機電一體化技術在煤礦機械中的應用

雷秋強

摘 要：在我國供給側結構性改革的強力推進下，煤炭企業迎來了優化、調整、改造、升級產業結構的最佳時機，如果企業能夠把握住這一有利時機，轉變過時的發展理念，引進先進的生產技術，淘汰落后的產能，那么煤炭企業就能在經濟新常態下開創出新的發展局面。機電一體化技術作為當代生產領域中的一項先進技術，近年來在企業發展中得到了廣泛的應用，將該項技術應用于煤礦機械中，不僅有利于企業的高產、高效，還有利于企業的生產安全。本文中，作者首先簡述了機電一體化技術的歷史演進，然后分析了在煤礦機械中應用機電一體化技術的現實意義，最后介紹了機電一體化技術在煤礦機械中的實踐應用情況。

關鍵詞：煤礦機械；機電一體化；發展；應用

電子技術、信息通信技術和計算機互聯網技術的發展應用，為在煤礦機械設備中應用機電一體化技術奠定了科技基礎。在自動化技術發展日益成熟的今天，煤炭企業傳統的生產作業方式已經無法滿足新時代的發展需要了，機電一體化技術在煤礦機械中的應用，降低了企業的生產成本，降低工人的勞動強度，提高了企業的生產效率和經濟效益，也提高了煤礦井下作業現場的安全性能。

1 機電一體化技術發展概述

所謂機電一體化技術，從它的應用實踐來看，其實就是對機械技術和電子技術的有機結合。近年來，在計算機通信技術迅猛發展的帶動下，機電一體化技術也在企業生產實踐中也獲得了廣泛應用，逐漸發展成為了一門綜合性的學科，涵蓋了諸如計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術以及機械技術等多種先進技術，并且還正在向著光機電一體化技術的方向發展，未來的應用范圍會更加廣泛。從機電一體化的概念起源來看，學術界比較公認的觀點是起源于上個世紀七十年代前后的日本，是一項將應用機械技術與電子技術結合為一體的綜合性技術。后來隨著相關科技的進步，機電一體化技術發展成為了“以微計算機為主體的微電子技術、信息技術向機械工業滲透與機械電子技術相結合而形成的涵蓋自動控制技術、傳感測試技術、接口技術、微電子技術、信息技術、機械工業技術特征與功能為一體的綜合技術。”從機電一體化的技術發展來看，可以將其分為三個時期，其中上個世紀的六十年代前后可以看作是它的起步時期，這一時期，受軍事因素的影響，機電一體化技術處于緩慢的發展期；到了上個世紀的七十年代前后，為機電一體化提供科技保障的計算機通信技術、控制技術等迅速發展起來，這時的電一體化技術迎來了高速發展的第二個時期；進入上個世紀九十年代之后，由于微細加工技術被運用到了機電一體化之中，機電一體化技術的發展產生了很多分支，分工更加細致，這便是機電一體化技術發展的第三個時期。

2 機電一體化技術應用于煤礦機械的現實意義

機電一體化技術在實踐應用中具有功能多樣性、集成性、信息化、自動化等優勢，因而被各個生產企業廣為青睞，煤炭企業在這種背景下也不失時機的引入了該項技術，并取得了顯著的應用效果，不僅提高了企業的生產效率和經營效益，還增進了企業的生產安全性。

首先，在提高生產效率方面，在傳統的煤炭開采工作中，盡管很多礦井已經在很大程度上使用了機械化采煤作業，但機械化作業水平有限，煤礦井下一線工人工作中的勞動強度依然很大，而與礦工勞動強度相對應的生產效率卻并不高，所以，那時的所謂機械化生產其實是不盡人意的。但是在引入機電一體化技術后，情況就發生了明顯的改觀，機電一體化技術替代了大量的普通機械設備作業，把大量的井下一線礦工從采煤作業面解放出來，有效的提高了煤炭企業的生產效率，節省了寶貴的人力資源成本。

其次，在保障安全生產方面，煤礦井下采煤作業地質條件復雜，工作環境艱苦，除了長期存在的陰冷、潮濕、粉塵等損害礦工身體健康的自然因素外，還并存著冒頂、塌方、透水、瓦斯爆炸等很多不可預知危險的威脅，這些問題的存在，給煤礦井下工作人員的身心健康帶來了極大的負面影響，對煤礦井下的生產作業非常不利。采用機電一體化技術后，一方面在危險環境中作業的人員數量大大地減少了，很多高危環境下的生產作業由機電一體化設備取代了，很多井下一線工作人員被替換到了更加安全的崗位上；另一方面采用機電一體化技術后煤炭企業不僅實現了井下生產信息的自動識別，還實現了對除塵機、采煤機、烘干機等機械設備的自動控制，工作人員的工作環境大為優化，安全系數大為提高。

由于機電一體化技術在煤礦機械中的應用，既節省了煤炭企業的人力成本和物力成本，明顯降低了企業生產成本的投入，又實現了企業生產作業的自動化，提高了企業的勞動生產率，并且還優化了煤礦井下的生產作業環境，使井下工作人員的人身安全得到了更好的保障，因而煤炭企業的整體經濟效益也必然會因此而得到大大的提升。

3 機電一體化技術在煤礦機械中的應用實踐

3.1 在采煤機中的應用

采煤機是一個集機械、電氣和液壓等技術性能為一體的大型復雜系統，是煤礦井下生產所用到的諸多機械設備中的絕對“主力”，在傳統采煤作業中，機械裝置耗費的能源較多，長時間工作后會造成作業成本的上升，而應用機電一體化技術則不然，機電一體化技術引入了電牽引采煤機，是利用消耗電能來進行煤礦設備的牽引，這種采煤設備既節省了能源的消耗，又減少了運作的成本，并且在運行中遇到問題時還可以進行自動調節，克服工作阻力，保證運行動力，因而提高了企業的產出比。

3.2 在提升機中的應用

提升機是保障煤礦生產有序運行不可或缺的重要機械設備，在傳統提升設備中，通常采用接觸器、繼電器等對電動機的啟停進行控制，這種設備體積大，接觸器中觸點的機械動作還存在不穩定性，因而常常會影響到礦井提升機的控制工作，但是將機電一體化中的PLC控制技術與礦井提升機結合后，提升機控制系統的可靠性就大大提高了。并且，由于機電一體化技術對提升機中操作點的控制是利用控制輸入輸出量的邏輯來實現的，是與觸摸屏、變頻器等工控設備結合使用的，因而使提升操作更具智能化，更能節約人力成本和設備成本。

3.3 在支護裝置中的應用

現代礦井支護機械設備中常用的是液壓支護裝置，在支護裝置中引入機電一體化技術后，可以及時收集到支護裝置中的狀態信息變化情況，并對收集到的信息進行分析梳理，有利于礦井及時對液壓支護裝置的結構和使用狀態做出調整，給支護裝置提供合適的支撐力，現實對支護裝置的動態跟蹤管理，為防范危險情況的發生贏得預警時間。并且，當液壓支護裝置進行自我檢修和高壓液體的更換時，利用機電一體化技術還可以對需要更換的裝置進行記錄，對液壓裝置提供的壓力與標準數據進行比對，進而為設備檢修人員提供支護裝置的工況信息，減少了設備檢修人員的工作時長和工作強度。

3.4 在煤礦安全生產監控系統中的應用

煤礦企業是特殊行業，尤其是煤礦井下作業現場，條件艱苦，危險性大，一旦出現事故隱患，對礦山財產和礦工生命安全都是極大的威脅，因此，安全生產在礦井作業中至關重要。安全監控系統在礦山生產中的應用是機電一體化技術在礦山安全生產方面的集中體現。我國在礦山生產中應用安全監控系統始于上個世紀的八十年代，當時，基于機電一體化技術的安全監控系統已基本發展成熟，在煤礦生產實踐中的應用條件已經具備了。安全監控系統在煤礦生產中的應用，有效的降低了礦山生產事故的發生率，大大提高了礦山生產的安全性，為保障煤炭企業的增產穩產起到了保駕護航的作用。

參考文獻

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