機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用探究

楊世軍

（重慶市巫山煤電有限公司， 重慶 巫山 404700）

引言

我國(guó)煤礦生產(chǎn)中利用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)煤炭系統(tǒng)舊設(shè)備進(jìn)行改造，研發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)結(jié)合各種先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，現(xiàn)階段已取得了較為可觀的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益，煤礦生產(chǎn)已逐步由老舊的傳統(tǒng)企業(yè)朝著智能化、自動(dòng)化的現(xiàn)代化企業(yè)轉(zhuǎn)變。在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)具有安全性、可靠性、實(shí)用性等特點(diǎn)，同時(shí)，還具有記憶、運(yùn)轉(zhuǎn)、處理信息的功能，其整體結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單便捷，具有輕巧、便捷的發(fā)展趨勢(shì)，生產(chǎn)效率顯著高于傳統(tǒng)機(jī)械。因此，機(jī)電一體化技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到我國(guó)煤礦開(kāi)采企業(yè)當(dāng)中。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用跟發(fā)達(dá)國(guó)家還有一段差距，為了促進(jìn)我國(guó)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，結(jié)合我國(guó)煤炭生產(chǎn)中的現(xiàn)實(shí)發(fā)展需求，充分吸收和借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用作分析，以推動(dòng)煤炭企業(yè)在提升機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)、采煤機(jī)械設(shè)備等方面的優(yōu)化發(fā)展。

1 機(jī)電一體化技術(shù)的相關(guān)概述

機(jī)電一體化技術(shù)是由自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)等多種技術(shù)組合成的一門綜合技術(shù)，自動(dòng)化控制技術(shù)就是在這幾個(gè)技術(shù)的相互作用下形成的，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械裝置與電子設(shè)備的緊密結(jié)合與相互滲透。機(jī)電一體化不僅是指利用新興的信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)等手段來(lái)代替機(jī)械設(shè)備，而是指將信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融入到機(jī)械設(shè)備中，使得機(jī)械設(shè)備可以更加的智能化，優(yōu)化其原來(lái)性能中不足的地方[1]。機(jī)電一體化技術(shù)在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在這幾個(gè)方面：增強(qiáng)了機(jī)械設(shè)備使用的安全性與穩(wěn)定性，優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的性能；能夠以實(shí)現(xiàn)控制信息的目的，在運(yùn)用機(jī)體一體化技術(shù)的過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控與報(bào)警，還能對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備的故障進(jìn)行診斷，加強(qiáng)了相關(guān)工作人員對(duì)機(jī)械設(shè)備的控制，有利于節(jié)約人力資源成本；機(jī)體一體化技術(shù)含有復(fù)合技術(shù)與復(fù)合功能，可對(duì)工作過(guò)程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行技術(shù)的補(bǔ)救措施，使得其正常、有序的進(jìn)行工作。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用意義

2.1 提高經(jīng)濟(jì)效益

傳統(tǒng)的煤礦開(kāi)采，大多都是利用人工開(kāi)挖的方式來(lái)進(jìn)行，煤礦開(kāi)采的環(huán)境相對(duì)較為惡劣，安全系數(shù)相對(duì)較低，造成在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中頻繁出現(xiàn)安全事故，其主要原因是煤礦在開(kāi)采的過(guò)程中由于支護(hù)技術(shù)差，導(dǎo)致在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中頻繁性的發(fā)生一些坍塌事故，增加了煤礦開(kāi)采的危險(xiǎn)性[2]?；?016年我國(guó)煤礦事故數(shù)據(jù)的顯示，重慶市與湖南市發(fā)生煤礦事故的頻率性較高，其中最主要的原因之一就是由于支護(hù)技術(shù)性差而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在煤礦開(kāi)采機(jī)械設(shè)備上以后，煤礦開(kāi)采的安全性大大提高了，只需工作人員對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制就可實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備自行開(kāi)采的工作，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中減少了人力資源的使用，大大提升了安全系數(shù)，確保了開(kāi)采工人的生命財(cái)產(chǎn)安全。節(jié)約了煤礦開(kāi)采過(guò)程中不必要的成本支出，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增加企業(yè)在煤礦開(kāi)采行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.2 提高勞動(dòng)效率

機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在煤礦機(jī)械設(shè)備中，不僅能有效降低煤礦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的機(jī)率，而且還會(huì)減少人力資源對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備的操控，對(duì)于煤礦機(jī)械設(shè)備檢查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)采取一些補(bǔ)救措施來(lái)彌補(bǔ)故障。在煤礦生產(chǎn)中對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，優(yōu)化了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行工作的相關(guān)性能，極大地提高了煤礦開(kāi)采的勞動(dòng)效率。

3 煤礦生產(chǎn)中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 機(jī)電一體化技術(shù)在煤炭采掘過(guò)程的應(yīng)用?

3.1.1 掘進(jìn)機(jī)

掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)和回采是煤礦開(kāi)采的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，國(guó)家的方針是：采掘并重，掘進(jìn)先行。煤礦巷道的快速掘進(jìn)是保證礦井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)措施。因此，機(jī)電一體化技術(shù)在掘進(jìn)工作中的應(yīng)用是一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。在目前這個(gè)階段中，可以從下面三個(gè)方面體現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)掘進(jìn)機(jī)上的應(yīng)用：一是負(fù)載反饋調(diào)速技術(shù)。二是掘進(jìn)機(jī)行走調(diào)速技術(shù)。三是離機(jī)遙控技術(shù)和工況監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)[3]。因此，應(yīng)將以上三種技術(shù)的高水平應(yīng)用作為我國(guó)掘進(jìn)機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)，目的是為了最大程度的提升煤礦工作效率，將掘進(jìn)速度提升到最大化。

3.1.2 采煤機(jī)

電牽引采煤機(jī)就是采煤機(jī)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的典型代表，電牽引采煤機(jī)所具有的優(yōu)特點(diǎn)可以囊括為下面這些方面：牽引特性較好，可以在采煤機(jī)進(jìn)行前進(jìn)工作時(shí)提供牽引力，幫助采煤機(jī)克服阻力而進(jìn)行移動(dòng)，一旦電牽引機(jī)有出現(xiàn)下滑的情況時(shí)可進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，將電能信息及時(shí)反饋到電網(wǎng)；運(yùn)行可靠，使用壽命長(zhǎng)，電牽引采煤機(jī)的工作可靠性高，發(fā)生故障少，維修工作量小，使用壽命長(zhǎng)；可用于急傾斜煤層，其牽引電動(dòng)機(jī)軸端裝有停機(jī)時(shí)防止機(jī)器下滑的制動(dòng)器，其電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1.6～2.0倍，能夠輔助于電牽引機(jī)在進(jìn)行50%～60%度之間的傾斜角煤層的作業(yè)工作，可以節(jié)約去其他的防滑裝置；反應(yīng)敏捷，動(dòng)態(tài)特性好，電牽引采煤機(jī)的電控系統(tǒng)能夠及時(shí)調(diào)整各種參數(shù)，避免采煤機(jī)超載運(yùn)行。構(gòu)造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且工作效率高，其機(jī)械傳動(dòng)重量輕、尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅僅只需要做一次轉(zhuǎn)換便能把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，最主要的是效率可高達(dá)99%。

3.2 機(jī)電一體化技術(shù)在煤炭運(yùn)輸過(guò)程中的應(yīng)用

3.2.1 帶式輸送機(jī)

井下輸送系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備裝置就是帶式輸送機(jī)，現(xiàn)階段將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在帶式輸送機(jī)上的現(xiàn)象也相對(duì)較多，將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在帶式輸送機(jī)中主要是以電液一體化、采用機(jī)的啟動(dòng)裝置來(lái)進(jìn)行對(duì)帶式輸送機(jī)設(shè)備的優(yōu)化的，從而提高帶式輸送機(jī)的靈敏度與可靠性。為了進(jìn)一步更好的將機(jī)電一體化技術(shù)在帶式輸送機(jī)中進(jìn)行運(yùn)用，應(yīng)加強(qiáng)在礦井主運(yùn)煤皮帶順煤流啟動(dòng)的應(yīng)用研究工作。將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在礦井主運(yùn)煤皮帶順煤流啟動(dòng)上，采用傳感器加PLC程序內(nèi)部控制實(shí)現(xiàn)順煤流啟動(dòng)，對(duì)傳感器的裝置加工與程序進(jìn)行內(nèi)部修改，以及上位機(jī)組態(tài)王的修改，同時(shí)對(duì)每臺(tái)皮帶進(jìn)行傳感器的安裝、程序的調(diào)試，上位機(jī)組態(tài)王的修改設(shè)定等工作。經(jīng)實(shí)踐證明，能實(shí)現(xiàn)順煤流啟動(dòng)的有效控制。

3.2.2 煤礦運(yùn)輸提升機(jī)

說(shuō)到煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中耗能最大的設(shè)備，首先想到的是煤礦運(yùn)輸提升機(jī)，其耗電量比較大，傳統(tǒng)的TKD系統(tǒng)穩(wěn)定性不太好、耗能還很大。伴隨著機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的快速發(fā)展，目前的提升機(jī)中廣泛應(yīng)用到數(shù)字化技術(shù)，這大大改良了煤礦提升機(jī)的系統(tǒng)性能。

3.2.3 斜井乘人裝置

機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中，斜井乘人裝置得到了大大的改良優(yōu)化，降低了動(dòng)力消耗量，也提升了運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性。應(yīng)用PLC控制信號(hào)系統(tǒng)，使操作方法簡(jiǎn)單化，設(shè)備的檢修和維護(hù)變得方便快速，更重要的是運(yùn)輸人數(shù)效率提升了。

3.3 機(jī)電一體化技術(shù)在其他配套裝置方面的應(yīng)用

3.3.1 礦井安全監(jiān)測(cè)控制

檢測(cè)技術(shù)和傳感技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中的組成部分，煤礦開(kāi)采機(jī)械設(shè)備上應(yīng)用這兩者技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備運(yùn)作的無(wú)人操作，使之能自行的進(jìn)行對(duì)機(jī)械設(shè)備故障的檢測(cè)與排查工作，同時(shí)，將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在礦井安全監(jiān)督方面能及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的故障，并進(jìn)行處理，以防問(wèn)題擴(kuò)大化。

3.3.2 支護(hù)設(shè)備

支護(hù)設(shè)備作為煤礦開(kāi)采過(guò)程中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，我國(guó)的煤礦企業(yè)在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中一般情況下都是采用液壓支架設(shè)備來(lái)進(jìn)行工作，但目前已用電液控制代替了液壓裝置，電液控制是機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在支護(hù)設(shè)備上的體現(xiàn)，為保障煤礦開(kāi)采過(guò)程中的安全，我國(guó)的煤礦開(kāi)采企業(yè)也應(yīng)將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在支護(hù)設(shè)備上，以防突然出現(xiàn)的沖擊荷載對(duì)支護(hù)設(shè)備造成一定的破壞，影響煤礦開(kāi)采的安全性[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

由于煤礦開(kāi)采地區(qū)的環(huán)境相對(duì)較為惡劣，加之煤礦開(kāi)采的機(jī)械設(shè)備容易發(fā)生故障，在煤礦開(kāi)采中應(yīng)大力應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，能有效地避免這些問(wèn)題。在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用還能對(duì)煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，使其生產(chǎn)更加科學(xué)合理，能夠從根本上推動(dòng)我國(guó)煤炭企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展。