礦山機(jī)械機(jī)電的一體化技術(shù)探究

滿開鋒

【摘 要】隨著我國對(duì)能源需求的加大，傳統(tǒng)礦山開采已經(jīng)不能滿足我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此很多礦山企業(yè)開始引進(jìn)機(jī)電一體化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了解放人力、提升生產(chǎn)力的目的。隨著科技提升，未來還會(huì)出現(xiàn)更加先進(jìn)的光電一體化設(shè)備。本文針對(duì)目前礦山一體化設(shè)備原理進(jìn)行探討，進(jìn)而對(duì)未來礦山機(jī)械機(jī)電一體化進(jìn)行展望，對(duì)可能涉及到的技術(shù)進(jìn)行分析介紹。例如計(jì)算機(jī)與技術(shù)、傳感技術(shù)、遙感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)以及機(jī)械技術(shù)。對(duì)光電一體化技術(shù)進(jìn)行概要介紹。

【關(guān)鍵詞】礦山機(jī)械；機(jī)電一體化；技術(shù)探究

機(jī)電一體化設(shè)備是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、執(zhí)行系統(tǒng)組成的先進(jìn)設(shè)備，可以代替人工于比較危險(xiǎn)艱難的施工部分展開工作。目前其在我國礦山開采中發(fā)揮了明顯效用，但是并非所有礦山企業(yè)認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化技術(shù)的魅力，其還沒有得到大范圍普及，因此對(duì)我國目前礦山機(jī)械一體化技術(shù)進(jìn)行探討，對(duì)其發(fā)展擁有非常現(xiàn)實(shí)的意義。

一、機(jī)電一體化技術(shù)和礦山機(jī)械

傳統(tǒng)礦山機(jī)械采礦工作效率低下，而且因?yàn)椴傻V工作充滿危險(xiǎn)性，塌方、瓦斯爆炸等危險(xiǎn)事故層出不窮，在很大程度上降低了采礦企業(yè)的利潤，引進(jìn)機(jī)電一體化礦山機(jī)械已經(jīng)成為必然。現(xiàn)如今有以下礦山機(jī)械實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化：

1.礦井帶式輸送機(jī)

礦山開采涉及到了挖掘、開采、運(yùn)輸，其中礦井帶式輸送機(jī)就是運(yùn)輸環(huán)節(jié)。以往的輸送機(jī)設(shè)備簡陋，潤滑系統(tǒng)以及保護(hù)系統(tǒng)，容易受礦石、礦粉以及天氣影響而出現(xiàn)老化等現(xiàn)象。而且設(shè)備因?yàn)榻?jīng)常震蕩之故，運(yùn)行非常不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響了礦石開采進(jìn)度。而且在設(shè)備運(yùn)行中，要有專人在一旁負(fù)責(zé)清潔掉落的礦石增加了工人施工的危險(xiǎn)性。機(jī)電一體化技術(shù)融入之后，首先設(shè)備更加緊湊，而且質(zhì)量更高一籌，只需在計(jì)算機(jī)端就能實(shí)現(xiàn)遙控，而且因?yàn)樵O(shè)備設(shè)計(jì)精良，礦石不再滾落，無需專人看護(hù)，節(jié)省人力同時(shí)提高了工作效率，間接提升了礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.空氣壓縮機(jī)

空氣壓縮機(jī)是礦山企業(yè)必用的設(shè)備之一，傳統(tǒng)產(chǎn)品是利用常規(guī)儀表以及繼電器，耗能巨大而且產(chǎn)品尺寸也大，而工作效率差強(qiáng)人意。機(jī)電一體化技術(shù)融入之后，可以通過內(nèi)置傳感器、微型電子技術(shù)、PLC以及交流變頻節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了空氣壓縮機(jī)效能的提升，且縮小了產(chǎn)品尺寸。微電子技術(shù)之下，更有全自動(dòng)的微型空氣壓縮機(jī)，可以自動(dòng)啟動(dòng)和關(guān)閉，還能自我故障監(jiān)測(cè)，為維修人員提供維修參數(shù)，很大程度上緩解了礦山企業(yè)絞車系統(tǒng)、裝卸系統(tǒng)、井下巷道噴漿的壓力需求，提升了工人勞動(dòng)環(huán)境的安全度，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.礦井提升機(jī)

礦井提升機(jī)是礦山企業(yè)所需的最為核心的一種運(yùn)輸設(shè)備。其負(fù)責(zé)地面和地下的物質(zhì)流通。因?yàn)槠涫呛诵妮斔驮O(shè)備，故此實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)融合是非常有必要的。目前礦井提升機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，改良后的礦井提升機(jī)也就是所謂的內(nèi)裝式提升機(jī)，可以通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來運(yùn)轉(zhuǎn)滾動(dòng)系統(tǒng)，從而很好地完成后續(xù)工作。對(duì)于直流電提升機(jī)因?yàn)閮?nèi)部結(jié)構(gòu)問題，導(dǎo)致運(yùn)行速度慢，延長了井下工人的工作時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率，而且其容易發(fā)生故障，對(duì)曠工人身安全造成不利影響。機(jī)電一體化技術(shù)融入之后，可以實(shí)現(xiàn)直流電梯升級(jí)內(nèi)部部件的配合度，能夠通過計(jì)算機(jī)操作，實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的傳動(dòng)，讓整個(gè)設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)，降低了設(shè)備對(duì)電力的消耗。等同于為礦山企業(yè)節(jié)省了大量的資金。

4.礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

礦井下生產(chǎn)是存在一定危險(xiǎn)性的，比如瓦斯?jié)舛取⒎蹓m濃度、塌方因素、滑坡等等。這些危險(xiǎn)因素因?yàn)榈叵鹿饩€昏暗，并不能及時(shí)察覺。這使工人在生產(chǎn)中每次下礦井等同于士兵去前線。一旦發(fā)生大面積安全事故，礦山企業(yè)輕則整頓重則吊銷執(zhí)照，而且還要負(fù)責(zé)善后，乃至于法人被告上法庭。故此，對(duì)井下勞動(dòng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)成為了必要。機(jī)電一體化技術(shù)中的遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)功能，可以通過遙感設(shè)備對(duì)井下空氣、礦石狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，很大程度上降低了安全事故的發(fā)生率。

二、國內(nèi)外礦山機(jī)械機(jī)電一體化的現(xiàn)狀

國外特別是歐美等國礦業(yè)開采歷史悠久，擁有成套的開采技術(shù)，特別是現(xiàn)如今的機(jī)電一體化技術(shù)的融入程度更深，大部分操作都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，很大程度上改善了工作環(huán)境，降低了環(huán)境污染，滿足了國家發(fā)展所需的能源需求。在礦山機(jī)械機(jī)電一體化上，他們都擁有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，都有屬于自己的核心技術(shù)。這些技術(shù)成為壁壘，阻斷了其他國家礦業(yè)的跟進(jìn)。新世紀(jì)以來，我國礦山企業(yè)不斷引進(jìn)機(jī)電一體化設(shè)備，但是存在彼此兼容的問題，也就是設(shè)備間的柔性不夠，這主要是因?yàn)槲覈€沒有真正的屬于自己的一整套礦山機(jī)電一體化設(shè)備。也就是說，未來我國礦山企業(yè)的發(fā)展有賴于我國此方面工作的突破。

三、未來礦山機(jī)械機(jī)電一體化的趨勢(shì)

萬事都是發(fā)展的，機(jī)電一體化技術(shù)也是如此，其會(huì)因?yàn)殡娮蛹夹g(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)等技術(shù)的提升而提升。企業(yè)必然更大力度地影響工業(yè)的發(fā)展，礦山企業(yè)作為重工業(yè)，必然首當(dāng)其沖。筆者在此展開思維，提出未來礦山機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

1.光機(jī)電一體化：其比機(jī)電一體化更加復(fù)雜先進(jìn)的一種綜合技術(shù)，或者說是其是在機(jī)電一體化基礎(chǔ)上，融合了激光技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的光機(jī)電一體化，更可以針對(duì)工業(yè)工程形成一整套的設(shè)備，確保設(shè)備的柔性，提升生產(chǎn)率。這種技術(shù)可以將機(jī)電一體化技術(shù)為核心的設(shè)備進(jìn)一步簡化集約，并且提高運(yùn)轉(zhuǎn)效能，等同于增加了企業(yè)的生產(chǎn)能力，降低了生產(chǎn)設(shè)備投入。

2.礦山智能機(jī)器人

該設(shè)備重在智能二字。傳統(tǒng)機(jī)電一體化工業(yè)機(jī)器人并不具備智能，只是高度自動(dòng)化，操作運(yùn)行還是要遵從一定的規(guī)律，適用于那些重復(fù)性的操作當(dāng)中。而智能化則不同，其通過傳感器內(nèi)置處理器等綜合分析工作環(huán)境，從而在人類的參與下制定更加合理的工作流程和工作方法。由此可知智能機(jī)器人是有智慧的特殊設(shè)備，其可以通過光機(jī)電一體化技術(shù)，對(duì)礦山內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行分析，將數(shù)據(jù)傳回地面后，由專家組進(jìn)行分析，研究出對(duì)應(yīng)措施后，再通過操縱系統(tǒng)回傳，命令機(jī)器人展開具體的行動(dòng)。一般多用于井下開采采樣、營救、環(huán)境監(jiān)測(cè)等工作，提升了礦山企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)效率和安全系數(shù)。

3.機(jī)電集成驅(qū)動(dòng)

這種技術(shù)通俗說是站在我國目前礦山企業(yè)現(xiàn)狀，將企業(yè)內(nèi)具有的一些機(jī)電設(shè)備通過減速器、伺服與步進(jìn)電機(jī)、執(zhí)行器、電氣控制板卡來有效鏈接起來，使之成為一個(gè)統(tǒng)一的集成的操作設(shè)備。其實(shí)，這種集成驅(qū)動(dòng)設(shè)備，就是為未來研發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的整套的礦山機(jī)械機(jī)電一體化設(shè)備做準(zhǔn)，正走在全套設(shè)備機(jī)電一體化的路上。

4.進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備柔化

目前我國礦山企業(yè)機(jī)械機(jī)電一體化設(shè)備，是從不同產(chǎn)地購買的，彼此間不能形成很好的協(xié)同效果，也就是業(yè)內(nèi)所說的柔性不足。如何增加柔性，提升彼此的兼容度，成為目前礦山企業(yè)急于解決的問題。雖然機(jī)電集成驅(qū)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)將不同機(jī)械集成，但是畢竟其涉及到了減速器、伺服與步進(jìn)電機(jī)、執(zhí)行器以及電氣控制板卡等，成本居高不下，如果有一種低成本方法實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的協(xié)調(diào)，增加彼此間的柔性，想來這種解決方案就會(huì)有極大地市場。

四、總結(jié)

可以看到我國礦山機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)使用領(lǐng)域還是比較狹窄，主要運(yùn)用在了環(huán)境監(jiān)測(cè)、運(yùn)輸設(shè)備以及動(dòng)力設(shè)備上，而對(duì)于更加細(xì)致的操作領(lǐng)域涉及不深。機(jī)電一體化技術(shù)還有很大的融入空間。且隨著電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)更加先進(jìn)，甚至于會(huì)出現(xiàn)光機(jī)電一體化設(shè)備以及高智能設(shè)備，屆時(shí)礦山企業(yè)生產(chǎn)能力將大大改觀。

【參考文獻(xiàn)】

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