淺談煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵研究

劉佳 胡鑫

摘要：近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，煤礦行業(yè)也迎來了新的發(fā)展階段。煤礦行業(yè)的工作很多時(shí)候在地下惡劣環(huán)境中進(jìn)行，所運(yùn)用的工作設(shè)備種類繁多，而傳統(tǒng)的工作模式自動(dòng)化水平不能滿足實(shí)際使用需求，發(fā)展煤礦自動(dòng)化技術(shù)已成為現(xiàn)階段企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要方向，在生產(chǎn)經(jīng)營過程中運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)能有效提高工作效率，降低員工工作強(qiáng)度，也讓煤礦生產(chǎn)更加安全，促進(jìn)煤礦企業(yè)的健康高效生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械設(shè)備;電氣自動(dòng)化技術(shù)

引言

我國礦產(chǎn)資源豐富，隨著改革開放的深入，國家生產(chǎn)力得到很大發(fā)展。新世紀(jì)后煤炭行業(yè)發(fā)生巨大變化，我國成為世界第一產(chǎn)煤大國。同時(shí)安全生產(chǎn)矛盾尖銳，影響礦井安全生產(chǎn)的因素有很多，主要包括井下起火等。瓦斯爆炸破壞作用大，是大火混合型爆炸災(zāi)害。對煤礦設(shè)備工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控非常必要，能保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行，減少運(yùn)行人員離散，為大型設(shè)備生產(chǎn)集中控制信息化奠定基礎(chǔ)。現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)中安全生產(chǎn)離不開自動(dòng)化控制裝置，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)煤礦高效率生產(chǎn)的關(guān)鍵手段。如何優(yōu)化煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)安全性是目前煤礦企業(yè)關(guān)注的問題。

1主要優(yōu)勢

經(jīng)過大量的生產(chǎn)實(shí)踐，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的主要優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：①實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的集中控制，提高了生產(chǎn)效率。由于控制過程中采用通信技術(shù)，可很方便地對所有設(shè)備進(jìn)行集中控制，大大提高了控制設(shè)備的效率。②提升了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。在生產(chǎn)中設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)行，減少了人為干預(yù)，可避免由人為操作引發(fā)的機(jī)械故障，而且能避免控制過程中出現(xiàn)的振動(dòng)問題。③節(jié)能效率較高。電氣自動(dòng)化控制技術(shù)是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制的，這能使設(shè)備的運(yùn)行性能達(dá)到最佳，從而減少了運(yùn)行過程中冗余現(xiàn)象的發(fā)生，有助于節(jié)能，對于煤礦企業(yè)等大型用電企業(yè)，節(jié)能具有重要的意義。④設(shè)備的安全性更高。一般的電氣自動(dòng)化控制電路中都裝有保護(hù)電路和報(bào)警電路，在發(fā)生異常時(shí)能自動(dòng)切換到安全狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的安全性。煤礦開采是一個(gè)特殊行業(yè)，對設(shè)備的電氣自動(dòng)化控制要求較高。隨著煤礦生產(chǎn)的現(xiàn)代化，刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)、輸送機(jī)、提升機(jī)及通風(fēng)機(jī)都要實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制。電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用不僅能大幅度提高煤礦生產(chǎn)效率，還能提升煤礦開采的安全性。近年來，煤礦生產(chǎn)依托于電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，智能化發(fā)展理念被提出，給電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用帶來活力，促使煤礦生產(chǎn)朝著智能化方向發(fā)展。

2煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

2.1在采掘機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)被廣泛運(yùn)用于采掘機(jī)設(shè)備中。作為煤礦機(jī)械設(shè)備中的最主要和最常見的電力驅(qū)動(dòng)控制，其被廣泛運(yùn)用于煤礦開采的過程中，在其運(yùn)用和發(fā)展的過程中實(shí)現(xiàn)了電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化，產(chǎn)生了多電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。現(xiàn)階段，隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，傳統(tǒng)的煤礦開采產(chǎn)量已經(jīng)不能很好滿足社會生產(chǎn)的需求，這就需要煤礦進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和更新，從而提高煤礦生產(chǎn)的效率。在這個(gè)過程中推動(dòng)了電機(jī)系統(tǒng)容量的發(fā)展，而且新的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自身具備原有的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所不可比擬的優(yōu)勢，例如在使用的過程中表現(xiàn)出更強(qiáng)的穩(wěn)定性，能有效提高機(jī)械設(shè)備的工作效率，同時(shí)運(yùn)用電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)測和控制，從而避免設(shè)備在使用的過程中會受到來自外界的干擾，以此來有效降低設(shè)備的損壞程度，延長設(shè)備的使用年限，同時(shí)可以大大縮減投入于設(shè)備維修的資金和成本。在進(jìn)行自動(dòng)化控制的過程中會運(yùn)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)，這一技術(shù)的運(yùn)用提高了獲取數(shù)據(jù)的可靠性和時(shí)效性，而且其在使用的過程中縮減了分析時(shí)間，排除了人為因素的影響，從而提高了故障排除的效率和質(zhì)量。

2.2電氣自動(dòng)化煤礦在運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

在控制系統(tǒng)內(nèi)可以采用PLC技術(shù)作為控制核心，設(shè)置用戶管理界面和工業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的自動(dòng)化控制，其連鎖功能主要有以下幾點(diǎn)：第一，通過在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)工作和運(yùn)輸皮帶設(shè)備間設(shè)置連鎖功能，保證在出現(xiàn)問題時(shí)能進(jìn)行停止。第二，控制方式可以采用單機(jī)控制、手動(dòng)操作、集中控制等多種工作方式，便于工作人員操作，減少工作時(shí)間。第三，通過上位機(jī)檢測能有效反應(yīng)電流變化、膠帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度、實(shí)時(shí)煤量等數(shù)據(jù)，同時(shí)也能反映出工作中出現(xiàn)的打滑、偏移、堆煤、煙霧等現(xiàn)象，并做出及時(shí)的預(yù)警，能有效提升工作的安全性。第四，電氣設(shè)備也能與電控設(shè)備和變頻器、CST、電軟啟動(dòng)設(shè)備靈活配合，在對運(yùn)輸速度控制中也有良好的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)軟停車和軟重啟，減少故障的出現(xiàn)，提升整體工作效率。在煤礦實(shí)際開采的過程中，運(yùn)輸人員的勞動(dòng)強(qiáng)度是非常高的。所以，基于運(yùn)輸系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)的電氣自動(dòng)化控制能夠有效降低勞動(dòng)力的損耗，進(jìn)而提升煤礦生產(chǎn)開采的效率。電氣自動(dòng)化控制能夠?qū)崿F(xiàn)對煤礦電力系統(tǒng)的有限控制，能夠有效減少人為造成的電力事故。例如，膠帶機(jī)具備重要的運(yùn)輸作用，對其運(yùn)輸作業(yè)進(jìn)行有效的管控與檢測非常重要。以可編程控制器為核心的控制設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對運(yùn)輸系統(tǒng)的有效控制，進(jìn)而對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)及時(shí)傳送到地面監(jiān)控中心，這樣可以確保整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)的安全。

2.3皮帶輸送機(jī)的電氣自動(dòng)化控制

皮帶輸送機(jī)是煤礦井下重要的煤炭運(yùn)輸設(shè)備，需對其運(yùn)行過程中的異常情況進(jìn)行監(jiān)測，例如跑偏、打滑及撒料等。由于皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行距離比較長，依靠人來巡視皮帶的運(yùn)行情況工作量非常大且效率非常低。為此，對煤礦皮帶輸送機(jī)進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制。電氣自動(dòng)化控制的核心是對皮帶輸送機(jī)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，并對皮帶機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。在進(jìn)行控制時(shí)，可采用PLC加變頻器的方式完成。對皮帶輸送機(jī)采用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：①可對皮帶輸送機(jī)運(yùn)行過程中的異常情況進(jìn)行監(jiān)測，減少安全事故的發(fā)生。一旦發(fā)生異常情況，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)會發(fā)出警報(bào)并進(jìn)行動(dòng)作。②使皮帶輸送機(jī)更加節(jié)能，提高設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能根據(jù)皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸煤炭的質(zhì)量自動(dòng)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行速度，盡量減少設(shè)備功率的浪費(fèi)。

2.4電氣自動(dòng)化在變電站系統(tǒng)中的應(yīng)用

供電設(shè)備是煤礦機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力來源，構(gòu)建電氣自動(dòng)化工作模式的變電站對于生產(chǎn)有重要意義。在350KV變電所工程中有重要的發(fā)揮空間，根據(jù)煤礦生產(chǎn)動(dòng)力需求對變壓器、35線路使用集中組屏控制方式，并在控制內(nèi)安裝后臺控制監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)管，讓變電站工作操作起來更加便捷。電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在變壓器成套保護(hù)機(jī)械設(shè)備中，這種方式主要有變壓器差動(dòng)保護(hù)設(shè)備MTPR-110SD和綜合型控制設(shè)備MMCU-10H等裝置。這樣的控制方式能對相間短路和匝間短路等故障進(jìn)行安全應(yīng)急控制。同時(shí)使用電氣自動(dòng)化技術(shù)能對超負(fù)荷、過流、接地短路進(jìn)行安全保護(hù)，也能對變壓器溫度、瓦斯量、壓力等進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)對變壓設(shè)備的保護(hù)工作。對于高功率線路保護(hù)方式是采用MLPR-10H2型保護(hù)裝置，在保護(hù)系統(tǒng)中還配有1臺PT切換裝置和低壓保護(hù)設(shè)備MPTS-10H，這種方式能有效實(shí)現(xiàn)雙母線和單母線主接線PT轉(zhuǎn)化。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了兩段母線保護(hù)、絕緣、相互切換的目的，能控制監(jiān)管兩段沒有關(guān)聯(lián)的母線。

2.5在安全保障設(shè)備中的應(yīng)用

煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)還被廣泛運(yùn)用于安全保障設(shè)備中，大大提高了煤礦生產(chǎn)的安全性。這要求煤礦在運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)的過程中要做好監(jiān)管工作，并制定詳細(xì)的安全保障措施，以此來提高煤礦生產(chǎn)的安全性。例如，在井下作業(yè)的過程中需要安裝兼有測量溫度、濕度和電流的裝置，在進(jìn)行設(shè)備安裝的過程中要注重保證其性能，其中主要是監(jiān)測和感應(yīng)裝置獲取數(shù)據(jù)的時(shí)效性。

結(jié)語

在國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展下，煤礦技術(shù)得到很大發(fā)展，使用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)提升煤礦生產(chǎn)效率。本文對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)分析，煤礦企業(yè)應(yīng)用PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對促進(jìn)煤礦企業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。應(yīng)根據(jù)煤礦生產(chǎn)需求，確保各方面指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。隨著電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，煤礦電氣設(shè)備向自動(dòng)化控制方向發(fā)展。煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以降低成本，只有加快系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展，提高電氣控制系統(tǒng)工作效率才能保證電氣自動(dòng)化監(jiān)控。

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1.沈陽焦煤股份有限公司供電管理處 ?遼寧省沈陽市 ?110100;

2.遼寧能源煤電產(chǎn)業(yè)股份有限公司 ?遼寧省沈陽市 ?110122