淺談機電一體化技術在煤礦生產(chǎn)中的重要意義及應用

張維東

【摘 要】現(xiàn)代領域的機電一體化是集傳統(tǒng)機械與微電子技術、智能技術于一體的綜合技術。煤礦領域運用機電一體化進行設備升級與改良，對促進煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率和擴大國家煤礦生產(chǎn)規(guī)模具有十分重要的意義。煤礦機電一體化主要體現(xiàn)在采煤機、提升機和輸送機等主體設備中，并在日后的發(fā)展中逐步發(fā)揮其作用和影響。

【關鍵詞】煤礦 機電一體化 采煤機 提升機 輸送機

1前言

煤炭行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎，隨著煤礦規(guī)模的逐漸擴大，以及煤炭行業(yè)的不斷發(fā)展，國家及相關部門逐步對工業(yè)結構進行調整與結構優(yōu)化，通過改造現(xiàn)有煤礦、關閉和淘汰生產(chǎn)能力落后的小煤礦，加快大型煤炭基地和現(xiàn)代化大型煤礦的建設。我國煤炭資源總量約5.57萬億噸，煤炭資源總量居世界第一。鑒于我國“多煤、貧油、少天然氣”的特點或劣勢條件，在相當長的一段時期內，國內能源結構仍將以煤炭為主，煤炭產(chǎn)業(yè)仍然是基礎產(chǎn)業(yè)中的龍頭，占據(jù)舉足輕重的地位。進入21世紀，我國煤炭工業(yè)快速發(fā)展，煤炭的年產(chǎn)量及銷售量均逐年遞增，煤炭已超過全國一次性能源消費總量的一半以上。近年來，煤炭生產(chǎn)的水平明顯提高，煤礦產(chǎn)業(yè)結構調整也取得了重大的進展，一些企業(yè)開始實施跨地區(qū)、跨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)合，煤、電、化、路、港、航產(chǎn)業(yè)鏈開始形成規(guī)?；?，促進了煤炭開采技術裝備的升級改良。目前，我國煤炭工業(yè)已具備了設計、施工、裝備及管理千萬噸露天煤礦和大中型礦井的能力，一些大中型煤礦已經(jīng)大量使用現(xiàn)代化綜采設備、綜掘設備和大型高效露天剝、采、運、支成套設備。但是，我國煤炭開采技術裝備的總體水平仍然很低，煤炭生產(chǎn)技術裝備仍處于機械化、部分機械化和手工作業(yè)并存的多層次結構，全國煤礦非機械化采煤比例較大，大中型國有重點煤礦設備嚴重老化，而小型礦井的生產(chǎn)技術裝備水平又極低，造成了煤礦工藝的整體落后。為此，只有大幅提高大中型煤礦產(chǎn)量，才能在保障煤炭穩(wěn)定供應的前提條件下，完成煤炭生產(chǎn)結構優(yōu)化調整。

2煤礦機電一體化的內涵及意義

機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用，機電一體化技術獲得飛速的發(fā)展和革新，現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設備基本上都為機電一體化產(chǎn)品，而且融合了智能化技術，增加其功能性。通常來說，機電一體化由五大要素構成：結構組成要素，動力組成要素，運動組成要素，感知組成要素，職能組成要素，這五大要素相輔相成，有機結合。與此同時，構成機電一體化的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則，這樣就構成了一個系統(tǒng)性的現(xiàn)代機電一體化組合。

煤礦作業(yè)的基本目標是提高礦井作業(yè)效率，因此煤礦機電一體化對于提高礦井作業(yè)效率、改善作業(yè)環(huán)境等具有重要的意義。具體而言：第一，煤礦機電一體化能夠提高勞動效率。機電一體化產(chǎn)品的應用，改變了傳統(tǒng)落后的生產(chǎn)方式，大量新型自動化電子設備的使用徹底轉變了煤礦的作業(yè)模式，明顯降低了勞動強度，極大地提高了勞動效率。第二，煤礦機電一體化能夠提高勞動安全保障。采用機電一體化設備進行煤炭的采掘、運輸、提升等，不僅可以使礦工從繁重的體力勞動中解脫出來，還能降低發(fā)生事故和危險的概率，防止工傷和職業(yè)病的發(fā)生，確保礦工的生命安全。第三，煤礦機電一體化有利于增加經(jīng)濟效益。煤礦機電一體化技術的運用，不僅提高了煤炭的產(chǎn)量，增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益，同樣使礦工的勞動收入有所提高，改善礦工的生活質量。

3機電一體化技術在煤礦生產(chǎn)中的應用

煤礦機電一體化主要體現(xiàn)在采煤機、煤礦提升機和煤礦帶式輸送機等主體設備中。

3.1機電一體化技術在采煤機中的應用

電牽引采煤機是機電一體化技術在采煤機的一個典型應用。電牽引采煤機的優(yōu)良牽引特性是許多液壓牽引采煤機無法做到的，而且還能夠在采煤機下滑時進行發(fā)電制動，廣泛應用于大傾角煤層的開采作業(yè)。電牽引采煤機的機械傳動結構簡單輕便，僅需要一次電能與機械能之間的轉換，即可獲得高達99%的轉化效率，這比傳統(tǒng)液壓采煤機的70%的轉換效率大大提高。牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，因此適用于40°～50°傾角的煤層，且不需要其它防滑裝置，具有運行可靠、壽命長等優(yōu)點。

3.2機電一體化技術在煤礦提升機中的應用

目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設備是礦井提升機，基本上均為全數(shù)字化交直流提升機。尤其是內裝式提升機，在結構上將滾筒和驅動合二為一，這種設計大大簡化了機械結構，充分體現(xiàn)了機電一體化設計的綜合優(yōu)勢。而且，全數(shù)字化提升機的運行過程高度可靠，采用總線方式，大大簡化電器安裝。此外，其硬件配置相對簡單，具有互相兼容的優(yōu)點。我國已成功研制成出具有自主知識產(chǎn)權的全數(shù)字化提升機，其性能先進、操作簡便、準確可靠。

3.3機電一體化技術在煤礦帶式輸送機中的應用

帶式輸送機是我國煤礦井下輸送系統(tǒng)的主要運輸設備，現(xiàn)代帶式輸送機具有距離長、輸送量大、運行可靠、效率高、連續(xù)作業(yè)及易于實現(xiàn)自動化等特點。因此，近幾年來帶式輸送機已成為機電一體化技術的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置，它是一種專門為煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設計的軟驅動裝置，采取這種技術，一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動。

機電一體化技術是企業(yè)信息化的重要支撐技術，目前已經(jīng)成為礦山綜合自動化的基礎，在煤礦采、掘、運裝備的應用和推廣，極大地提升了我國煤礦生產(chǎn)的綜合實力，為實現(xiàn)高效、安全、潔凈、結構優(yōu)化的煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實的基礎。

4結語

礦山機械企業(yè)要抓住目前我國產(chǎn)業(yè)結構調整和企業(yè)深化改革之機，在國家政策的指導下加快自身礦山機械企業(yè)改組、聯(lián)合、兼并、破產(chǎn)、重組和股份制改革的步伐，組建以礦山機電一體化制造企業(yè)為主體，具備自主研發(fā)與轉化能力的高科研水平的企業(yè)實體，為我國煤炭工業(yè)的發(fā)展做出積極貢獻。

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