煤礦電氣自動化特點與應(yīng)用

魏成崗

摘要：眾所周知，煤礦企業(yè)的工作環(huán)境一般都十分復(fù)雜惡劣，尤其是煤井，有關(guān)的機械設(shè)備也比較多，更糟糕的是我國機械設(shè)備自動化的水平又比較落后，因此，加快煤礦設(shè)備電氣自動化技術(shù)的發(fā)展腳步是目前煤礦企業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)。本文介紹了電氣自動化技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用特點，分析了電氣自動化在采煤中的應(yīng)用情況，對實現(xiàn)現(xiàn)代化煤礦長遠發(fā)展具有重大研究意義。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；煤礦；安全；生產(chǎn)效率

電氣自動化技術(shù)是推動現(xiàn)代社會飛速進步的核心科學(xué)結(jié)晶，是企業(yè)快速生產(chǎn)工業(yè)化的先決條件。在目前大部分的工礦企業(yè)中，機械設(shè)備的電氣自動化水平得到了大幅的提高，逐步進入了綜合電氣自動化大發(fā)展的新時代，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用對于企業(yè)的快速生產(chǎn)起到了巨大的作用。目前自動化技術(shù)所涉及到的操控精密程度以及智能化程度逐步提升，自動化技術(shù)已經(jīng)更加地向知識密集化、功能多樣化方向和集成化方向靠攏?，F(xiàn)代控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)這四種自動化技術(shù)是目前電氣自動化技術(shù)的最重要的幾個核心技術(shù)，而煤礦生產(chǎn)企業(yè)在針對電氣自動化技術(shù)應(yīng)用的方面也不能脫離以上幾種核心技術(shù)的支持和幫助。煤礦企業(yè)由于其特殊的工作環(huán)境和條件，需要依賴自動化技術(shù)的成熟應(yīng)用，而其未來的發(fā)展更是不能缺少自動化技術(shù)的涉入。

一、我國煤礦生產(chǎn)電氣自動化應(yīng)用的特點

我國的煤炭儲量十分巨大，是我國主要的能源資源之一。作為一個比較特殊的行業(yè)，它具有很多的特點：煤炭作為一種不可再生能源資源，其勘探和開采的過程是一項龐大而復(fù)雜的工程，而這個巨大工程中的每個環(huán)節(jié)都需要自動化設(shè)備發(fā)揮其巨大的作用。其中在井下的綜合開采設(shè)備就包括采煤機、刮板運輸機、液壓支架和帶式輸送機等，全自動刨煤設(shè)備主要包括刨煤機、刮板輸送機、薄煤層液壓支架等。這些優(yōu)秀的自動化設(shè)備的應(yīng)用不僅可以充分地采掘豐富的煤炭資源，同時極大地提升了整個礦井的生產(chǎn)能力，也極大地改善了煤礦的安全生產(chǎn)條件。而將煤資源運送的過程中同樣不能缺少電氣自動化設(shè)備的幫助，后續(xù)的煤炭洗選過程中自動化技術(shù)的應(yīng)用更能極高地提升煤炭的利用率和價值，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更大的價值。

二、電氣自動化在采煤中的應(yīng)用

（一）通風(fēng)系統(tǒng)

由于礦井生產(chǎn)條件遠遜于地面生產(chǎn)條件，且通風(fēng)條件極為惡劣，因此進行自動化系統(tǒng)改造與設(shè)計對于改善煤礦生產(chǎn)環(huán)境來說是十分必要的。一般來說，綜合運用以太環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、光纖傳輸、多機備用技術(shù)等多項自動化技術(shù)可以極大提高通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性與安全性，而VC++和組態(tài)控制軟件是通風(fēng)自動化系統(tǒng)中主控軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的精準控制。電氣自動化技術(shù)在通風(fēng)系統(tǒng)中具備以下功能：現(xiàn)場的手動操作、半自動和全自動的控制、遙感、遙測、遙控功能、故障記憶功能、數(shù)據(jù)顯示功能、冗余功能、現(xiàn)場越線報警功能、擴展功能等。

（二）排水系統(tǒng)

電氣自動化技術(shù)在排水系統(tǒng)中的主要作用有：（一）無人操作環(huán)境下，電氣自動化技術(shù)能夠控制排水系統(tǒng)中水泵的開停時間及工作量，并且能夠通過自動操控其他機械設(shè)備，因此能提高整個排水系統(tǒng)的工作效率并減少能耗損失；（二）具備負壓、過載、超溫、軸溫、泄露等保護功能，因而能夠保障排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少維修率；（三）通過自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)⒈梅抗ぷ鲗崟r數(shù)據(jù)傳達至相應(yīng)指揮中心，并記錄排水系統(tǒng)運行狀況，指揮中心根據(jù)系統(tǒng)反饋的信息與設(shè)備工況做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)指令，以實現(xiàn)排水系統(tǒng)的遠程控制；（四）結(jié)合地面遠程控制、手動控制和本地自動控制3種控制方式，保證排水系統(tǒng)的可靠性；（五）嵌入控制功能能夠根據(jù)系統(tǒng)反饋的具體工況提供建議性的管理決策，因此能夠保證排水系統(tǒng)的智能控制水平。

（三）供電系統(tǒng)

煤礦供電系統(tǒng)的自動化包括了綜合保護器、地面集控中心、監(jiān)控分站、傳輸通道4個部分。其中，綜合保護器的作用主要是用于供電線路和高壓配電裝置的測控和保護。其具體的功能包括遙測，即對電流、電壓、有功、無功和功率因素進行測量；遙信，即判斷斷路器和各種保護動作信號的位置；遙控，即對分、合閘的遠程控制，修改定值和投退保護；遙脈，即與電度表之間遠程通信的實現(xiàn)和遠程集中抄表的完成。監(jiān)控分站作為供電管理系統(tǒng)中間的環(huán)節(jié)，能夠起到連接作用，對現(xiàn)場的設(shè)備信息進行集成并加以轉(zhuǎn)換，使其成為協(xié)議統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。通過監(jiān)控分站，能夠?qū)崿F(xiàn)綜合保護器和地面分站之間的數(shù)據(jù)控制和通信。傳輸通道是通過冗余千兆以太環(huán)網(wǎng)將監(jiān)控中心和各個變配電所連接起來，具有實時反映系統(tǒng)運行工況、提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和抗干擾的能力、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的性能等特點。地面集控中心具備了實時的監(jiān)控和監(jiān)測功能、曲線和報表功能、數(shù)據(jù)分析和錄波等功能。

（四）采煤機械的改良

改良現(xiàn)有采煤機械是電氣自動化技術(shù)的功能應(yīng)用之一。采煤機由中厚煤層的采煤機發(fā)展到大功率、薄煤層、高強率的滾筒式采煤機，從無鏈液壓牽引、有鏈牽引的牽引方式發(fā)展到變頻調(diào)速和電磁滑差的無鏈電牽引方式。液壓支架的高度從薄煤層和中厚煤層發(fā)展到厚煤層，支架的形式由掩護式逐漸發(fā)展成為兩柱式高位放頂煤、四柱支撐低位放頂煤、兩柱掩護地位放頂煤等多種液壓支架形式。這些煤礦技術(shù)的發(fā)展，都離不開電氣自動化的發(fā)展。其中液壓支架電液控制系統(tǒng)在德國、美國、澳大利亞等煤炭生產(chǎn)技術(shù)較為發(fā)達的國家已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用，液壓支架電液控制系統(tǒng)將是煤礦綜采工作面實現(xiàn)高產(chǎn)高效的關(guān)鍵的技術(shù)，將在煤礦的開采中發(fā)揮重要的作用。

（五）采煤過程的人性化

煤礦運用采煤機進行采煤的工作進程，一般來說，都是從厚煤層和中厚煤層開始采起，逐漸向薄煤層中開采過去。在開采過程中，薄煤層的開采一直都是煤礦中開采難度較高的煤層，然而薄煤層中的煤炭產(chǎn)量所占煤田總的可開采儲量的比例較大，因此，如何做好薄煤層的開采工作，是當(dāng)前煤礦企業(yè)的煤炭開采工作的重點之一。而電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，能夠進行采煤機采煤工作時的遠程監(jiān)控，增加了采煤技術(shù)的安全性，使得采煤的過程

更加的人性化。在電氣自動化的發(fā)展中，采煤機能夠根據(jù)煤層的變化情況和煤層的厚度來進行自動的開采，實現(xiàn)了煤礦企業(yè)的高產(chǎn)和高效，使得綜合機械化采煤技術(shù)也得到了新的發(fā)展。

三、提高煤礦生產(chǎn)自動化水平的改進方法

基于煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)地位，國家非常重視煤炭資源的開發(fā)與利用，因此提高煤礦生產(chǎn)自動化水平具有十分重大的意義。一方面能夠改善生產(chǎn)條件，降低勞動強度，另一方面可提高生產(chǎn)效率，減少機電事故率。在國家政策的支持下，各煤礦企業(yè)必須加強自動化水平的改進，總的來說，應(yīng)做好如下幾方面的工作：（一）局部加強支護強度，以減小巷道變形量； 增大綜采面寬變和高度，以增加作業(yè)空間，盡快淘汰、更新絞車等基本工具，以提高工作效率；合理使用設(shè)備，增設(shè)電機電流監(jiān)視器，以避免特殊工況下電機燒毀；（二）增設(shè)導(dǎo)管將回油用來潤滑軸承，以避免通軸軸承在使用中損壞等；（三）做好檢修維護工作，制定并嚴格落實操作、檢修、維護制度及相關(guān)的檢修記錄、獎懲機制等，以確保及時維修。

四、結(jié)語

目前煤礦生產(chǎn)中的電氣自動化應(yīng)用十分廣泛，而電氣自動化的應(yīng)用對于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本和提升企業(yè)的核心競爭力以及提高企業(yè)的安全綜合保障能力都有著非常重要的意義和價值，促進電氣自動化行業(yè)的發(fā)展對于煤礦企業(yè)的發(fā)展十分重要。而煤礦企業(yè)在煤礦生產(chǎn)的過程中，更要積極地去探索和發(fā)現(xiàn)電氣自動化技術(shù)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，以便更好地為企業(yè)的發(fā)展提供更多的動力。

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