機電一體化在煤礦中應(yīng)用分析

劉長貴

摘要：隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，機電一體化更加具有了時代感和先進性，尤其是進入本世紀以來，各種智能技術(shù)的開發(fā)與利用對于機電一體化來說簡直起到了天翻地覆的作用，他在全方位提高了機電一體化的水準，并且有效地結(jié)合了計算機技術(shù)的利用，使得計算機技術(shù)的應(yīng)用更加全面，更加全方位和有效。本文闡述了我國煤礦機電一體化的現(xiàn)狀與發(fā)達國家的差距以及機電一體化技術(shù)在煤礦行業(yè)的優(yōu)勢，重點對機電一體化技術(shù)在煤礦中的主要應(yīng)用進行了探討分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦;機電一體化;現(xiàn)狀;應(yīng)用分析

一、我國煤礦機電一體化的現(xiàn)狀與發(fā)達國家的差距

雖然我國在機電一體化的進程方面和西方發(fā)達國家差不多，但在具體的技術(shù)和應(yīng)用上卻還是存在著很大的差距，不僅僅在整體的技術(shù)水平和利用范圍上存在著明顯差距，就算在具體的機械設(shè)備上也存在著明顯的落后趨勢，舉例來說，國外現(xiàn)在最流行的一種 SL500 系列采煤機的各種數(shù)據(jù)在我國暫時研制不出來，并且在交流變頻開采技術(shù)等方面也存在著明顯的差距，最大的差距是存在于自動化技術(shù)上，因為智能的自動化技術(shù)是新興起的一種技術(shù)，這種技術(shù)在我國還沒有流行的很廣泛，因此也就存在著很大的差距。

我國的機電一體化起步是比較晚的，這和我國進入工業(yè)時代和計算機時代比較落后有直接關(guān)系，導致了煤礦開采技術(shù)的落后。機電一體化的興起主要得益于電子科技的發(fā)展，人們嘗試著把電子技術(shù)和原有的機械水平相結(jié)合，用以提高原有的機械水平，事實證明這種做法也起到了良好的效果，不僅刺激了機械行業(yè)的發(fā)展也進一步提高了電子技術(shù)的發(fā)展，從而促使我們進入了計算機時代;計算機技術(shù)是機電一體化最重要的一部分，其在機電一體化各個方面的應(yīng)用都起著重要的作用，在更大程度上促進了機電一體化的發(fā)展，使得機電一體化的發(fā)展進入了蓬勃發(fā)展時期。

就我國目前來說，煤礦機電一體化還存在著很明顯的不足也與西方國家存在明顯的差距，但任然取得了很明顯的進步，這在很多方面都得到了體現(xiàn)：MGD150NW采煤機的應(yīng)用是最明顯的一個標志，它不僅大大提高了產(chǎn)量，還增加了安全性;綜合液壓支架的使用不僅僅大量減輕了重力的壓力，也提高了人身設(shè)備安全;鋼絲繩損耗定量檢測系統(tǒng)，這一系統(tǒng)就充分利用了計算機的作用，精確的計算了鋼絲繩的損耗程度，使安全隱患消失于無形;此外，還有很多其他技術(shù)的利用也充分體現(xiàn)了我國煤礦機電一體化的進程，例如提升機交流電控系統(tǒng)、LC煤礦提升機綜合后備保護裝置、ZDC30/30煤礦用斜巷防跑車擋車裝置等。

二、機電一體化技術(shù)在煤礦行業(yè)的優(yōu)勢

1.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。

2.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。

3.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)故障能動報警并準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。

三、機電一體化技術(shù)在煤礦中的主要應(yīng)用

1.機電一體化技術(shù)在采煤機中的使用

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，它具有一下特點：①良好的牽引特性：可以在采煤機前進時提供牽引力，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，而不需要其它防滑裝置。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 a 損外，其它元件均無磨損，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。

2.機電一體化技術(shù)在帶式輸送機中的使用

帶式輸送機由于長距離連續(xù)輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現(xiàn)自動化等特點，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統(tǒng)的主要運輸設(shè)備。因此，成為近幾年來機電一體化技術(shù)的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的CST 可控軟啟動裝置。它是一種專門為平滑起動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設(shè)計的軟驅(qū)動裝置。一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺 CST 驅(qū)動。由于尚未解決動態(tài)分析和在線監(jiān)控技術(shù)以及啟動延遲技術(shù)，我國帶式輸送機的中間驅(qū)動點不能不知過多，一般為 3 點驅(qū)動，這樣就限制了輸送機的單機長度和運量。

3.機電一體化技術(shù)在提升機中的使用

礦井提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設(shè)備，全數(shù)字化交直流提升機。尤其是內(nèi)裝式提升機，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動合為一體，機械結(jié)構(gòu)大大簡化，充分體現(xiàn)了機械 - 電力電子 - 計算機 - 自動控制的綜合體。而全數(shù)字化提升機高度可靠，采用總線方式，大大簡化了電器安裝，此外，硬件配置簡單，互相兼容?！熬盼濉逼陂g，國產(chǎn)數(shù)字化直流提升機已成為煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化提升機，其核心部分 ASCS 是由雙 CPU 構(gòu)成的計算機系統(tǒng)，其性能先進、操作簡便、準確可靠。

4.礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

從多數(shù)煤礦使用監(jiān)控系統(tǒng)的效果來看，還存在一些問題，但是主要問題是傳感器的不足，并且使用過程中，其穩(wěn)定性相對較差，使用壽命不足，一些研究所和使用單位在這方面進行了大量的研究，對一些關(guān)鍵技術(shù)也實施多次再設(shè)計改進措施，但仍然沒有得到預(yù)期的效果，因此這些在實際現(xiàn)場應(yīng)用率不是很高。在國外，由于計算機網(wǎng)絡(luò)軟硬件技術(shù)發(fā)展很快，運行速度和質(zhì)量也在不斷提高，傳輸介質(zhì)由同軸電纜發(fā)展到光纜，信息媒體由字符發(fā)展到聲像，煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)有了很大的發(fā)展，他們的機電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用已有了非常高的水平。

四、結(jié)束語

隨著科技的進步，綜合化采煤設(shè)備也越來越先進了，其正在發(fā)揮著越來越重要的作用，進一步加快了我國煤炭開采的速度。機電一體化的優(yōu)勢作用，使得越來越多的企業(yè)更加重視這種先進的綜合采煤方法的利用，也決定了今后我國采煤技術(shù)方向的發(fā)展。隨著科技的進步和技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代綜合采煤工藝也正在逐步發(fā)展，并且變得越來越先進，越來越實用，越來越受到人們的親睞。

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