的產(chǎn)量，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同樣使礦工的勞動(dòng)收入有所提高，改善礦工的生活質(zhì)量。

3機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

煤礦機(jī)電一體化主要體現(xiàn)在采煤機(jī)、煤礦提升機(jī)和煤礦帶式輸送機(jī)等主體設(shè)備中。

3.1機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

電牽引采煤機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用。電牽引采煤機(jī)的優(yōu)良牽引特性是許多液壓牽引采煤機(jī)無(wú)法做到的，而且還能夠在采煤機(jī)下滑時(shí)進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，廣泛應(yīng)用于大傾角煤層的開(kāi)采作業(yè)。電牽引采煤機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便，僅需要一次電能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換，即可獲得高達(dá)99%的轉(zhuǎn)化效率，這比傳統(tǒng)液壓采煤機(jī)的70%的轉(zhuǎn)換效率大大提高。牽引電動(dòng)機(jī)軸端裝有停機(jī)時(shí)防止機(jī)器下滑的制動(dòng)器，因此適用于40°～50°傾角的煤層，且不需要其它防滑裝置，具有運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

3.2機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦提升機(jī)中的應(yīng)用

目前煤礦機(jī)電一體化、自動(dòng)化水平最高的設(shè)備是礦井提升機(jī)，基本上均為全數(shù)字化交直流提升機(jī)。尤其是內(nèi)裝式提升機(jī)，在結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動(dòng)合二為一，這種設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，充分體現(xiàn)了機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的綜合優(yōu)勢(shì)。而且，全數(shù)字化提升機(jī)的運(yùn)行過(guò)程高度可靠，采用總線方式，大大簡(jiǎn)化電器安裝。此外，其硬件配置相對(duì)簡(jiǎn)單，具有互相兼容的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)已成功研制成出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化提升機(jī)，其性能先進(jìn)、操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確可靠。

3.3機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

帶式輸送機(jī)是我國(guó)煤礦井下輸送系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備，現(xiàn)代帶式輸送機(jī)具有距離長(zhǎng)、輸送量大、運(yùn)行可靠、效率高、連續(xù)作業(yè)及易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。因此，近幾年來(lái)帶式輸送機(jī)已成為機(jī)電一體化技術(shù)的研究重點(diǎn)。目前主要采用機(jī)、電、液一體化的CST可控軟啟動(dòng)裝置，它是一種專門為煤炭或金屬礦石的長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸機(jī)而設(shè)計(jì)的軟驅(qū)動(dòng)裝置，采取這種技術(shù)，一條皮帶運(yùn)輸機(jī)可以由一臺(tái)或幾臺(tái)CST驅(qū)動(dòng)。

機(jī)電一體化技術(shù)是企業(yè)信息化的重要支撐技術(shù)，目前已經(jīng)成為礦山綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)，在煤礦采、掘、運(yùn)裝備的應(yīng)用和推廣，極大地提升了我國(guó)煤礦生產(chǎn)的綜合實(shí)力，為實(shí)現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

4結(jié)語(yǔ)

礦山機(jī)械企業(yè)要抓住目前我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和企業(yè)深化改革之機(jī)，在國(guó)家政策的指導(dǎo)下加快自身礦山機(jī)械企業(yè)改組、聯(lián)合、兼并、破產(chǎn)、重組和股份制改革的步伐，組建以礦山機(jī)電一體化制造企業(yè)為主體，具備自主研發(fā)與轉(zhuǎn)化能力的高科研水平的企業(yè)實(shí)體，為我國(guó)煤炭工業(yè)的發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

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