煤礦機電一體化技術的應用探究

付秀峰

（黑龍江龍煤雙鴨山礦業有限責任公司，黑龍江 雙鴨山 155100）

在工業自動化背景下，煤礦機電一體化技術在破碎、開采、生產、運輸等領域得到了廣泛運用。近年來，煤礦機電設備的數量、類型增加，為礦井作業創造了便利。但是也存在管理制度不完善、養護檢修不及時、協同作業難度大等一系列問題，使得機電一體化技術的應用優勢大打折扣。因此，煤礦企業不僅要增加資金投入，引進和應用機電一體化技術，而且還要加強設備管理，實現機電設備和機電一體化技術的定期更新，從而為煤礦生產的高效率進行，以及煤礦企業的可持續發展提供技術支持。

1 煤礦機電一體化技術的應用實踐

1.1 在采煤機中的應用

早期煤礦開采中，以液壓牽引采煤機為主；隨著機電一體化技術的成熟，基于電氣控制的電牽引采煤機開始廣泛使用。除了提供更大的牽引力，提升采煤作業能力外，機電一體化技術的應用優勢還體現在：其一，動態特性好，實時監測采煤機的狀態參數，防止采煤機超載運行；其二，提供下滑制動功能，當傾斜角度為40o-50o時，利用機電一體化技術的下滑制動性能，有效控制軸端停電設置功能，最大程度上防止開采作業環節當中，出現下滑的情況，有效避免安全事故的發生。其三，相比于液壓牽引，電牽引不容易發生零件磨損，有效延長設備壽命。對降低故障率和保證采煤作業持續性有顯著效果。其四，體積小巧、質量輕便，節能效益明顯，降低了設備運行成本。

1.2 在帶式輸送機中的應用

帶式輸送機是煤礦生產中的關鍵設備。機電一體化技術的運用，不僅提高了帶式輸送機的輸送距離、輸送功率，而且還保證了設備運行的穩定性。以傳動裝置為例，利用分布在前端的各種傳感裝置，能夠實時獲取帶式輸送機的傳動參數，包括V帶的傳動速率、電動機的實時轉速、各軸輸入功率等?，F場作業人員根據煤礦運輸需要，在帶式輸送機的控制面板上調節運行參數，由PLC根據操控指令調整帶式輸送機的傳送參數，從而實現對輸送效率的調整。除此之外，機電一體化技術還能夠提供在線監控功能，實現對帶式輸送機電氣系統的自動診斷，確保有故障問題第一時間發現，對避免機電設備發生嚴重故障也有積極作用。

1.3 在掘進機中的應用

掘進機電氣系統主要是由礦用隔爆型電鈴、礦本質安全型操作箱、礦用隔爆兼安全型開關箱、隔爆照明燈等構成。此類設備中，機電一體化技術的作用主要是保護設備的主控制器，從而控制系統協調運行。此外，將實時收集到的設備運行參數，與預設的標準工況進行對比。若發現異常參數，則利用故障記憶功能，自動識別掘進機的故障類型。進而生成故障分析報告，包括故障位置、發生原因以及修理方案等，為設備管理人員開展維修處理提供了參考。除此之外，機電一體化技術還能對短路、油泵、二運電機的過壓、三相不平衡等事項進行有效地監控與保護，準確的顯示各個電機的實際工作電壓、運行狀態及故障信息等信息。

1.4 在礦井安全生產監測方面的應用

保障井下作業安全，是煤礦生產管理的重中之重。利用機電一體化技術布局煤礦安全生產監控系統，一方面能夠實現對潛在安全隱患的精準識別，并且由系統自動告警，提醒現場安全管理人員和井下作業人員作出應急避險，防范惡性安全事故的發生；另一方面，借助于機電一體化技術，由計算機自動調控礦井裝置，消除安全隱患。例如當傳感器監測到礦井瓦斯濃度達到設定閾值時，將該信號發送給終端計算機。計算機發出兩條指令，一條是報警指令，控制報警器提醒有關人員；另一條是通風指令，控制風機加大送風力度，稀釋礦井空氣中瓦斯濃度，從而消除事故隱患。機電一體化技術的應用，在確保煤礦生產安全方面作用顯著。

1.5 在提升機中的應用

在提升機的內置控制平臺中，核心設備是工業計算機（PLC），通過編程控制的方式，實現機電一體化的應用。利用PLC編程控制器上的輸入/輸出串口，實現信息交換。利用輸入口，PLC能夠獲取提升機作業時的各種信號，包括速度信號、打點信號、停車信號以及安全回路故障信號等。PLC接收并識別信號后，利用內置程序生產相應的控制指令，然后利用輸出口，將這些指令發送到前端動作單元，完成提升操作。在機電一體化技術的應用方面，國外已實現了全過程聽微機監控，而且利用雙安全線路，而且在安全監控同路上采用冗余技術，從而使得煤礦提升機的運行變得更加安全，顯著降低了設備故障和安全事故的發生率。國內方面，也有一些煤礦企業利用數字提升機，對于重復性故障的尋址、診斷和自診斷都實現了突破，而且可以進行簡單的通信。

2 煤礦機電一體化技術的推廣策略

2.1 完善并落實機電設備管理制度

煤礦機電設備類型較多，給日常管理增加了難度。如果檢修、維護不到位，很有可能使設備發生故障，不僅影響煤礦生產效率，甚至會帶來安全隱患。因此，在推廣機電一體化技術的過程中，煤礦企業還應出臺更加詳細的機電設備管理制度，通過保障機電設備的良好工況，從而保證機電一體化技術應用優勢的發揮。例如，明確機電設備的檢修制度，安排專人定期檢查采煤機、提升機等設備是否存在運行隱患。

2.2 做好機電管理人員的培訓

機電一體化技術的運用，雖然在一定程度上代替人工完成了煤礦的開采、運輸等工作，但是在現有的技術條件下，還不能完全脫離人工操作。而隨著煤礦機電設備的自動化、智能化程度不斷提升，相應的對設備管理人員的各項要求也在不斷提高。煤礦企業應加大培訓力度，保證機電設備操作人員、管理人員，能夠熟練運用機電一體化技術，做好設備的運行管理、日常維護，確保其發揮應有的價值，支持煤礦生產的穩定、高效運行。

3 煤礦機電一體化技術的發展趨勢

3.1 智能化

在機電一體化技術的影響下，現階段煤礦機電設備的自動化程度較高，但是多數情況下還是需要人工發送操控指令；未來，隨著機電一體化技術的進一步成熟，特別是隨著AR技術、5G技術在這一領域的運用，煤礦機電設備的智能化程度也會得到提升。以煤礦機電設備的運行自檢為例，在現有的技術條件下，PLC通過采集設備運行參數，能夠實時、準確識別出機電設備的故障，然后將故障信息反饋給管理人員；而機電一體化技術的智能化發展，不僅可以做到潛在故障的自動巡檢、精準識別，還可以自動生成維修方案，為管理人員開展設備故障處理提供參考。

3.2 微型化

煤礦井下作業空間有限，大型機電設備不僅占用太多空間，而且日常維護、檢修難度較大，使用成本較高，顯然不符合煤礦企業的利益需求。在機電一體化技術的支持下，煤礦機電設備將會朝著微型化、高效率的方向發展。例如，在機電設備的控制系統中，使用微型工控機代替PC機，不僅提高了系統的運行速率，增強了機電設備的靈敏度，而且顯著縮小了機電設備的體積。除此之外，微型化帶來的另一個優勢，在于機電設備中大量使用集成化電路，也會減少空間占用，從而使得煤礦機電設備的使用更加靈活。

4 結束語

在煤炭行業深化供給側改革的背景下，機電一體化技術展現出強大的優越性，在推進煤礦開采從勞動力密集型向技術密集型轉變提供了支持?，F階段，機電一體化技術主要在煤礦常用電氣設備上得到應用，如掘進機、提升機、采煤機等；除此之外，像井下安全監測系統中，機電一體化技術也有使用。從技術應用效果來看，無論是提升煤礦生產效率，還是減輕一線人員工作壓力，抑或是保障井下作業安全，機電一體化技術均發揮了顯著的優勢。下一步，機電一體化設備將會朝著智能化、微型化方向發展，煤礦企業應完善管理制度，為機電一體化設備多種功能與價值優勢的發揮創造必要條件。