煤礦工作面機電運輸系統的智能化節能分析

梁志國 尚福浩

摘要：從目前形勢來看，煤礦企業的總體經濟效益并不樂觀。為了響應國家能源改革的號召，節約電能和其他能源的利用是煤礦企業生產中必須要注意的問題。本文簡要闡述了煤礦工作面機電運輸系統的現狀，并對煤礦工作面機電運輸系統的智能化節能進行分析，以期為日后相關工作的順利進行提供參考。

關鍵詞：煤礦工作面;機電運輸系統;智能化節能

煤礦企業是以電能驅動的大型能源企業，在煤礦作業面，機電運輸系統中遍布著大型耗電設備。為了使煤炭企業的電能使用量小于能源開采量，保證煤炭企業的效益為正，必須控制電能的使用，減少煤炭企業的電費開支，結合生產實際，以提高煤炭企業的電能使用率，減少煤炭企業電費開支在總開支中所占的比例，改善作業面機電運輸系統的運行情況。通過本文的研究，希望能為提高煤礦企業的總體經濟效益貢獻力量。

1、煤礦工作面機電運輸系統現狀

進入 21 世紀以來，計算機技術在各大科學和工程領域被廣泛運用，將計算機技術與微電子技術、光纖傳輸技術、網絡技術以及仿生生物工程技術相結合，把它們應用在各個工程中的機電控制領域，使各個領域中的控制手段和控制質量得到了長足的發展，形成了以自動控制為目的的控制技術。這不僅大大提高了工程企業的生產效率，還通過自動控制技術避免了多余能源的消耗，降低了能量成本，間接達到了節能的目的。同樣，21 世紀以來，在中國煤炭生產領域，大量的機電運輸系統參與到了煤礦工作面煤炭資源生產中，大大提高了煤炭資源的生產效率。而在當今的煤礦行業中，尤其是在煤炭生產工作面，大量的機電設備參與其中，將以計算機為基礎的機電控制技術運用到煤礦工作面機電運輸系統中，能有效提高系統的運行效率，還能達到節能的目的。為了更好地分析煤礦工作面機電運輸系統，必須清楚了解其結構和運行順序。一般煤礦工作面機電運輸系統的運行順序分為三步，即啟動、通信、停機。

1.1 啟動流程

煤礦工作面中的機電運輸系統有嚴格的啟動順序，在配套工作面其他機電設備工作中，運輸設備系統的啟動順序關系到整個配套過程的契合性及之后工作的流暢性，是煤炭生產順利進行的基礎。任何煤礦，工作面機電運輸系統的啟動順序都大致相同，即：a）將皮帶機正常啟動，保證其正常運轉;b）啟動轉載機，保證皮帶機和轉載機的搭接位置合理;

c）安排啟動工作面刮板輸送機和采煤機。此項啟動中包含 2 個機電設備，雖然在啟動順序上安排在同一步，但也是有細微差別的，一般都是先啟動刮板機，隨后啟動采煤機，它們是一個啟動整體，又有前后差別。在實際生產工作中，相關操作人員要嚴格按順序啟動，避免機電設備之間發生“打架”的情況，以保證工作機電系統安全順利地為采煤工作服務。

1.2 啟動操作

對于具體的啟動操作步驟，首先整個系統的啟動總指令是由機電系統控制臺發出的，通過通信電鈴將系統預啟動指令發送至轉載機司機，由轉載機司機準備系統預啟動，通知皮帶機司機和采煤機司機預啟動皮帶機、工作面刮板輸送機和采煤機，并同時將啟動信號回饋至控制臺。控制臺收到回饋信息后，便發出系統正式啟動指令，之后皮帶機、轉載機、工作面刮板輸送機、采煤機會在相應司機的輔助干預下依次啟動，這時便完成了整個系統的啟動工作。

1.3 通信操作

當前，井下工作面機電系統的通信主要是指控制臺與各機電設備司機、機電設備司機之間的通信。在通信方式上，工作時仍然是以對講機和長線電話為主要通信形式，但是，這種通信方式存在許多的不足和弊端，例如通信質量受影響因素較多、通信質量差、通信的連續性不足等。因此，通信方式急需改進。

1.4 停機操作

煤礦生產時刻存在著不確定性，同樣，在井下機電運輸系統運行的過程中，要時刻準備應對各種突發事件，因此，必須格外重視停機操作。一般停機操作分為正常停機和緊急停機兩種，顧名思義，一個是正常情況下的停機，包括設備保養停機或者是常規歇機，通常是由控制臺發出停機指令給轉載機司機，轉載機司機發送信號給采煤機和刮板輸送機司機、皮帶機司機，各個司機在接受停機指令后回饋各設備情況信息到控制臺，控制臺接收信息后依次反饋和發送停機質量給各個機電設備司機，之后采煤機司機、轉載機司機、皮帶機司機依次適時停機;另一個則是非正常情況下的停機，包括故障停機、事故停機、生產異常停機、災難停機等。

2、工作面機電運輸系統的智能化節能

近年來，煤礦積極引進科技型機電設備，所構成的機電運輸系統不論是在運輸效率上還是在節能效果上都有很大的改觀。考察多個煤炭企業的機電運輸系統可以看出，工作面機電運輸系統根據信號的發送和接收形式的不同可以分為模擬式和數字式。從大體結構和運行效果上可以看出，模擬式機電運輸系統在運行效果和維修保養簡易性上表現得較為優異，但是，實時控制和靈活調配的能力不足，能耗較高，引進造價相較于數字式較低;而相比較于模擬式機電系統來說，數字式機電系統精度較高，靈活性較強，具有很好的處理功能，可以有效控制較為復雜的監督工作，而且它的節能效果優秀。下面以數字化機電運輸系統為中心進行相關闡述。

2.1 智能化集中控制監視節能

在實際生產中，數字化機電運輸系統通過實時分析運行轉臺和負荷情況，智能化的聯機自動啟停。利用變頻的智能化啟停系統，不但優秀地完成運輸任務，還減少了電能的消耗，達到了節能的目的。同時，聯機的自動啟停能在很大程度上避免零負荷運轉，比如減少設備因依次啟動和停機而造成的空轉和零負荷運轉，從而降低能耗，而且聯機之后的機電運輸系統只需要一名井下設備總操作人員與控制臺對接，這樣不僅在一定程度上減少了人力、物力，還減少了設備系統的安全隱患，避免了因人員煩瑣而引起的誤操作、多余操作，保證了機電運輸系統的安全運行，實現了機電運輸系統的節能。

2.2 智能通話節能

井下環境復雜，在噪聲較大的機電運輸系統周圍，通話質量直接關系到系統的運行效果。智能通話設備能較好地實現信息的傳遞，在智能識別噪聲環境后，智能調整通話音量，以保證人與人之間的正常通信，避免因通話質量差而造成各種延誤。這樣不僅提高了工作效率，而且實現了設備節能。

2.3 智能不間斷電源

在井下機電運輸系統中運用智能不間斷電源，包括設備電源的不間斷和通信電源的不間斷，能有效避免突發的電力故障導致停機而帶來的設備損壞和能耗增加，而且暢通的通信能保證所有信息的實時傳送，不但保證了工作的高效性，而且避免了因通信不暢導致的延誤引發的能耗增加。

3、結語

隨著經濟的發展，中國對節能環保有了更高的要求。在中國，煤炭行業是一個典型的高能耗行業，改造煤炭行業的生產設備是未來的發展趨勢。數字化工作面機電運輸系統為降低能耗帶來了新希望。通過上述分析可以看出，數字化的機電運輸系統能從機電設備啟動和停機上、智能監視和控制上、通信上提高機電運輸系統的運行效果，并且同時降低機電運輸系統的能耗。希望通過相關研究能提高煤礦企業的生產效益，促進煤礦產業的安全生產和節能增效。

參考文獻

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