煤礦采煤中自動化技術(shù)的應(yīng)用

文/史杰

由于科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，信息化技術(shù)與智能化技術(shù)飛速發(fā)展，在我國的基礎(chǔ)能源戰(zhàn)略中，煤炭行業(yè)占據(jù)重要地位。在煤礦采礦系統(tǒng)之中，通過合理應(yīng)用自動化技術(shù)，不僅可以減少煤礦資源的損耗與浪費(fèi)，而且顯著提升煤礦采礦效率。基于此，本文深入研究自動化技術(shù)在煤礦采礦之中的具體應(yīng)用。

1 煤礦采煤當(dāng)中應(yīng)用自動化技術(shù)的必要性

自動化技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)化與智能化的特點(diǎn)，而且功能多樣化，在當(dāng)前階段，我國的煤礦行業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，原有的系統(tǒng)控制模式正在朝著集成化方向發(fā)展，不僅包括了單個環(huán)節(jié)自動化，而且對總體采煤過程進(jìn)行有效監(jiān)管。

由于煤炭資源藏在地下，因此，煤礦采煤作業(yè)屬于高危行業(yè)，其作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜，而且危險性較大，我國政府有關(guān)部門對煤炭作業(yè)，提出較好的安全要求。在煤礦采煤系統(tǒng)之中，通過應(yīng)用自動化技術(shù)，能夠保證煤礦采煤系統(tǒng)的安全運(yùn)行，提高煤礦采煤的安全性。

2 自動化技術(shù)的特點(diǎn)分析

2.1 提升采煤效率

在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)展的今天，自動化技術(shù)通常和計算機(jī)技術(shù)有效結(jié)合，進(jìn)而應(yīng)用到煤礦采礦系統(tǒng)之中。計算機(jī)屬于煤礦采礦電氣自動化系統(tǒng)中的重點(diǎn)裝置，其體系比較小，而且能耗低，其存儲能力與運(yùn)算能力特別強(qiáng)，適合應(yīng)用在作業(yè)空間比較小的煤礦電氣自動化系統(tǒng)之中，例如電氣自動化系統(tǒng)與各類煤炭機(jī)電設(shè)備等等。

通過合理應(yīng)用上述自動化設(shè)備，能夠幫助有關(guān)人員更好的判斷周圍環(huán)境，了解各項設(shè)備的具體運(yùn)行情況，保證設(shè)備能夠更好的適應(yīng)作業(yè)環(huán)境。有關(guān)人員利用自動化技術(shù)，能夠科學(xué)的分析各項參數(shù)信息，從而確定設(shè)備運(yùn)行故障部位，做好一系列診斷工作，并預(yù)測此設(shè)備在后續(xù)運(yùn)行過程當(dāng)中，可能會發(fā)生的故障，提前采取針對性控制措施。和傳統(tǒng)的煤礦采煤工作方式相比較來講，自動化技術(shù)的良好運(yùn)用，能夠進(jìn)一步減輕煤礦作業(yè)人員的工作壓力，保證煤礦采煤效率得到顯著提高。

2.2 自動化水平高

在現(xiàn)有的煤礦采煤系統(tǒng)之中，采煤機(jī)當(dāng)中通過安裝自動運(yùn)行控制系統(tǒng)，包括故障預(yù)報系統(tǒng)等一系列自動化系統(tǒng)，能夠保證煤礦采煤的自動化水平得到明顯提高，進(jìn)一步提升了煤礦采煤效率。上述自動化系統(tǒng)的良好運(yùn)用，能夠保證煤礦采煤自動化得到更好體現(xiàn)。

在采煤機(jī)當(dāng)中，通過安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括綜采裝備液壓支架，采煤機(jī)可以結(jié)合煤層變化情況，包括煤層的軟硬度，對煤實(shí)施自動切割，妥善調(diào)節(jié)采煤速度，并對不同的受力點(diǎn)狀態(tài)，包括綜采液壓系統(tǒng)壓力，實(shí)施動態(tài)監(jiān)測，準(zhǔn)確檢驗綜采液壓系統(tǒng)壓力，并自動調(diào)節(jié)支架，保證輸送機(jī)能夠更加安全的運(yùn)行，幫助操作人員作出正確的判斷。

2.3 節(jié)約大量能源

自動化設(shè)備的妥善運(yùn)用，能夠節(jié)約大量能源，例如，高效的電機(jī)與風(fēng)機(jī)等低能耗裝置的合理應(yīng)用，由于其節(jié)能效果比較好，各項設(shè)備在運(yùn)行的過程當(dāng)中，可以結(jié)合具體情況，做好一系列調(diào)整工作，由于自動化系統(tǒng)能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷情況，進(jìn)行自動調(diào)整，保證整個系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)更加優(yōu)化，故可以減少能源的損耗。

對于相關(guān)操作人員來講，通過科學(xué)運(yùn)用自動化系統(tǒng)進(jìn)行有效控制，能夠保證各項設(shè)備啟動更加平滑，提高其減速制動水平。煤礦采煤設(shè)備在運(yùn)行的過程之中，受到電流與轉(zhuǎn)矩的沖擊比較小，降低設(shè)備出現(xiàn)大規(guī)模運(yùn)行故障的概率，有效縮短設(shè)備的維修時間，保證設(shè)備在年限之內(nèi)，一致處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

3 自動化技術(shù)在煤礦采煤當(dāng)中的具體運(yùn)用

3.1 優(yōu)化試驗臺機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高總體布置水平

在煤礦采礦系統(tǒng)當(dāng)中，變速器試驗臺，屬于綜合的機(jī)電系統(tǒng)，綜合運(yùn)用機(jī)械與液壓原理，驅(qū)動電機(jī)保持連續(xù)作業(yè)，有關(guān)人員通過準(zhǔn)確輸入轉(zhuǎn)速與扭矩，進(jìn)而模擬出變速器，在煤礦采煤過程當(dāng)中的工況。因為驅(qū)動電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速受到較大限制，通常無法完全滿足發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速要求。所以，有關(guān)人員可直接在驅(qū)動電機(jī)后部位置，安裝升速齒輪箱，更好的提高采煤系統(tǒng)運(yùn)行效率。

要想更加接近礦物采煤具體工況，相關(guān)人員也可以在變速器輸入端，安裝慣量盤，慣量盤的旋轉(zhuǎn)慣量和離合器飛輪，包括傳動軸旋轉(zhuǎn)過程當(dāng)中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量一致。在試驗臺末端，可以安裝加載裝置，包括與其相匹配的冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以為變速器施加一定阻力矩，保證煤礦采煤效率得到明顯提高。

3.2 科學(xué)選擇驅(qū)動設(shè)備，提高煤礦采礦效率

驅(qū)動設(shè)備的科學(xué)選擇，能夠保證煤礦采煤質(zhì)量得到顯著提升，驅(qū)動設(shè)備通常采用內(nèi)燃機(jī)，也可采取電動機(jī)作為其輸入動力源。動力源不同，其優(yōu)缺點(diǎn)也不盡相同，利用內(nèi)燃機(jī)為煤礦采煤系統(tǒng)當(dāng)中的驅(qū)動端，能夠保證試驗更為接近工況。

但是，內(nèi)燃機(jī)存在一定缺點(diǎn)，例如，其噪聲比較大，容易產(chǎn)生大量廢氣，污染外界生態(tài)環(huán)境，再加上內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速與扭矩控制難度大，會對煤礦采煤效率產(chǎn)生較大的影響。利用電動機(jī)作為試驗臺動力源，能夠減少噪音，而且其占地面積比較小，啟動與暫停比較方便，對外界生態(tài)環(huán)境污染小，特別容易控制。利用電動機(jī)作為試驗臺動力源，具備諸多優(yōu)點(diǎn)，在不同類型的煤礦采煤傳動系統(tǒng)當(dāng)中，其應(yīng)用范圍廣泛。

3.3 合理選擇加載裝置，保證煤礦采礦工作的順利進(jìn)行

加載裝置作為煤礦采煤系統(tǒng)當(dāng)中的核心裝置，現(xiàn)階段，常用的工業(yè)設(shè)備通常采取測功機(jī)作為加載裝置。測功機(jī)通常應(yīng)用于發(fā)動機(jī)運(yùn)行功率的測試，也可以將其應(yīng)用在齒輪箱與減速機(jī)當(dāng)中，是一種應(yīng)用較為廣泛的負(fù)載裝置。測功機(jī)重點(diǎn)由功率吸收。轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)與負(fù)載調(diào)速等部分構(gòu)成。通過科學(xué)選擇加載裝置，不僅能夠保證煤礦采煤工作的有序進(jìn)行，而且可以為煤礦采煤作業(yè)人員提供一個更為安全的作業(yè)環(huán)境。

由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的輸出方式存在較大差異，通常需要將測功機(jī)分成三種，分別是水力測功機(jī)、電渦流測功機(jī)與電力測功機(jī)。一般來說，自動化采煤系統(tǒng)當(dāng)中，采取開式布局方式較多，在滿足試驗要求的基礎(chǔ)之上，通過對上述三種測功機(jī)性能進(jìn)行綜合比對，采取電渦流測功機(jī)，比較適合應(yīng)用在自動化煤礦采煤系統(tǒng)當(dāng)中。

除此之外，在煤礦采煤系統(tǒng)當(dāng)中，有關(guān)人員還要全面分析發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，并構(gòu)建自動化采煤系統(tǒng)模型，可以采用交流異步電機(jī)為試驗臺架驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動試驗變速器，包括負(fù)載機(jī)構(gòu)保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。本文中所采用的驅(qū)動電機(jī)可以有效覆蓋被測變速器和采煤設(shè)備發(fā)動機(jī)的各項性能，而且具備良好的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)性能。要想進(jìn)一步提升試驗結(jié)果的精確性，有關(guān)人員需要結(jié)合發(fā)動機(jī)運(yùn)行速度，進(jìn)行精確分析，進(jìn)而保證自動化技術(shù)在煤礦采煤系統(tǒng)當(dāng)中得到更好應(yīng)用。

3.4 合理確定驅(qū)動電機(jī)參數(shù)，避免煤礦采礦設(shè)備出現(xiàn)大規(guī)模運(yùn)行故障

將交流異步電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)，有關(guān)人員還要明確驅(qū)動電機(jī)的各項參數(shù)，進(jìn)而保證異步電機(jī)驅(qū)動變速器的可靠運(yùn)行。通過合理確定驅(qū)動電機(jī)參數(shù)，能夠降低煤礦采煤設(shè)備出現(xiàn)大規(guī)模運(yùn)行故障的概率。

在應(yīng)用自動化技術(shù)之前，煤礦開采環(huán)節(jié)，主要利用人力，在井下進(jìn)行煤炭的搬運(yùn)與輸送，此種方式，不僅工作效率特別低，而且會給煤礦采煤作業(yè)人員的生命安全帶來較大威脅。自動化技術(shù)的合理運(yùn)用，能夠幫助有關(guān)人員更加科學(xué)的確定驅(qū)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)，提高煤礦運(yùn)輸效率，節(jié)省大量的運(yùn)輸成本，而且安全性能特別高。例如，在煤礦采煤系統(tǒng)之中，通過采用皮帶式運(yùn)輸設(shè)備，并妥善安裝運(yùn)輸監(jiān)控體系，能夠減少煤礦采煤設(shè)備運(yùn)行故障次數(shù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過對自動化技術(shù)在煤礦采煤當(dāng)中的具體應(yīng)用進(jìn)行科學(xué)化分析，例如優(yōu)化試驗臺機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高總體布置水平、科學(xué)選擇驅(qū)動設(shè)備，提高煤礦采礦效率、合理選擇加載裝置，保證煤礦采礦工作的順利進(jìn)行、合理確定驅(qū)動電機(jī)參數(shù)，避免煤礦采礦設(shè)備出現(xiàn)大規(guī)模運(yùn)行故障等等，能夠保證自動化技術(shù)在煤礦采煤系統(tǒng)之中得到更好運(yùn)用，推動煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。