機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

王霞

冀中能源股份公司顯德汪礦，河北 邢臺 054000

引言

在我國，煤炭消耗占全國一次性能源消耗的60%以上，據(jù)著一次性能源消耗的第一位，且炭消費(fèi)總量在未來相當(dāng)長時(shí)期都將保持在較高水平。近年來，大批先進(jìn)配套的設(shè)備被運(yùn)用大煤炭的開采中，不僅提高了煤炭的開采效率，也極大地降低了安全事故的發(fā)生，煤礦開采的模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槊旱V機(jī)電一體化模式[1]。煤礦機(jī)電一體化指的是將多門現(xiàn)代科技技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，并運(yùn)用到實(shí)際的煤礦開菜、挖掘工作中。了解機(jī)電一體化給煤礦產(chǎn)業(yè)帶來的好處，分析煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在未來的發(fā)展前景，不僅能增加企業(yè)的收益，而且會(huì)帶動(dòng)整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 機(jī)電一體化技術(shù)介紹

機(jī)電一體化的外文名詞是Mechantronics，起源于日本，是日本人創(chuàng)造的英文名詞，是由機(jī)械學(xué)“ mechanics”與電子學(xué)“ electronics”結(jié)合而成的拼綴詞，意思為機(jī)械電子學(xué)，在我國則稱之為機(jī)電一體化[2]。目前，國內(nèi)外對機(jī)電一體化的涵義有各種各樣的認(rèn)識，其各自的出發(fā)點(diǎn)和著眼點(diǎn)不盡相同，再加上機(jī)電一體化本身的涵義還在隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷被賦予新的內(nèi)容。特別是21世紀(jì)以來，面對市場競爭日趨激烈,消費(fèi)觀念不斷變化,人們對機(jī)電一體化產(chǎn)品的輸出柔性、工作性能及可靠性等方面提出了越來越高的要求。機(jī)電一體化技術(shù)已成為一門新興的多學(xué)科交叉技術(shù)，它是集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、接口技術(shù)、軟件編程技術(shù)等的綜合技術(shù)[3]。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用

近年來，我國煤炭行業(yè)煤炭產(chǎn)量逐年增加，對設(shè)備要求越來越高。機(jī)電一體化的發(fā)展和進(jìn)步促進(jìn)了其它技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，尤其是對煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的沖擊。應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展煤礦機(jī)電產(chǎn)品，大大改善了煤礦生產(chǎn)的工作環(huán)境、勞動(dòng)強(qiáng)度及安全系數(shù)，是實(shí)現(xiàn)高效、安全、機(jī)械化采煤和煤礦機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要途徑[4]。

1.1 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)中的應(yīng)用

掘進(jìn)作為煤礦開采的基礎(chǔ)工作，掘進(jìn)的效率影響采煤的效率，為此在現(xiàn)代化礦井中將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于掘進(jìn)中是必然的。掘進(jìn)機(jī)是目前大多數(shù)煤礦廣泛使用的掘進(jìn)機(jī)械，其電氣部分普遍采用了由礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開關(guān)箱、操作箱、壓扣控制按鈕、照明燈、三相異步電動(dòng)機(jī)等組成的掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)，與液壓系統(tǒng)配合操作可實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各種生產(chǎn)作業(yè)。

1.2 機(jī)電一體化技術(shù)在綜合機(jī)械化采煤中的應(yīng)用

采煤工作面上電牽引采煤機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采中的一個(gè)成功應(yīng)用。近年來，我國電牽引采煤機(jī)的研發(fā)取得較大進(jìn)展，在消化吸收國外引進(jìn)采煤機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行二次開發(fā)，擁有了許多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的換代產(chǎn)品。電牽引采煤機(jī)與液壓牽引式采煤機(jī)相比，具有良好的動(dòng)能、牽引特性，使其克服阻力移動(dòng)，也可以在采煤機(jī)下滑時(shí)進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，向電網(wǎng)反饋電能。同時(shí)其具有操作方便、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。

1.3 機(jī)電一體化技術(shù)在煤炭裝載中的應(yīng)用

高產(chǎn)高效生產(chǎn)同時(shí)要求具有快速便捷的裝載系統(tǒng)。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于煤炭裝載過程中，不僅解放了勞動(dòng)力，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且保證了礦井的安全高效生產(chǎn)。

1.4 機(jī)電一體化技術(shù)在礦井提升、運(yùn)輸設(shè)備的應(yīng)用

礦井提升機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化較好的礦山大型設(shè)備，全數(shù)字化，交、直流提升機(jī)。特別是內(nèi)裝式提升機(jī)，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動(dòng)合為一個(gè)整體，大大簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，充分體現(xiàn)了機(jī)械－電力電子－計(jì)算機(jī)－自動(dòng)控制的綜合體。而全數(shù)字化提升機(jī)高度可靠，采用總線方式，大大簡化了電器安裝，具有硬件配置簡單、互相兼容等特點(diǎn)。

目前現(xiàn)代化綜合機(jī)械化采煤主要以皮帶式輸送為主，這種帶式傳輸機(jī)具有遠(yuǎn)距離連續(xù)輸送、大輸送量、運(yùn)行安全可靠、效率高和容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的特點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的隨時(shí)監(jiān)控下，能夠?qū)崿F(xiàn)自我診斷和自我保護(hù)的功能。雖然在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化方面還有所欠缺，但是在應(yīng)用過程中已經(jīng)得到了長足的發(fā)展和進(jìn)步。

1.5 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦安全監(jiān)控中的應(yīng)用

煤礦安全生產(chǎn)是目前礦井重大任務(wù)之重中之重，監(jiān)控安全生產(chǎn)系統(tǒng)就是煤礦機(jī)電一體化的一個(gè)重要運(yùn)用。隨著安全作業(yè)意識的不斷提高，安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦作業(yè)中得到了廣泛的推廣。我國自主研發(fā)了一系列的監(jiān)控系統(tǒng)，其中比較著名的是JK90和JK59系統(tǒng)。實(shí)踐證明，安全監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦開采過程中起到了很大的作用。

3 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)以其特有的高效、安全、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛的運(yùn)用，不僅減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且極大地提高了煤礦的生產(chǎn)水平和能力，給煤礦產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前，我國自行設(shè)計(jì)制造的煤礦機(jī)電一體化設(shè)備具有智能化、程序化和信息化的特點(diǎn)，以及設(shè)備操作、維護(hù)簡便、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。然而，我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)起步較晚，不論從技術(shù)方面，還是從設(shè)備方面和國外都有很大的差距。

煤礦機(jī)電一體化未來的發(fā)展趨勢應(yīng)該是研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心裝置，以煤礦開采技術(shù)及配套裝備為主，同時(shí)開發(fā)計(jì)算機(jī)能，以適應(yīng)綜合自動(dòng)化的需要。計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為信息化時(shí)代的標(biāo)志，未來科技發(fā)展的方向必然緊緊圍繞著計(jì)算機(jī)發(fā)展，因此將計(jì)算機(jī)技術(shù)和煤礦產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合起來，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤礦機(jī)電一體設(shè)備將是未來發(fā)展的必然[5]。為保證礦井安全生產(chǎn)煤礦，機(jī)器人仍然是煤礦機(jī)電一體化技術(shù)今后研究的重點(diǎn)，器人具備智能化，更適合礦井工作，從而極大的降低煤礦行業(yè)中的安全風(fēng)險(xiǎn)。新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品的使用將會(huì)大大改善煤礦生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度、工作環(huán)境及安全系數(shù)，同時(shí)在降低能耗、保證安全生產(chǎn)方面也將實(shí)現(xiàn)其特定的價(jià)值。

4 結(jié)語

煤炭開采在我國的煤炭事業(yè)中占有重要地位，將機(jī)電一體化引入煤礦的開采中是勢在必行的，也是發(fā)展所必需的。先進(jìn)煤礦機(jī)電一體化設(shè)備的高智能化、程序化、信息化的特點(diǎn)，以及體積小、操作、維護(hù)方便、保護(hù)齊全、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，使得這些機(jī)電設(shè)備在煤炭生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。作為煤礦企業(yè)信息化建設(shè)的重要支撐技術(shù)，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在掘、采、裝載、運(yùn)輸、監(jiān)控等方面的應(yīng)用和推廣，大力地推動(dòng)我國煤礦綜合生產(chǎn)力，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)安全、高效、潔凈、機(jī)械現(xiàn)代化、高科技煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]機(jī)電一體化實(shí)用手冊[ M ]. 北京， 2007,(1) .

[2]張旭. 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用探究[J]. 中小企業(yè)管理與科技，2010.16.

[3]張念超. 我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀淺析[J]. 學(xué)術(shù)探討,2008(3)：97.

[4]孫長春.煤礦機(jī)電一體化技術(shù)研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代礦業(yè),2009(4):11-14.

[5]米軍學(xué). 淺談煤炭機(jī)電一體化技術(shù)在我國的應(yīng)用[J]. 實(shí)用科技,2008（5）：246.