機電一體化技術在煤礦生產中的應用探究

楊世軍

（重慶市巫山煤電有限公司， 重慶 巫山 404700）

引言

我國煤礦生產中利用機電一體化技術對煤炭系統舊設備進行改造，研發新產品，同時結合各種先進技術進行生產，現階段已取得了較為可觀的生產效益和經濟效益，煤礦生產已逐步由老舊的傳統企業朝著智能化、自動化的現代化企業轉變。在煤礦生產中應用機電一體化技術具有安全性、可靠性、實用性等特點，同時，還具有記憶、運轉、處理信息的功能，其整體結構較為簡單便捷，具有輕巧、便捷的發展趨勢，生產效率顯著高于傳統機械。因此，機電一體化技術被廣泛的應用到我國煤礦開采企業當中。但與發達國家相比，我國煤礦機電一體化技術發展和應用跟發達國家還有一段差距，為了促進我國煤礦機電一體化技術的進一步發展，結合我國煤炭生產中的現實發展需求，充分吸收和借鑒國外先進技術經驗，對機電一體化技術的在煤炭生產中的應用作分析，以推動煤炭企業在提升機、監控系統、采煤機械設備等方面的優化發展。

1 機電一體化技術的相關概述

機電一體化技術是由自動控制技術、計算機技術、機械技術、電子技術等多種技術組合成的一門綜合技術，自動化控制技術就是在這幾個技術的相互作用下形成的，能夠實現機械裝置與電子設備的緊密結合與相互滲透。機電一體化不僅是指利用新興的信息技術與計算機技術等手段來代替機械設備，而是指將信息技術與計算機技術融入到機械設備中，使得機械設備可以更加的智能化，優化其原來性能中不足的地方[1]。機電一體化技術在煤炭生產中的應用優勢主要體現在這幾個方面：增強了機械設備使用的安全性與穩定性，優化機械設備的性能；能夠以實現控制信息的目的，在運用機體一體化技術的過程中，能夠實現對相關機械設備的自動監控與報警，還能對相關機械設備的故障進行診斷，加強了相關工作人員對機械設備的控制，有利于節約人力資源成本；機體一體化技術含有復合技術與復合功能，可對工作過程中出現的故障進行技術的補救措施，使得其正常、有序的進行工作。

2 機電一體化技術在煤礦生產中的應用意義

2.1 提高經濟效益

傳統的煤礦開采，大多都是利用人工開挖的方式來進行，煤礦開采的環境相對較為惡劣，安全系數相對較低，造成在煤礦開采的過程中頻繁出現安全事故，其主要原因是煤礦在開采的過程中由于支護技術差，導致在煤礦開采的過程中頻繁性的發生一些坍塌事故，增加了煤礦開采的危險性[2]。基于2016年我國煤礦事故數據的顯示，重慶市與湖南市發生煤礦事故的頻率性較高，其中最主要的原因之一就是由于支護技術性差而導致安全事故的發生。機電一體化技術應用在煤礦開采機械設備上以后，煤礦開采的安全性大大提高了，只需工作人員對機械設備進行控制就可實現機械設備自行開采的工作，在煤礦開采過程中減少了人力資源的使用，大大提升了安全系數，確保了開采工人的生命財產安全。節約了煤礦開采過程中不必要的成本支出，提高企業的經濟效益，增加企業在煤礦開采行業中的競爭力。

2.2 提高勞動效率

機電一體化技術運用在煤礦機械設備中，不僅能有效降低煤礦機械設備出現故障的機率，而且還會減少人力資源對煤礦機械設備的操控，對于煤礦機械設備檢查中發現的問題及時采取一些補救措施來彌補故障。在煤礦生產中對機電一體化技術的應用，優化了傳統機械設備進行工作的相關性能，極大地提高了煤礦開采的勞動效率。

3 煤礦生產中機電一體化技術的應用

3.1 機電一體化技術在煤炭采掘過程的應用?

3.1.1 掘進機

掘進機掘進和回采是煤礦開采的重要生產環節，國家的方針是：采掘并重，掘進先行。煤礦巷道的快速掘進是保證礦井高產穩產的關鍵技術措施。因此，機電一體化技術在掘進工作中的應用是一種必然的發展趨勢。在目前這個階段中，可以從下面三個方面體現機電一體化技術在我國掘進機上的應用：一是負載反饋調速技術。二是掘進機行走調速技術。三是離機遙控技術和工況監測及故障診斷技術[3]。因此，應將以上三種技術的高水平應用作為我國掘進機機電一體化技術的研發重點，目的是為了最大程度的提升煤礦工作效率，將掘進速度提升到最大化。

3.1.2 采煤機

電牽引采煤機就是采煤機中應用機電一體化技術的典型代表，電牽引采煤機所具有的優特點可以囊括為下面這些方面：牽引特性較好，可以在采煤機進行前進工作時提供牽引力，幫助采煤機克服阻力而進行移動，一旦電牽引機有出現下滑的情況時可進行發電制動，將電能信息及時反饋到電網；運行可靠，使用壽命長，電牽引采煤機的工作可靠性高，發生故障少，維修工作量小，使用壽命長；可用于急傾斜煤層，其牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，其電動機額定轉矩的1.6～2.0倍，能夠輔助于電牽引機在進行50%～60%度之間的傾斜角煤層的作業工作，可以節約去其他的防滑裝置；反應敏捷，動態特性好，電牽引采煤機的電控系統能夠及時調整各種參數，避免采煤機超載運行。構造結構簡單且工作效率高，其機械傳動重量輕、尺寸小、結構簡單，僅僅只需要做一次轉換便能把電能轉換為機械能，最主要的是效率可高達99%。

3.2 機電一體化技術在煤炭運輸過程中的應用

3.2.1 帶式輸送機

井下輸送系統的主要運輸設備裝置就是帶式輸送機，現階段將機電一體化技術應用在帶式輸送機上的現象也相對較多，將機電一體化技術運用在帶式輸送機中主要是以電液一體化、采用機的啟動裝置來進行對帶式輸送機設備的優化的，從而提高帶式輸送機的靈敏度與可靠性。為了進一步更好的將機電一體化技術在帶式輸送機中進行運用，應加強在礦井主運煤皮帶順煤流啟動的應用研究工作。將機電一體化技術運用在礦井主運煤皮帶順煤流啟動上，采用傳感器加PLC程序內部控制實現順煤流啟動，對傳感器的裝置加工與程序進行內部修改，以及上位機組態王的修改，同時對每臺皮帶進行傳感器的安裝、程序的調試，上位機組態王的修改設定等工作。經實踐證明，能實現順煤流啟動的有效控制。

3.2.2 煤礦運輸提升機

說到煤礦運輸系統中耗能最大的設備，首先想到的是煤礦運輸提升機，其耗電量比較大，傳統的TKD系統穩定性不太好、耗能還很大。伴隨著機電一體化技術和產品的快速發展，目前的提升機中廣泛應用到數字化技術，這大大改良了煤礦提升機的系統性能。

3.2.3 斜井乘人裝置

機電一體化技術應用到煤礦生產中，斜井乘人裝置得到了大大的改良優化，降低了動力消耗量，也提升了運行的穩定性及安全性。應用PLC控制信號系統，使操作方法簡單化，設備的檢修和維護變得方便快速，更重要的是運輸人數效率提升了。

3.3 機電一體化技術在其他配套裝置方面的應用

3.3.1 礦井安全監測控制

檢測技術和傳感技術是機電一體化技術中的組成部分，煤礦開采機械設備上應用這兩者技術，可以實現對煤礦機械設備運作的無人操作，使之能自行的進行對機械設備故障的檢測與排查工作，同時，將機電一體化技術運用在礦井安全監督方面能及時發現機械設備的故障，并進行處理，以防問題擴大化。

3.3.2 支護設備

支護設備作為煤礦開采過程中的一項基礎性工作，我國的煤礦企業在煤礦開采的過程中一般情況下都是采用液壓支架設備來進行工作，但目前已用電液控制代替了液壓裝置，電液控制是機電一體化技術運用在支護設備上的體現，為保障煤礦開采過程中的安全，我國的煤礦開采企業也應將機電一體化技術運用在支護設備上，以防突然出現的沖擊荷載對支護設備造成一定的破壞，影響煤礦開采的安全性[6]。

4 結語

由于煤礦開采地區的環境相對較為惡劣，加之煤礦開采的機械設備容易發生故障，在煤礦開采中應大力應用機電一體化技術，能有效地避免這些問題。在煤炭開采過程中，機電一體化技術的應用還能對煤礦生產環節進行優化，使其生產更加科學合理，能夠從根本上推動我國煤炭企業的長遠健康發展。