煤礦機電一體化的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

呂皋鳴

(寧武能源投資有限責任公司，山西 寧武036000)

1 煤礦機電一體化技術(shù)的內(nèi)涵

一般說，機電一體化是指在原有的機械技術(shù)的基礎(chǔ)之上，再運用先進的計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、微電子技術(shù)和光學技術(shù)等具有時代特征的技術(shù)設(shè)備，使原有的生產(chǎn)模式和生產(chǎn)手段更加地具有科學性。而煤礦機電一體化，就是將機電一體化運用在煤炭行業(yè)中，作為一種新型的技術(shù)來提高原來的機械操作水平，控制了煤礦工作的勞動強度，提高了安全系數(shù)。在進行煤礦開采工作時，用計算機技術(shù)來控制整體操作，并嚴格深入煤礦開采工作的每個環(huán)節(jié)，利用計算機來計算和監(jiān)測煤礦開采工作的進度。

2 煤礦機電一體化的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代化煤礦發(fā)展的需要，對煤礦機械化采煤提出更高的要求，對井下、井上的運輸和提升系統(tǒng)的要求也就越來越高。礦井提升機是一種實現(xiàn)機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。特別是內(nèi)裝式提升機，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動合為一個整體，大大簡化了機械結(jié)構(gòu)，是典型的機電一體化設(shè)備，充分體現(xiàn)了機械—電力電子—計算機—自動控制的綜合體。全數(shù)字化提升機具有可重復性故障尋址、完整的診斷設(shè)施和自診斷功能，以及簡單而快速的通信功能。

應(yīng)提高我國煤礦機電一體化產(chǎn)品的規(guī)范化、標準化、系列化和通用化的程度:以計算機為機電一體化的核心裝置，因為計算機運算和存貯能力非常強，且體積和功耗小，更加適合于工作空間狹小的煤礦機電一體化產(chǎn)品。在設(shè)計煤礦機電一體化產(chǎn)品時，應(yīng)盡可能的選用功能強大的嵌入式計算機，從而保證工作性能更可靠。對于新開發(fā)的煤礦機電一體化產(chǎn)品，應(yīng)具有通信功能。同時，要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊，方便與控制網(wǎng)絡(luò)進行連接通信控制;要對礦用傳感器進行深入研究和開發(fā)，提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命。同時考慮傳感器的數(shù)字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在比較惡劣的工作環(huán)境下進行信號的測量，并保證其測量準確度，具有自校正、自診斷、狀態(tài)識別和自我調(diào)節(jié)等功能;要關(guān)注國內(nèi)外高新技術(shù)的發(fā)展，將那些適于煤礦井下工作環(huán)境的高新技術(shù)用于煤礦機電一體化產(chǎn)品，從而提高煤礦現(xiàn)代化，達到煤礦自動化生產(chǎn)。

3 機電一體化技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用

現(xiàn)代電牽引采煤機是機電一體化技術(shù)在采煤機的一個典型應(yīng)用。與液壓牽引相比，它具有5 大特點。

1)良好的牽引特性?？梢栽诓擅簷C前進時提供牽引力，使其克服阻力移動，也可以在采煤機下滑時進行發(fā)電制動，向電網(wǎng)反饋電能。

2)可用于大傾角煤層。牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，因為它的設(shè)計制動力矩為電動機額定轉(zhuǎn)矩的1.6～2.0 倍。所以電牽引采煤機可用在40°～50°傾角的煤層，而不需要其他防滑裝置。

3)運行可靠，使用壽命長。電牽引和液壓牽引不同，前者除電動機的電刷和整流子有磨損外，其他元件均無磨損。因此工作可靠，故障少，壽命長，維修工作量小。

4)反應(yīng)靈敏，動態(tài)特性好。電控系統(tǒng)能及時調(diào)整各種參數(shù)，防止采煤機超載運行。

5)結(jié)構(gòu)簡單、效率高。電牽引采煤機機械傳動結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕，電能轉(zhuǎn)換為機械能只做一次轉(zhuǎn)換，效率可達99%，而液壓采煤機的效率只有65%～70%左右。

4 煤礦機電一體化的發(fā)展趨勢

4.1 智能化

作為未來礦難救援工作的主力軍，其首先就應(yīng)該擁有智能化系統(tǒng)。智能化系統(tǒng)圍繞微機處理機，結(jié)合大量的軟件和硬件資源，從而實現(xiàn)機器人的職能化控制，保證機器人能夠?qū)崿F(xiàn)多點控制和探測的功能，能夠自行處理一些程序范圍的簡單問題，從而達到其用于礦難救援工作的設(shè)計目的。

4.2 可視化

要實現(xiàn)機器人的可視化功能，就要求我們能夠?qū)C器人的相關(guān)技術(shù)和虛擬成像技術(shù)有機地結(jié)合起來，運用強大的計算機運算能力、圖形處理功能，建立良好的人機交互性能虛擬儀器控制面板，以適應(yīng)煤礦機器人的各種可視化救援和檢測操作。

4.3 網(wǎng)絡(luò)化

為實現(xiàn)機器人救援工作的網(wǎng)絡(luò)化，需要利用總線和虛擬儀器，通過總線進行網(wǎng)絡(luò)化的總體控制，從而確保機器人的綜合功能和運行可靠性。

4.4 綠色化

目前，全球都在提倡綠色環(huán)保。隨著人們環(huán)保意識的增強，對各個企業(yè)的環(huán)保工作越來越重視。因此，煤礦機電一體化技術(shù)應(yīng)以綠色安全無公害為里程碑，優(yōu)化生產(chǎn)模式，在每個環(huán)節(jié)都要將環(huán)保放在首位，實現(xiàn)經(jīng)濟和生態(tài)保護的共同發(fā)展，不能因為眼前利益而忽視了長遠利益。所以實現(xiàn)煤礦機電一體技術(shù)的綠色化，是推動社會發(fā)展的必然結(jié)果。

［1］ 張寧. 機電一體化技術(shù)分析與應(yīng)用［J］. 寧夏機械，2009(2).

［2］ 楊訪明. 機電一體化產(chǎn)品在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］. 科技風，2010(18).

［3］ 山穎. 機電一體化能力體系研究［J］. 黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院學報，2005(1).

［4］ 倪志博. 關(guān)于機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究［J］. 中小企業(yè)管理與科技(上旬刊)，2010(6).

［5］ 程升濤. 機電一體化產(chǎn)品在煤礦行業(yè)中的應(yīng)用［J］. 自動化與儀器儀表，2010(5).