機電一體化技術在礦山機械中的應用

邵 帥

（庫車縣榆樹嶺煤礦有限責任公司，新疆 阿克蘇 842000）

機電一體化技術具有綜合性的特點，其涵蓋專業學科內容較多，如機械電子、電子技術、通信技術等，應用范圍廣泛，得到了諸多領域的廣泛應用，尤其是在機械工程中全面普及，通過與其他先進技術聯合應用，能夠有效發揮自動化功能。在礦山機械中應用機電一體化技術能夠提高機械系統的集成化水平，為終端控制提供便利，另外為礦山開采作業的安全性提供保障。對礦山開采作業進行分析，為了提高作業效率，確保開采的安全性，需要認真分析開采要素，加強對礦山機械設備應用的重視。現如今機電一體化技術在礦山機械設備中應用廣泛，能夠有效提高設備應用水平與開采效率。

1 機電一體化技術概述

機電一體化技術屬于新型、復合技術的一種，實現機械、電子與信息科學三項技術的有效融合，同時也是工業產品的生產、設計制造過程中，機械工程與電子、智能計算機的集成協同。通過該項技術能夠實現機電一體化產品的開發，是目前推動機電行業發展的有效途徑，利用該項技術能夠實現對傳統產業模式的突破，不斷提高生產、管理、技術水平，促進產品結構的調整。其關鍵技術主要包括機械技術、檢測技術、信息處理技術等，具有結構最優化、系統控制智能化與操作性能柔性化等特點。

對機電一體化技術的應用現狀進行分析，與傳統礦山機械控制模式相比，機電一體化技術的應用具有明顯的優勢，但是在實際控制階段，受到諸多因素的影響，目前機電一體化技術的應用效果并不理想。對部分企業來說，因此使用的礦山機械設備型號較老，長期未對設備進行更新，導致設備難以搭載機電一體化技術，并且不同機械設備之間的系統存在明顯差異，機電一體化技術難以實現統一集成應用，對技術的應用造成一定的阻礙。該項技術對操作者專業能力的要求較高，因此企業需要具備專業技術人才開展相關工作，這樣才能保證技術的應用效果，但是部分企業為未認識到人才資源的重要性，導致機電一體化技術存在盲目應用的情況，并未結合實際情況充分發揮技術的作用，因此整體應用效果不理想。

雖然越來越多的企業開始引進機電一體化技術，并將其應用于生產作業過程中，但是該項技術的應用缺乏充足的經驗指導以及完善的管理體系，因此應用階段發生的相關問題無法得到有效解決。另外企業工作人員多依靠自身經驗開展工作，缺乏有效、專業的技術指導，對技術應用效果造成影響，甚至引發嚴重的故障問題。最后，機電一體化技術與其他先進、前沿技術相同，是不斷發展、更新和升級的，但是部分企業專業人才匱乏，未認識到技術及時更新升級的重要性，技術始終處于停滯不前的狀態，對其應用效果造成影響。

2 機電一體化技術在礦山機械中的應用價值

礦山進行生產、開采等作業的過程中，機械設備的應用效果對于作業效率有決定性影響，現如今礦山開采機械化水平顯著提升，因此需要加強對機械設備應用的重視，同時全面引進機電一體化技術，充分發揮礦山機械設備的應用價值。

2.1 提高生產效率

將機電一體化技術應用于礦山機械中能夠有效提高整體生產效率，保證礦山的開采量，確保礦山開采與基本要求相符。同傳統機械設備相比，通過應用機電一體化技術能夠確保機械設備的高效、穩定運行，表現出更強的執行力。另外能夠在一定程度上減少工作人員的工作量，縮短整體工作時間，滿足開采工作要求，提高工作效率[1]。

2.2 為生產的安全性提供保障

礦山生產、開采作業環境惡劣、周圍地勢條件復雜，伴隨一定的風險隱患，在礦山機械中應用機電一體化技術能夠為生產的安全性提供保障。礦山開采極易受到外界環境、地形、氣候等因素的影響，易發生安全事故，在礦山機械中采用機電一體化技術能夠保證其安全、穩定的運行，減少故障問題發生風險，創造良好的開采條件，降低事故發生率。

2.3 提高經濟效益

不斷提高經濟效益是礦山企業發展的主要目標，將機電一體化技術應用于礦山機械中有助于提高開采效率，保證礦產資源開采量的不斷提高，進而提高企業的經濟效益。另外，機電一體化技術的應用能夠有效控制成本，實現對資源的合理配置，全面分析礦山機械開采情況，避免資金浪費情況，減少安全事故發生風險，對開采流程進行優化，降低成本的同時提高經濟效益。

2.4 減少能耗

礦山機械設備在實際運行階段會消耗大量的能量，如果能夠減少機械設備的能耗一直是困擾礦山開采企業的一大問題。另外設備運行階段需要大量的電力支撐，同時存在一定的無用功情況，導致電能的大量浪費[2]。通過應用機電一體化技術能夠實現對機械設備的精準操作，避免一些不必要的操作流程，進而有效減少設備做無用功的情況，減少能耗，節約資源，提高企業的綜合效益。

3 機電一體化技術在礦山機械中的應用分析

3.1 在綜合采礦機械中的應用

綜合采礦機械的主要組別部分為礦井提升機、牽引采礦機、傳輸機等。在綜合采礦機械中應用機電一體化技術，同時采用液壓技術，能夠有效提高綜合采礦機械的智能化、自動化水平。不但能夠大幅降低工作人員的工作強度，同時有助于提高整體生產效率，進而實現對采礦成本的有效控制。通過對機電一體化技術的合理應用，能夠保證綜合采礦機械中牽引采礦機具備更大的牽引角度，進而使采礦的范圍得到有效擴大，并且對于提升機、傳輸機來說，能夠實現全程數字化靈活控制，確保機械設備的安全穩定運行[3]。在綜合采礦機械中應用機電一體化技術，不但能夠提高機械操作的靈活性，同時能夠在數控技術的監督下，保證其始終處于穩定的運行狀態下，保證開采過程的安全性。例如對礦井提升機來說，通過應用機電一體化技術能夠優化其結構，將驅動和滾筒由傳統的內裝式提升機融合為整體，簡化其整體結構，充分體現綜合性的特點。圖1為礦井提升機結構示意圖。全數字化的礦井提升機具有極強的穩定性，同時具備診斷功能，能夠實現對故障的有效診斷，并且其通訊功能完善。因為采用總線的方式，電氣安裝得到了明顯的優化；零部件較少，整體聽見配置互相兼容，簡單高效，能夠有效改變瞬時加速度，通過軟件對其進行控制。直流提升機是提升機的首選機型，具備全數字化的特點。信息化技術的應用能夠優化與完善提升機的安全保護系統，具體運行階段采用兩臺計算機裝置，進行獨立的數據處理、傳感與監測，同時兩者互為備用，互相監測，有效提高機械設備的安全性能。另外，將機電一體化技術應用于采煤機中，能夠有效提高其牽引力，同傳統液壓式牽引采煤機相比，具備更好的牽引性能，采煤機下滑能夠進行發電制動，及時將電能反饋至電網，有效節約能源，為采煤機的運行提供牽引力，實現對大傾角的牽引，停機過程中避免機器下滑，同時不需要配備其他防滑裝置，可應用于40°～50°傾角的煤層開采，具有較長的使用壽命。另外不同于液壓牽引，通常情況下電牽引的元件不會發生磨損等故障問題，后期維護保養的工作量較小，故障發生風險較低，工作穩定性較好。對采煤機來說，超載運行的情況較為普遍，但是通過利用機電一體化技術能在電控系統中對各項參數進行合理調整，避免故障問題，電能轉換為機械能的效率非常高。

圖1 礦井提升機結構示意圖

3.2 在監控系統中的應用

安全生產是煤礦生產的最基本原則，需要始終將安全生產作為各項作業的基礎。因此開發礦產資源的過程中，需要確保作業的安全性，這也是應用其他技術的重要基礎。在監控系統中應用機電一體化技術能夠實現在復雜環境下對機械設備的全面、實時監測，保證全部機械設備處于安全、穩定的運行狀態下。通過互聯網信息技術有效連接被監測機械設備與監測主機，如果監測系統中發現異常情況，控制中心能夠及時進行合理調整，對相關數據進行全面分析與整理，采取有效的處理措施，減少故障問題對設備運行造成的影響，為開采作業的安全性提供保障[4]。利用機電一體化技術能夠在網絡基礎上實現設備之間的有效連接，對機械設備的運行情況進行記錄并上傳至系統平臺，工作人員可通過比較數據評估設備是否國難財故障問題，為設備的穩定運行夯實基礎。圖2為礦山監測設備示意圖。

圖2 礦山監測設備示意圖

3.3 在運輸機械設備中的應用

運輸效率是對礦產資源開采效率形成影響的直接因素，只有保證運輸效率才能有效提高開采效率。在運輸設備中采用機電一體化技術能夠有效提高運輸設備的機械化、智能化與自動化水平，進而有效提高設備的運輸效率。目前帶式輸送機在礦山開采中應用廣泛，在合理應用機電一體化技術的基礎上，能夠實現對傳輸過程的準確控制，充分發揮機械的功能與作用[5]。例如帶式傳輸機的樞紐技術水平顯著提高，各項新產品的研發力度加大，工作面順槽可伸縮帶式傳輸及具有高效性的特點，并且通過對機電一體化技術的應用，形成了以PLC為核心以及多軟件啟動的可編程電控裝置，驅動系統中采用行星齒輪減速器以及調速型液力耦合器，顯著提高傳輸效率，目前多類型帶式傳輸機已得到礦山作業的廣泛應用。

3.4 在支護設備中的應用

支架設備主要為采煤工作面的液壓支架，如圖3所示，應用機電一體化技術能夠實現電液控制，有效融合液壓控制技術與計算機技術，實現成組定向移架與雙向鄰架，通過電液控制裝置能夠有效檢測支架運行情況，避免支架及頂板受到沖擊負載[6]。高壓液體裝置通過乳化液泵提供至液壓支護設備，需要保證其具備良好的供液能力，同時液壓支護設備的用液量能夠實際情況自動調節。通過運用機電一體化技術，能夠在系統中實現自動化配液，對高低液位進行自動化控制，實現對乳化液液度的實時檢測。如果設定值范圍的濃度不符合要求，能夠自動化沖洗，具備一定的遠距離傳輸功能，對實際用液量進行在線監控。對于乳化液的油位、液位、流量計量情況等，能夠通過液晶顯示器有效顯示。

圖3 液壓支架示意圖

3.5 在安全防護中的應用

礦山開采生產階段應用機電一體化技術還需要充分考慮安全防護工作，足底啊程度保證生產作業的安全性，避免發生安全事故。目前礦山開采安全防護工作涉及大量的機械設備，部分設備易受到其他因素的營銷發生故障，導致安全隱患增加。例如液壓機械在礦山開采中十分常見，為了確保其安全穩定運行，不但需要提高其運行性能，確保其能夠滿足礦山開采要求，同時還需要加強監控，及時掌握設備的運行狀態，如果發生異常情況能夠及時解決，避免發生安全事故。

3.6 機電一體化技術的發展趨勢

現如今隨著我國社會經濟的飛速發展，機電一體化技術的應用范圍也在不斷擴大，技術水平也在不斷提高，隨著采礦規模的不斷增加，采礦生產作業對機電一體化技術的應用提出了更高的要求。未來發展階段，智能化是機電一體化技術的主要發展趨勢，能夠實現的機械涉筆的智能化控制，對故障問題進行智能化診斷；同時數字化也是未來機電一體化技術的主要發展趨勢，能夠有效提高技術的數據傳輸效率，使技術應用階段形成的大量數據及時傳輸至控制中心，而遠程化的發展趨勢能夠進一步提高機電一體化技術對機械設備的控制能力。最后，集成化也是機電一體化技術的主要發展趨勢，該項技術本身具有綜合性的特點，是多項先進技術融合的產物，集成化的發展目標不斷提高提高技術應用水平，同時能夠實現對多道工序的檢測，有效提高整體工作效率。

4 優化機電一體化技術的應用措施

4.1 加強專業人才隊伍建設

在礦產開采階段應用機電一體化技術，雖然能夠有效減輕工作人員的工作量，提高工作效率，減少對傳統人工作業模式的依賴，降低人力資源成本，但是雖然技術的不斷發展革新，新技術將會更加復雜，因此對工作人員的專業能力有更高的要求，需要確保其合理使用新技術與新設備，充分發揮技術的功能與優勢。因此企業需要注重對專業人才的培養，建立完善的人才培養體系，不斷提高人才質量，確保機電一體化技術在機械設備中的合理、高效應用。同時，對礦產開采作業來說，隨著使用年限的增加以及受到其他因素的影響，機械設備難免會出現故障問題，因此需要加強專業維修隊伍的建設，確保維修人員具備豐富的工作經驗以及較強的專業能力，能夠及時發現問題并處理問題，最大程度減少故障的影響。企業的發展與人才息息相關，需要注重專業人才的引進，建立科學合理的培訓機制，為企業的發展提供保障。

4.2 完善管理體系

企業不僅需要注重專業人才隊伍的建設，同時還需要建立完善的管理體系，確保技術措施的有效落實，為相關工作的順利開展提供保障。首先需要根據作業區的具體情況，配置完善的開采設備，同時結合開采環境建立相應的管理制度，確保每一個工作環節均能夠實現機電一體化技術的高效應用，避免因為管理體系落后導致技術應用水平與開采質量低下的情況。其次，在生產作業各環節均需要做好監督工作，安排專業人員進行監督，保證機電一體化技術的合理應用，及時發現工作階段存在的問題，有效解決。

5 結語

綜上所述，現如今機電一體化技術發展迅速，已得到礦山機械中開采設備、監控系統、運輸機械等的廣泛應用，具有極高的應用價值，不僅能夠保證礦產開采作業的安全性，同時能夠有效增加開采量，擴大開采范圍，提高開采效率，具備降本增效的優勢。另外，為了能夠進一步提高機電一體化技術在礦山機械中的應用水平，相關企業需要加大技術研發力度，引進先進技術工藝，不斷提高技術應用水平，為礦山開采的順利開展提供保障。