機電一體化技術在煤礦支護設備中的應用探討

劉鳳明

【摘??要】隨著科學技術的發(fā)展，我國的機電一體化在煤礦支護設備的應用也越來越廣泛。隨著時代進步與科技的發(fā)展，煤礦行業(yè)的發(fā)展也發(fā)生了很多的變化，傳統(tǒng)的煤礦機電設備逐漸地不能適應高產(chǎn)高效煤炭的生產(chǎn)需求，將機電一體化技術應用到煤礦煤礦生產(chǎn)中，已經(jīng)成為煤炭行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。其中，支護設備是煤礦生產(chǎn)過程中的重要設備之一，強化對煤礦支護設備應用機電一體化技術的研究，對于現(xiàn)代化煤礦企業(yè)的轉型具有極強的現(xiàn)實意義。

【關鍵詞】機電一體化技術;煤礦支護設備;應用探討

引言

多山區(qū)、少平原是我國基礎地貌特征，這就賦予了我國煤炭資源較為豐富的特點，全國范圍內(nèi)各多山區(qū)地下都蘊藏著豐富的煤炭資源。煤是一個國家工業(yè)發(fā)展的血液，因此，如何將煤炭資源進行充分的利用，促進國家經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展是當前擺在煤炭企業(yè)面前的一道難題。過去幾十年無節(jié)制的開采，使得當代煤炭企業(yè)開采工作越來越困難，基于這一現(xiàn)狀，要想促進煤礦資源的開采能力的進一步提高，首要工作就是要努力提升煤礦機械性能，提高機電一體化技術水平，保障煤礦機械的正常運行，促進煤礦開采走向高新科技發(fā)展之路。

1機電一體化技術的簡介

何為機電一體化技術？集自動控制系統(tǒng)、信息技術和計算機技術等多種新興技術為一體的現(xiàn)代化技術便是機電一體化技術。它需要由機械制造、計算機系統(tǒng)、信息處理等多種技術知識共同組成。盡管這類技術在各個領域中都有廣泛應用，但其在煤礦機械中的應用對于煤礦的開采生產(chǎn)工作而言卻有著其它技術無法比擬的優(yōu)勢。下面便簡要分析下機電一體化技術在煤礦機械中應用的價值。（1）機電一體化技術的應用有利于工作效率的提高。自動化技術和微處理的設備在煤礦開采中的應用極大地減少了開采人員的體力勞動工作量，機械代替人工的方式有效的提高了勞動效率。（2）有利于開采安全系數(shù)的提高。傳統(tǒng)的煤礦開采中工作環(huán)境較為惡劣，使得機械的安裝環(huán)境亦不佳，一旦機械經(jīng)過長時間的工作后，其便極易存在安全方面的故障。而當機電一體化技術被應用后，由于人工操作失誤所引發(fā)安全事故的概率便被降低，如此，勞動安全系數(shù)便可提高。（3）煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益可以得到提高。機電一體化技術的應用可以大幅度提高煤炭的生產(chǎn)量。如此，企業(yè)的效益便可增加，礦工的收入便也能同步增加。

2煤礦機電一體化技術及其應用作用

煤礦機電一體化技術集計算機、電氣、電工電子、機械等技術于一體，在實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)信息化、自動化等方面起到重要作用。煤礦機電一體化技術類型多樣化，包括信息處理技術、自動控制技術、檢測傳感技術，優(yōu)勢作用鮮明的同時多樣化。比如，檢測傳感器技術具有檢測、傳感、控制等功能，實時控制煤礦生產(chǎn)中的系統(tǒng)設備，自動操作的同時準確檢測煤礦各個環(huán)節(jié)，動態(tài)監(jiān)督以及實時反饋系統(tǒng)設備異常運行情況。又比如，自動控制技術可以劃分為積分控制技術、比例控制技術等，要針對煤礦機電系統(tǒng)以及設備運行要求以及運行狀態(tài)，優(yōu)化利用機電一體化技術，在自動化控制基礎上及時發(fā)現(xiàn)、妥善處理故障隱患問題，在風險預測、預警、診斷、處理等相互作用下實現(xiàn)煤礦高效生產(chǎn)。煤礦機電一體化技術的科學應用是對傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)的轉型、升級，保證煤礦生產(chǎn)安全的同時減少了作用到煤礦生產(chǎn)中的財力、物力、人力，提高煤礦生產(chǎn)效率的同時安全事故發(fā)生率以及生產(chǎn)成本最小化，煤礦資源開采、利用等環(huán)節(jié)得以優(yōu)化，利于煤礦企業(yè)在綜合效益持續(xù)提升基礎上增強市場綜合競爭力。

3機電一體化技術在煤礦支護設備中的應用

3.1電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制技術

由于履帶行走式支架要控制的對象比較多，并且眾多控制對象間邏輯關系較為復雜，應用PLC控制技術軟件則能夠有效地理清控制對象之間的邏輯關系，并具有邏輯控制體積小、故障點少、接線簡單、維修便利等特點。再加上PLC控制技術自身具有自診斷和故障處理功能，自動化領域的應用范圍較廣，煤礦支護設備應用PLC控制技術則是重要的發(fā)展方向。

3.2機電一體化技術在安全系統(tǒng)中的應用

作業(yè)人員的安全與否是確保煤礦生產(chǎn)過程是否可以順利生產(chǎn)的關鍵所在，因此，將機電一體化技術充分應用到煤礦作業(yè)的安全生產(chǎn)檢測和安全生產(chǎn)監(jiān)控中也是煤礦企業(yè)重要的研究方向，亦是煤礦生產(chǎn)的典型標志。盡管對于我國而言，煤礦的安全生產(chǎn)檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)起步較晚，但機電一體化在這其中的應用仍然十分明顯。我國自主研發(fā)的kj95系統(tǒng)與kj90系統(tǒng)都是典型代表。這類監(jiān)控系統(tǒng)在工作中既可以快速找到故障的具體發(fā)生環(huán)節(jié)，為工作人員發(fā)出警報，也能為檢修人員尋求故障原因與位置提供便利。可以說，安全監(jiān)控系統(tǒng)的存在可以為設備的正常平穩(wěn)運行提供保障，也可以減少設備維修的耗時。更為重要的是，隨著科學技術的發(fā)展，煤礦機械中的安全生產(chǎn)與監(jiān)控系統(tǒng)也逐步實現(xiàn)了智能化，這也極大地增加了煤礦生產(chǎn)的安全率。

3.3電液控制支架的應用

液壓支架是煤礦開采過程中的重要支護設備，目前正在向電液控制支架的方向發(fā)展。在液壓支架中應用電液控制技術，不僅能夠有效地提升煤礦開采作業(yè)的自動化水平與生產(chǎn)效率，還能夠有效地彌補手動液壓控制中的缺陷。首先，電液控制能夠有效地保證支護設備的支撐力，增強支護的效果;其次，應用電液控制技術還能夠提升移架的速度，確保支架能夠跟機作業(yè)，保護頂板圍巖的穩(wěn)定性;再次，還能夠實現(xiàn)多架同時推移輸送機，使輸送機緩慢彎曲，保持工作面輸送機的直線性，實現(xiàn)工作面的平直推進;最后，應用電液控制技術能夠依據(jù)煤礦的地質(zhì)條件與礦井構造，對控制方式進行靈活的選擇，尤其是在薄煤層開采中應用大傾角液壓支架，更能凸顯其優(yōu)勢。隨著技術的進步與發(fā)展，對液壓支架的研究越來越多，在國外研究出的液壓支架中，一般采用電液控制閥組，并且液壓支架電液控制技術的發(fā)展水平較高。液壓支架電液控制技術共有兩種工作方式：一是利用電磁先導閥控制主控閥組，再利用較小的電磁力控制較大的液體流量，在計算機控制下實現(xiàn)液壓支架的自動升降、移動，每個循環(huán)時間為8～105。二是在每一個電液閥組上使用一臺微型電動機經(jīng)過齒輪減速帶動凸輪，推動液壓閥，并通過計算機控制液壓支架的自動升降、移動，循環(huán)時間降至5～6。由于機電一體化所具有的的優(yōu)勢，工作人員能夠利用傳感器接收液壓支架所測數(shù)據(jù)，并通過計算機對這些數(shù)據(jù)進行處理分析，實現(xiàn)對液壓支架的自動化控制。在國內(nèi)，在20世紀80年代中期，就開始了對液壓支架電液控制技術的研究，但經(jīng)過幾十年的時間，依舊沒能夠廣泛地推廣，主要是依賴進口。

3.4計算機與液壓支架支護設備的結合

一個較為完善的機電一體化系統(tǒng)則是由各種技術協(xié)調(diào)、集成、有機結合而成的，并不是各種技術隨意拼湊而成的，在國產(chǎn)XZ7000/24/45型履帶行走式支架中，則充分顯示出了這種思想。液壓支架作為煤礦開采作業(yè)中的重要支護設備，將計算機與液壓支撐方式的結合，則能夠實現(xiàn)定壓雙向鄰架或者成組自動移架，有效地避免了其對頂板和支架產(chǎn)生沖擊負荷。其中，乳化液泵站則是能夠為液壓支護設備提供高壓液體的裝置，能夠依據(jù)工作面液壓支護設備的用液量自動調(diào)節(jié)供液量。實現(xiàn)乳化液泵站系統(tǒng)智能化，其能夠通過液晶顯示器遠距離傳輸?shù)墓δ埽瑢θ榛簼舛取⒁何弧⒘髁坑嬃俊⒂臀弧⒆詣优湟旱葼顟B(tài)進行實時監(jiān)控，并能夠自動地檢測油箱油位的高度，自動控制配液，自動的校正乳化液濃度，有效提升了作業(yè)的效率與監(jiān)控水平。

結語

總的來說，伴隨著科技與經(jīng)濟的發(fā)展，機電一體化技術在煤礦機械中也將得到愈發(fā)廣泛的應用與推廣。這類技術可以增強煤礦生產(chǎn)的安全性，改善安全的工作環(huán)境，也能極大地提高生產(chǎn)效率，繼而為煤礦業(yè)的發(fā)展提供助力

參考文獻：

[1]翟志剛.機電一體化技術在煤礦機械中的應用[J].石化技術，2019.

（作者單位：華能集團扎賚諾爾煤業(yè)有限責任公司靈東煤礦）