機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用研究

黑龍江省雞西礦務(wù)局建設(shè)安裝工程公司 李鴻艷

機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用研究

黑龍江省雞西礦務(wù)局建設(shè)安裝工程公司 李鴻艷

一、煤礦機(jī)電一體化技術(shù)概況

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在當(dāng)前顯得尤為重要，它是機(jī)械、電子技術(shù)和液壓控制技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，能極大地提高了煤礦機(jī)械的各種性能，如安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命、安裝拆除速度、維護(hù)方便性等。目前以微機(jī)或微處理器為核心的電子（微電腦）控制裝置（系統(tǒng)）在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用已很普遍，電子控制技術(shù)已深入到煤礦機(jī)械的許多領(lǐng)域，如提升機(jī)的PLC系統(tǒng)，采煤機(jī)的變頻控制系統(tǒng)和PLC操作系統(tǒng)等，煤礦機(jī)械的在線狀態(tài)監(jiān)控與故障自診、故障報(bào)警等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)煤礦機(jī)械的性能要求的不斷提高，電子控制裝置在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用將更加廣泛，結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜、維護(hù)也將更加專業(yè)。特別是隨著我國(guó)進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)煤礦機(jī)械數(shù)量的逐年增加，如何用好、管好這些價(jià)格昂貴的煤礦機(jī)械，使其發(fā)揮最大的效率，成為煤礦機(jī)電部門所面臨的一個(gè)重要的問題。為幫助煤礦機(jī)械使用人員、維修人員、管理人員對(duì)煤礦機(jī)械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解，本文，筆者就對(duì)這些做一下介紹。

煤礦生產(chǎn)中，煤礦機(jī)械的性能自動(dòng)化程度及其經(jīng)濟(jì)性等直接影響到生產(chǎn)，也直接影響到煤礦供電、排水、通風(fēng)、提升等的安全運(yùn)行。而煤礦機(jī)械電氣與電子控制系統(tǒng)質(zhì)量的好壞與性能的優(yōu)劣又直接影響到機(jī)械的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性，從而影響施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子控制系統(tǒng)已成為煤礦現(xiàn)代機(jī)械不可缺少的組成部分，同時(shí)也是評(píng)價(jià)現(xiàn)代煤礦機(jī)械技術(shù)水平的一個(gè)重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及對(duì)煤礦機(jī)電產(chǎn)品性能要求的不斷提高，電子控制系統(tǒng)在煤礦機(jī)械中所占的比重越來(lái)越大，其功能將會(huì)越來(lái)越強(qiáng)，應(yīng)用范圍也將越來(lái)越廣，而其復(fù)雜程度也隨之提高，這樣就對(duì)使用與維護(hù)維修這些設(shè)備的煤礦工作人員提出了更高的要求，對(duì)煤礦職工的培訓(xùn)工作和對(duì)煤礦設(shè)備的管理工作也就顯得尤為重要。

煤礦生產(chǎn)施工要求煤礦機(jī)械具有以下性能：堅(jiān)固耐用且維修簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高且節(jié)能降耗，自動(dòng)化程度高且操作簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量好，精度高；性能穩(wěn)定，工作可靠，安全性高，使用壽命長(zhǎng)；具有較好的經(jīng)濟(jì)性，即高的技術(shù)價(jià)格比和低的制造與使用成本；工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，操作員的工作條件好；具有在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，故障自診及自動(dòng)故障報(bào)警功能，能及時(shí)、準(zhǔn)確地指出故障部位，減少停機(jī)維修時(shí)間。

為適應(yīng)煤礦機(jī)械對(duì)性能的要求，僅僅依靠機(jī)械和液壓技術(shù)已顯得力不從心，電子控制技術(shù)的發(fā)展就成了煤礦機(jī)械的必要選擇。機(jī)電一體化是一項(xiàng)新興的技術(shù)，將其引入到煤礦機(jī)械中，必將會(huì)給煤礦機(jī)械帶來(lái)新的技術(shù)變革，使其各種性能實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

二、機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子工程，是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)從20世紀(jì)70年代中期開始在國(guó)外機(jī)械上得到應(yīng)用。20世紀(jì)80年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起，推動(dòng)了機(jī)械制造技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著微型計(jì)算機(jī)及微處理技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在機(jī)械上的應(yīng)用，更是極大地促進(jìn)了煤礦機(jī)電產(chǎn)品的性能，使煤礦機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)飛躍式發(fā)展時(shí)期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在國(guó)外機(jī)械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及，也是我國(guó)發(fā)展的方向，這已成為機(jī)械高性能的體現(xiàn)。目前機(jī)械的電子控制系統(tǒng)主要用以實(shí)現(xiàn)如下功能。

1. 在線監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警及故障自診。即對(duì)煤礦機(jī)械的電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置、制動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，出現(xiàn)故障能自動(dòng)報(bào)警并準(zhǔn)確地指出故障的部位，從而改善操作員的工作條件，提高機(jī)器的工作效率，簡(jiǎn)化設(shè)備維護(hù)檢查工作，降低使用維修費(fèi)用，縮短停機(jī)維修時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。如采煤機(jī)上變頻器就采用PLC控制，可實(shí)現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診。另外煤礦的各種電器設(shè)備也越來(lái)越智能化。

2. 節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)效率。例如井下使用的膠帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)等，使用變頻起動(dòng)、PLC控制系統(tǒng)，節(jié)電量為30%左右，同時(shí)生產(chǎn)效率也大大提高。

3. 自動(dòng)化或半自動(dòng)化程度提高。煤礦機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化控制，可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，并減少因操作者的經(jīng)驗(yàn)不足對(duì)作業(yè)精度的影響。例如，冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設(shè)備，由我國(guó)北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國(guó)MARCO公司合作生產(chǎn)的PM31型液壓支架電液控制系統(tǒng)，就是電子控制，只要在支架操作控制器上輸入程序，支架便會(huì)自動(dòng)連續(xù)動(dòng)作，也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和工作面無(wú)人操作。

4. 其他應(yīng)用。一些國(guó)外生產(chǎn)的輸送機(jī)、采煤機(jī)、綜掘機(jī)等采用了電子控制的自動(dòng)變速器，能夠根據(jù)外負(fù)荷的變化情況自動(dòng)改變傳動(dòng)系的傳動(dòng)比，從而改變功率。這不僅充分利用了電動(dòng)機(jī)功率，大大提高了能耗經(jīng)濟(jì)性，而且也簡(jiǎn)化了操作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了設(shè)備的安全性能，提高作業(yè)人員操作的安全性，目前我國(guó)在綜合機(jī)械化采煤機(jī)上采用電子控制。電子控制可實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，使機(jī)械能在危險(xiǎn)地帶或人無(wú)法接近的地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)，也配備了無(wú)線遙控裝置，可遠(yuǎn)程遙控也可微電腦編程控制。

三、結(jié)論

電子系統(tǒng)的可靠性是煤礦機(jī)械非常重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。由于煤礦機(jī)械一般井下作業(yè)，會(huì)直接受到潮氣、煤塵、通風(fēng)、石塊、地質(zhì)變化等的侵襲，此外還受到采煤震動(dòng)和沖擊以及各種電、磁等的干擾，工作環(huán)境非常惡劣，因此電子控制系統(tǒng)必須滿足井下性能、環(huán)境要求，如能在井下環(huán)境溫度下可靠、穩(wěn)定地工作；抗壓強(qiáng)度高、抗老化能力強(qiáng)，具有較長(zhǎng)的使用壽命；密封性能好，能防止水分和污物的侵入；具有較好的耐沖擊和抗振性能，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，系統(tǒng)能在各種干擾下正常工作等。