述煤礦機械與機電一體化技術(shù)

張國慶

摘要：機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應(yīng)用是我國現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)建設(shè)的需求，實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)智能化、高效化、自動化和安全化，是保障我國煤炭產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展的重要保障。同時，也是優(yōu)化我國產(chǎn)能結(jié)構(gòu)、提高勞動生產(chǎn)率、提升人們生活水平的重要措施。但是目前在煤礦機械生產(chǎn)的過程中還存在一系列的問題，要不斷改善這些問題，找到煤礦機械發(fā)展的方向，不斷完善煤礦生產(chǎn)技術(shù)，減少安全事故的發(fā)生，實現(xiàn)經(jīng)濟收益的不斷增長。基于此本文分析了煤礦機械與機電一體化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煤礦機械；機電一體化技術(shù)；應(yīng)用

1、煤礦機械中機電一體化應(yīng)用的意義

煤炭資源是我國主要的能源之一，高效開采煤炭資源是促進我國現(xiàn)代化建設(shè)的重要方面。在煤礦機械中加強機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，提高煤礦機械的智能化和自動化也是我國煤礦機械今后發(fā)展的主要方向。機電一體化在煤礦機械中應(yīng)用的意義主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1有利于煤礦作業(yè)的安全保障

煤礦開采工作和其他工作相比，所面臨的環(huán)境更加惡劣和復(fù)雜，特別是對于井下作業(yè)來說，保障員工安全尤為重要。在煤礦生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)機械的正常運行是保障其運作的根本要求，煤礦機械存在的外部環(huán)境具有潮濕、粉塵大、易燃?xì)怏w濃度高等特點，如果無法保障機械的安全運行，則容易發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。提高煤礦機械的自動化和智能化水平，減少人為操作的幾率，能夠有效保障工作人員安全以及機械的運行效率，提高機械運行的穩(wěn)定性，降低機械操作失誤率，所以，加強機電一體化技術(shù)的應(yīng)用有利于煤礦作業(yè)的安全保障。

1.2有利于提高勞動生產(chǎn)率

機械代替手工實現(xiàn)自動化生產(chǎn)是提高勞動生產(chǎn)率的主要途徑。在煤礦機械中應(yīng)用機電一體化技術(shù)，能夠進一步優(yōu)化勞動生產(chǎn)方式與勞動資源的結(jié)構(gòu)，減輕工作人員工作負(fù)擔(dān)的同時提高煤礦生產(chǎn)的效率，從而提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益，增加工人的工資收入。

2、機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應(yīng)用

2.1機電一體化技術(shù)在提升機中的應(yīng)用

提升機是現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)中最不可或缺的機械設(shè)備，機電一體化技術(shù)與提升機的結(jié)合效果也是最為顯著的，在要求提升量大、提升速度快的現(xiàn)代重工場合中，基于機電一體化技術(shù)發(fā)展的礦井提升設(shè)備在煤炭產(chǎn)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)較為先進的提升機是基于數(shù)字化技術(shù)研制出的大容量全自動提升機，這對于煤礦企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本、加快生產(chǎn)速度提供了極大的幫助。礦井交流提升機電控系統(tǒng)控制電路組成結(jié)構(gòu)如表1所列。

傳統(tǒng)中對電動機的啟停通常采用接觸器、繼電器等進行控制，使得控制系統(tǒng)體積過大，而且接觸器中觸點的機械動作可能存在不穩(wěn)定性，對礦井提升機的控制工作會產(chǎn)生影響。但是通過機電一體化中的PLC控制技術(shù)在礦井提升機中的結(jié)合，使得該控制系統(tǒng)的可靠性大大提高，與此同時，對提升機中每個操作點的控制是通過控制輸入輸出量的邏輯來實現(xiàn)的，通過與觸摸屏、變頻器等工控設(shè)備的結(jié)合使用，可以使操作現(xiàn)場真正做到智能化，減輕了操作人員的工作量并降低了某些設(shè)備的配置成本。

2.2機電一體化技術(shù)實現(xiàn)煤礦機械的在線監(jiān)控、自動報警以及故障診斷

煤礦生產(chǎn)的環(huán)境復(fù)雜，而且在井下有難以在現(xiàn)場實施監(jiān)控的盲點區(qū)。因此，綜合機電一體化技術(shù)實現(xiàn)在礦井地下在線監(jiān)控、自動報警以及故障判斷就有著重要的現(xiàn)實意義。對礦井的在線監(jiān)控主要是指對機械設(shè)備的制動、液壓等系統(tǒng)以及對地下情況如道路岔口的監(jiān)控工作。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時，由于機電一體化技術(shù)的自動功能實現(xiàn)響鈴報警，告知工作人員解決問題。與此同時，實施監(jiān)控能及時發(fā)現(xiàn)煤礦機械的故障，有助于保證煤礦的安全生產(chǎn)。

運用機電一體化技術(shù)在煤礦井下實施各種系統(tǒng)的監(jiān)控，需要與GPRS、微波通訊、網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)的配合，這與機電一體化的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化的發(fā)展方向是相符合的。

2.3機電一體化技術(shù)在帶式輸送機中的應(yīng)用

帶式輸送機的特點是能夠長距離連續(xù)運輸，效率高，運行可靠，吞吐量大，易實現(xiàn)自動化，是我國煤礦煤炭輸送系統(tǒng)的主要運輸設(shè)備，已成為機電一體化技術(shù)研究的重中之重?，F(xiàn)在主要用機、電、液一體化CST可控軟啟動設(shè)備，它的運輸方式較為特別，專門為平滑啟動運輸大慣性負(fù)載，如煤或金屬礦石的長距離帶式輸送機而設(shè)計的驅(qū)動裝置。帶式輸送機可以由一個或多個CST控制，由于動態(tài)分析、在線監(jiān)測技術(shù)以及啟動延遲技術(shù)還未得到解決，所以我國在帶式輸送機驅(qū)動點不能太多，一般驅(qū)動點為3點，限制了輸送機單位長度和容量。此外，輸送機監(jiān)測設(shè)備功能較少，缺乏可靠程度，靈活性能也不高，同國外技術(shù)相比差距較大。

3、煤礦機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

我國的煤礦機電一體化設(shè)備具有智能化、程序化、信息化、體積小、性能可靠、操作方便、維修簡便等特點，廣泛應(yīng)用于煤炭的生產(chǎn)，不但減少工人的工作強度，還能夠在很大程度上增加煤礦的生產(chǎn)效率和能力，產(chǎn)生了更大的經(jīng)濟效益和社會效益。然而，我國煤礦機電集成技術(shù)與發(fā)達國家相比還有很大的差距，其未來的發(fā)展趨勢良好。開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的以煤炭開采技術(shù)和設(shè)備配套的核心技術(shù)，研究具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心設(shè)備；提高產(chǎn)品的通信功能，以適應(yīng)綜合自動化的需求；基于微處理器和微型計算機的發(fā)展，礦山設(shè)備條件和健康監(jiān)測和微處理器的應(yīng)用，計算機和專家系統(tǒng)的開發(fā)；機器人的機電一體化技術(shù)在煤礦仍然是未來研究的重點之一。