煤礦機械機電一體化應(yīng)用現(xiàn)狀

張立濤

（肥城礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山東 肥城271608）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對煤礦機械的性能要求也在不斷提高，電子（微電腦）控制裝置在煤礦機械上的應(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)化。為幫助煤礦機械使用人員、維修人員、管理人員對煤礦機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和掌握，下面就這些做一下介紹與淺述。

煤礦生產(chǎn)中，煤礦機械的性能自動化程度及其經(jīng)濟性等可以說直接影響到生產(chǎn)，也直接影響到煤礦供電、 排水、通風(fēng)、提升等的安全運行。而煤礦機械電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量的好壞與性能的優(yōu)劣又直接影響到機械的動力性、經(jīng)濟性、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（微電腦）控制系統(tǒng)已成為煤礦現(xiàn)代機械不可缺少的組成部分，同時也是評價煤礦現(xiàn)代機械技術(shù)水平的一個重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及對煤礦機電產(chǎn)品性能要求不斷提高，電子（微電腦）控制系統(tǒng)在煤礦機械中所占的比重越來越大，其功能將會越來越強，應(yīng)用范圍也將越來越廣，而其復(fù)雜程度也隨之提高，這樣就對使用與維修維護(hù)這些設(shè)備的煤礦工作人員提出了更高的要求，對煤礦職工的培訓(xùn)工作和對煤礦設(shè)備的管理工作也顯得尤為重要。

為適應(yīng)煤礦機械對性能的要求，僅僅依靠機械和液壓技術(shù)已顯得力不從心。電子（微電腦）控制技術(shù)的發(fā)展就成了煤礦機械的必要選擇。機電一體化是一項新興的技術(shù)，將其引入到煤礦機械中，必將會給煤礦機械帶來了新的技術(shù)變革，使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。

機電一體化又稱機械電子工程學(xué)，是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、機械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨立的交叉學(xué)科。機電一體化技術(shù)從20 世紀(jì)70 年代中期開始在國外機械上得到應(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，推動了機械制造技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著微型計算機及微處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在機械上的應(yīng)用，極大促進(jìn)了煤礦機電產(chǎn)品的性能，使煤礦機械進(jìn)入了一個飛躍的發(fā)展時期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在國外機械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及，在我國也是發(fā)展的方向，已成為機械高性能的體現(xiàn)。

目前機械的電子（微電腦）控制系統(tǒng)主要用以實現(xiàn)如下功能：

1）在線監(jiān)控、自動報警及故障自診

即對煤礦機械的電動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運行狀態(tài)監(jiān)控，出現(xiàn)故障能自動報警并準(zhǔn)確地指出故障的部位，從而改善操作員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設(shè)備維護(hù)檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設(shè)備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC 控制，可實現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診，還有煤礦用各種電器設(shè)備也越來越智能化。

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、通風(fēng)機、提升機等，使用變頻起動、PLC 控制系統(tǒng)，節(jié)電量就為30%左右，同時生產(chǎn)效率也大大提高了。

3）自動化或半自動化程度的提高

煤礦機械實現(xiàn)自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，并減少因操作者的經(jīng)驗不足，對作業(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，由我國北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國MARCO 公司合作生產(chǎn)的PM31 型液壓支架電液控制系統(tǒng)，就是微電腦控制，只要在支架操作控制器上輸入程序，支架使會自動連續(xù)動作，也可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和工作面無人操作。

4）其他應(yīng)用

一些國外生產(chǎn)的輸送機、采煤機、綜掘機等采用了電子（微電腦）控制的自動變速器，能夠根據(jù)外負(fù)荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比，從而改變功率，這不僅充分利用了電動機功率，大大提高了能耗經(jīng)濟性，而且也簡化了操作，降低了勞動強度，提高了設(shè)備的安全性能，提高作業(yè)人員操作的安全性。目前我國在綜合機械化采煤機上采用電子（微電腦）控制，可實現(xiàn)無人操作，使機械能在危險地帶或人無法接近的地點進(jìn)行作業(yè)，也配備了無線遙控裝置，可遠(yuǎn)程遙控也可微電腦編程控制。電子（微電腦）系統(tǒng)的可靠性是煤礦機械非常重要的一項性能指標(biāo)。由于煤礦機械一般井下作業(yè)，其直接受到潮氣、煤塵、通風(fēng)、石塊、地質(zhì)變化等的侵襲，此外還受到采煤振動和沖擊以及各種電、磁等的干擾，工作環(huán)境非常惡劣，因此電子（微電腦）控制系統(tǒng)必須滿足井下性能環(huán)境要求，能在井下環(huán)境溫度下可靠、穩(wěn)定地工作；抗壓強度高、抗老化，具有較長的使用壽命；密封性能好，能防止水分和污物的侵入；較好耐沖擊和抗振性能；較強的抗干擾能力，系統(tǒng)能在各種干擾下可靠地工作。

［1］高秀毓.機電控制工程[M].北京：人民大學(xué)出版社,2011.

［2］劉京.現(xiàn)代機械機床設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2011.