煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用探討

王海興

摘 要：文章就對(duì)機(jī)電一體化做了比較簡(jiǎn)單的介紹，然后具體探討了該技術(shù)在提升機(jī)、采煤機(jī)、輸送機(jī)和其他一些設(shè)備中的應(yīng)用，舉出了部分實(shí)例和計(jì)算數(shù)據(jù)，希望能夠?qū)γ旱V生產(chǎn)起到指導(dǎo)作用

關(guān)鍵詞：煤礦生產(chǎn)；機(jī)電一體化技術(shù)；應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)是將多種技術(shù)綜合在一起運(yùn)用的一種復(fù)合技術(shù)，其中主要包括的技術(shù)有機(jī)械技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和信息處理的技術(shù)。煤礦的生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，它首先要將煤炭從底層深處進(jìn)行采掘，然后再運(yùn)送到地面，這需要處理數(shù)百甚至數(shù)千萬(wàn)噸的煤炭，所以需要?jiǎng)佑么罅康臋C(jī)電設(shè)備。而這時(shí)機(jī)電一體化的產(chǎn)煤設(shè)備就是很好的選擇，能夠讓設(shè)備發(fā)揮更大的作用，完美地將機(jī)械和電子技術(shù)融合在一起，從而大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。煤礦生產(chǎn)中，機(jī)電一體化的具體應(yīng)用有：

1 機(jī)電一體化技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

1.1 礦井提升機(jī)電一體化概括

煤礦提升機(jī)可以說(shuō)是機(jī)電一體化及自動(dòng)化水平最高的設(shè)備，它是一種直流提升機(jī)，依靠的是數(shù)字化的發(fā)展。尤其是內(nèi)裝式的提升機(jī)，它將滾筒和驅(qū)動(dòng)融合在了一起，使其結(jié)構(gòu)大大的簡(jiǎn)化了，它所體現(xiàn)的流程是機(jī)械-電子電力-計(jì)算機(jī)-自動(dòng)控制。并且就數(shù)字化提升機(jī)來(lái)說(shuō)，其高度可靠，總線的方式又使得安裝得到了簡(jiǎn)化。除此以外，硬件的配置比較簡(jiǎn)單，能夠互相兼容。

1.2 機(jī)電一體化技術(shù)在提升設(shè)備上的實(shí)例分析

a.設(shè)計(jì)依據(jù)

b.提升容器的選擇：

其中：H：提升的高度，雙箕斗提升H=Hs+Hx+Hz=370+18+18=406m

式中：Hs：礦井的深度，Hs=370m；Hz：裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高度之差。Hz=18m；Hx：卸載水平與井口的高度之差（卸載高度）箕斗提升Hx=18m

估算經(jīng)濟(jì)提升的時(shí)間：

式中：a：為提升的加速度，對(duì)于箕斗， a取0.8m/s2

u：為容器爬行階段的附加時(shí)間， u取10s

θ：每次提升結(jié)束后的提升時(shí)間，可暫取10s

因此：

式中：An：為礦井年產(chǎn)量，An=60萬(wàn)噸；af：提升富裕系數(shù)，af取1.3；C： 提升不均勻系數(shù)， C=1.15；t：日工作小時(shí)數(shù)， t取14小時(shí)；b： 年工作日（一般取300天）；

d 確定提升容器：

根據(jù)上面所計(jì)算的一次提升量，選擇JL-6型立井單繩箕斗

JL-6的技術(shù)參數(shù)如下：

箕斗的實(shí)際裝載量Q=6.6γ=6.6*0.92=6.07t

則完成任務(wù)所需要的最大提升循環(huán)時(shí)間T1x

從而可以估算出完成生產(chǎn)任務(wù)所需提升速度的最小值

=5.835m/s

2 機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

電牽引采煤機(jī)是采煤機(jī)中機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用的一個(gè)典型的應(yīng)用，其特點(diǎn)是：

2.1 它有良好的牽引特性。采煤機(jī)前進(jìn)的過(guò)程中，電牽引采煤機(jī)能夠?yàn)槠涮峁┣斑M(jìn)的牽引力，這樣采煤機(jī)就能夠克服其前進(jìn)的阻力進(jìn)行運(yùn)作。另外，在采煤機(jī)下滑的時(shí)候有可以進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)。

2.2 運(yùn)行比較可靠，使用的壽命較長(zhǎng)。在其使用的過(guò)程中，將只有電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子會(huì)受到磨損，磨損的面積較小，所以在修復(fù)的過(guò)程中，就會(huì)比較的簡(jiǎn)單和方便。

2.3 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率高。電牽引的采煤機(jī)與其他采煤機(jī)相比，其設(shè)備簡(jiǎn)單、尺寸較小、質(zhì)量較輕。并且是利用電能來(lái)進(jìn)行運(yùn)作的，而電能的轉(zhuǎn)換是比較方便與快捷的，所以就在一定程度上提高了它的工作效率。

2.4 可以運(yùn)用于大傾角的煤層。這種采煤機(jī)本身就具有防止機(jī)器停機(jī)時(shí)下滑的制動(dòng)器，所以就沒(méi)有必要再做防滑裝置的添加，就減少了不必要的麻煩。

2.5 反應(yīng)速度快，動(dòng)態(tài)特性好。能夠及時(shí)對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

1991年煤炭總院上海分院和波蘭額馬克公司合作，研制出了我國(guó)第一臺(tái)采用交流變頻調(diào)速M(fèi)G344-PWD型薄煤層強(qiáng)力爬底板電牽引采煤機(jī)。再之后，經(jīng)過(guò)了將近20年的研制和開(kāi)發(fā)，我國(guó)的電牽引采煤機(jī)發(fā)展的更加成熟了，從而推動(dòng)了煤礦生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

帶式輸送機(jī)輸送量大、運(yùn)行可靠、效率高、適用于長(zhǎng)距離的運(yùn)輸且實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，是我國(guó)煤礦井下原煤輸送系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備。所以，近幾年來(lái)它已經(jīng)成為了研究的重點(diǎn)。目前所主要采用的是機(jī)、電、液一體化的CST可控軟啟動(dòng)裝置。一條皮帶運(yùn)輸機(jī)可以由一臺(tái)或幾臺(tái)CST驅(qū)動(dòng)，我國(guó)帶式輸送機(jī)的中間一般只有三點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，這樣就一定程度上限制了輸送的長(zhǎng)度和數(shù)量。此外，輸送機(jī)的監(jiān)控設(shè)備不多，靈敏度較低，壽命不長(zhǎng)，總的來(lái)說(shuō)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比是有很大的差距的。

4 其他煤礦機(jī)電一體化裝置

液壓支架實(shí)現(xiàn)電液控制的方向進(jìn)行發(fā)展的，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)和液壓控制較好地進(jìn)行了結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了雙向鄰架或成組自動(dòng)移駕，這樣也就避免了對(duì)支架和頂板產(chǎn)生沖擊載荷。

對(duì)于煤礦供電來(lái)說(shuō)，首先其質(zhì)量要高，要有可靠的供電，同時(shí)還要能夠滿足大功率的設(shè)備。所以說(shuō)應(yīng)當(dāng)對(duì)節(jié)能型的產(chǎn)品進(jìn)行推廣。對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)柜我們應(yīng)當(dāng)采用真空開(kāi)關(guān)，其維護(hù)量小而使用的壽命又長(zhǎng)。所以要想辦法提高功率因數(shù)，減少供電系統(tǒng)無(wú)功電流，減少無(wú)功功率的損耗，我們需要采用的就是集中補(bǔ)償與就地補(bǔ)償相結(jié)合的辦法。

5 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)自制的煤礦機(jī)電一體化設(shè)備，體積相對(duì)較小、在操作和維護(hù)上顯得方便、性能比較齊全，它有著智能化、程序化和信息化的特點(diǎn)。這些設(shè)備在煤礦的生產(chǎn)中被廣泛的運(yùn)用，其發(fā)揮的作用也是較大的，一方面可以降低開(kāi)采的難度，使操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度降低，另一方面來(lái)說(shuō)極大的提高了生產(chǎn)的效率和水平，能夠創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是存在一定的差距的。對(duì)于未來(lái)的發(fā)展，要開(kāi)發(fā)以微處理器和微機(jī)為基礎(chǔ)的礦井設(shè)備工礦和健康監(jiān)測(cè)以及微處理器、計(jì)算機(jī)和專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用等等，需要注意的是仍然要著重進(jìn)行對(duì)煤礦機(jī)器的研究。

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