煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制應(yīng)用與優(yōu)化

湯汝林

摘要：近幾年，PLC控制技術(shù)逐漸變得更加成熟，因此，其能夠被合理的應(yīng)用到惡劣的煤礦井下工況環(huán)境中，從而使煤礦井下開采的工作效率能夠得到進(jìn)一步提升。在煤礦井下作業(yè)過程中，如何實(shí)現(xiàn)高效、安全開采始終都是人們探討的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：煤礦;井下電氣設(shè)備;自動(dòng)化控制

引言：煤炭資源是一種重要的化工原料、燃料，為推動(dòng)我國(guó)工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程的加快、促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步做出了重要的貢獻(xiàn)。幾十年來，我國(guó)煤炭事業(yè)蓬勃發(fā)展，煤礦開發(fā)程度不斷加深，同時(shí)，煤礦資源越來越少，煤礦開采環(huán)境也越來越惡劣，因此也逐漸提高了對(duì)煤礦生產(chǎn)設(shè)備的要求。將計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、信息與自動(dòng)化控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，可以促進(jìn)煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化水平的提高。與此同時(shí)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)不斷完善，煤礦井下開采過程中有效應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，不僅可以提高煤炭開采效率，還有利于提升煤炭開采產(chǎn)量。此外，電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)還可以良好地適應(yīng)井下惡劣環(huán)境，有利于保障煤礦開采的安全性。

1. 煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的應(yīng)用

1.1在采煤機(jī)中的應(yīng)用

采煤機(jī)是一種重要的煤礦井下電氣設(shè)備，煤礦井下作業(yè)離不開該設(shè)備，所以對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行效率與安全要求非常高。不過，由于采煤機(jī)的日常運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，且設(shè)備本身的工作系統(tǒng)非常復(fù)雜，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些問題;同時(shí)，隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展及煤礦井下作業(yè)要求的不斷提高，采煤機(jī)的功能也在不斷增加，但這同時(shí)亦增加了其安全風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)這些問題，電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用是解決它們的最有效手段。通過在采煤機(jī)中應(yīng)用電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)，既可以提高采煤機(jī)的運(yùn)行效率，又可以提高采煤機(jī)的運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性。尤其當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備故障后，電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)并暫停設(shè)備運(yùn)行，從而避免安全事故的發(fā)生。

1.2在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

礦井提升機(jī)是在煤礦井下作業(yè)中所需的一項(xiàng)重要設(shè)備，由于礦井提升機(jī)的運(yùn)行條件比較復(fù)雜，需在惡劣和繁重的環(huán)境下運(yùn)作，所以出現(xiàn)故障問題的幾率較高。不過，在有了電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)后，這一問題得以迎刃而解。通過在礦井提升機(jī)中應(yīng)用電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)，可以使之在內(nèi)部軟件的輔助下更高效率、高質(zhì)量地作業(yè)，同時(shí)還能夠有效節(jié)約電能消耗，節(jié)省煤礦生產(chǎn)成本。

1.3在皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

在煤礦井下作業(yè)中通常需要運(yùn)用到皮帶輸送機(jī)，皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)是電壓高、功率大，如果皮帶輸送機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行的話，那么將會(huì)對(duì)煤礦井下作業(yè)造成十分不利的影響。皮帶輸送機(jī)在運(yùn)行過程中必須要免除一切干擾，且保障運(yùn)行效率與運(yùn)行安全，而電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)正提供了良好的抗干擾功能，同時(shí)還能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，以便于工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響運(yùn)行效率與運(yùn)行安全的問題。

1.4在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用

流體負(fù)荷設(shè)備也是在煤礦井下作業(yè)中的一類重要設(shè)備，常見的流體負(fù)荷設(shè)備有給水給液用泵設(shè)備、風(fēng)機(jī)等。將電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到流體負(fù)荷設(shè)備中，可以使設(shè)備的工藝系統(tǒng)控制變得更加靈活。以抽水泵為例，通過應(yīng)用電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)，可以對(duì)抽水泵的平滑起停和加減速進(jìn)行更加靈活的控制，從而既提高其運(yùn)行效率，又保障其運(yùn)行安全，以及還能夠降低其運(yùn)行能耗。

2. 優(yōu)化電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)

2.1做好設(shè)備選型

在設(shè)計(jì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)期間，要從礦井下的具體情況進(jìn)行詳細(xì)分析入手，在充分考慮煤礦井下電氣設(shè)備具體情況的基礎(chǔ)上，分析電子設(shè)備的規(guī)模，以及系統(tǒng)需要達(dá)到的性能要求，在確保煤礦井下開采作業(yè)能夠順利進(jìn)行的基礎(chǔ)上，盡量縮小對(duì)各種設(shè)備的選擇范圍，從而使設(shè)備的選擇變得簡(jiǎn)單化。例如，在對(duì)煤礦井下的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行檢測(cè)期間，在選擇自動(dòng)化控制裝置時(shí)，通?？梢赃x擇微型設(shè)備，通過對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用，完成對(duì)煤礦井下瓦斯?jié)舛鹊臏?zhǔn)確檢測(cè)，同時(shí)做好相應(yīng)的分析工作，微型設(shè)備操作起來相對(duì)來說比較容易，應(yīng)用簡(jiǎn)單，因此得到了廣泛應(yīng)用。如果在水泵機(jī)房控制過程中對(duì)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制進(jìn)行應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用前，要對(duì)泵的工作狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)分析，并且依據(jù)分析結(jié)果，在PLC中完成相應(yīng)的邏輯程序編制，由此可見，在對(duì)PLC進(jìn)行選擇時(shí)，要選擇控電點(diǎn)較多的PLC，從而更好的完成相應(yīng)的控制工作，為煤礦井下開采作業(yè)的順利進(jìn)行提供支持。設(shè)計(jì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格的依據(jù)煤礦井下采用的電氣設(shè)備的具體情況，對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行確定，同時(shí)，依據(jù)類型的差異[1]，對(duì)清單進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后需要有足夠的資金購(gòu)買相應(yīng)的硬件設(shè)備，避免由于資金不足，無法完成對(duì)硬件的購(gòu)買，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，煤礦井下的開采作業(yè)造成不良影響。完成對(duì)硬件的選擇，應(yīng)當(dāng)依據(jù)具體情況，選擇相應(yīng)的軟件編程工具，完成對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件的快速編程，從而使其作用能夠得到充分發(fā)揮。

2.2創(chuàng)新系統(tǒng)中的硬件

對(duì)煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的過程中，硬件的優(yōu)化與創(chuàng)新是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。煤礦井下環(huán)境比較惡劣，同時(shí)井下供電不夠穩(wěn)定，這些因素均會(huì)給煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響。對(duì)硬件進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，首先可以在輸入電路部分配置電源凈化裝置，應(yīng)用一比一隔離變壓器，并借助一比一隔離變壓器的初級(jí)線圈、次級(jí)線圈屏蔽層，連接電氣設(shè)備的中性點(diǎn)，從而達(dá)到控制電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)脈沖干擾的效果;其次，針對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，通過凈化其24V直流供電電源，并適當(dāng)調(diào)節(jié)供電負(fù)載，便能有效預(yù)防周邊電路的短路;再次，根據(jù)電氣設(shè)備控制要求，采用晶體管對(duì)輸出電路的調(diào)速裝置、各種指示標(biāo)識(shí)等進(jìn)行輸出，便可以提高調(diào)速裝置、各種指示標(biāo)識(shí)的響應(yīng)速度[2]。例如，在煤礦水泵機(jī)房中應(yīng)用PLC，PLC在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)中輸出頻率為每分鐘6次，選擇輸出方式的時(shí)候，可應(yīng)用繼電器輸出，從而提高其帶負(fù)載、抗干擾性能。除此之外，電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，在很大程度上受到電磁干擾的影響，而煤礦井下環(huán)境惡劣，不可避免地存在電磁干擾。基于這樣的原因，對(duì)煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的過程中，也要注意電磁干擾屏蔽、電磁干擾防護(hù)等措施，積極應(yīng)用新技術(shù)，提高電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性，使其能夠在復(fù)雜的煤礦井下環(huán)境中得到正常運(yùn)行，確保煤礦開采效率與質(zhì)量。

2.3創(chuàng)新系統(tǒng)中應(yīng)用的軟件

基本程序和模塊成熟是自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中的兩項(xiàng)重要內(nèi)容。煤礦井下開采期間，要對(duì)采用的電氣設(shè)備的性能，以及相應(yīng)的工藝，完成對(duì)具體程序的調(diào)整，從而保證電氣設(shè)備各項(xiàng)動(dòng)作都不會(huì)存在任何問題，保證煤礦開采的順利進(jìn)行。同時(shí)，在模塊設(shè)計(jì)期間，還應(yīng)當(dāng)便于后期對(duì)程序進(jìn)行適當(dāng)拓展，豐富系統(tǒng)的功能。此外，在自動(dòng)化控制程序編制期間，應(yīng)當(dāng)劃分為多個(gè)不同的子模塊，對(duì)各個(gè)模塊編寫，同時(shí)做好相應(yīng)的調(diào)試工作，形成一個(gè)完整的程序，最終對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用[3]。

結(jié)論：

簡(jiǎn)而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦井下開采過程中有效應(yīng)用電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)，便可以實(shí)現(xiàn)煤礦開采效率的提高。但就現(xiàn)階段來說，煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制方面還存在一定的問題，因此，應(yīng)積極對(duì)煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)注意選型、硬件以及軟件的優(yōu)化，促進(jìn)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制水平的提高，為保障煤礦生產(chǎn)安全提供良好的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉曾輝.煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制應(yīng)用與優(yōu)化[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（18）：103.

[2]王華芳.煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)研究[J].能源與節(jié)能，2017（04）：180-181.

[3]毛艷青.煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2019，28（06）：157-158.