煤礦采煤中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究

（兗州煤業(yè)鄂爾多斯能化轉(zhuǎn)龍灣煤炭有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017205）

0 引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中，煤炭具有舉足輕重的地位。近年來(lái)，基于國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，煤礦領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。在煤礦采煤中應(yīng)用一系列自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備，這顯著提升了煤礦采煤生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平，也減輕了煤礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。隨著煤炭資源的短缺和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈化，煤礦企業(yè)只有結(jié)合自動(dòng)化等高新技術(shù)開(kāi)展生產(chǎn)，才可以減小成本和提高效益。下面，筆者主要對(duì)煤礦采煤中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探究。

1 煤礦采煤中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用意義

在當(dāng)前的信息化社會(huì)時(shí)代背景下，自動(dòng)化技術(shù)具備顯著的網(wǎng)絡(luò)化和智能化特色以及具備日益多樣性的作用。當(dāng)前，我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)在煤礦領(lǐng)域中的應(yīng)用恰恰處在完善和發(fā)展階段，不但存在基于某個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，而且也存在面向采煤全過(guò)程等的自動(dòng)化系統(tǒng)?？梢哉f(shuō)，煤礦領(lǐng)域中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用是必然的發(fā)展趨勢(shì)。1.1 提高煤礦生產(chǎn)的安全性和設(shè)備穩(wěn)定性

由于煤炭資源都深埋于地下，因此煤礦開(kāi)采這種行業(yè)具備非常高的危險(xiǎn)性，不僅存在危險(xiǎn)和復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境，還具備非常強(qiáng)的生產(chǎn)連續(xù)性特點(diǎn)。鑒于此，我國(guó)政府部門對(duì)煤礦生產(chǎn)的安全性、標(biāo)準(zhǔn)性要求比較高。

內(nèi)置專用工控計(jì)算機(jī)、專用芯片、高度集成電子元器件的自動(dòng)化設(shè)備能夠有效地確保應(yīng)用的穩(wěn)定性[1]。并且，自動(dòng)化設(shè)備中具備比較靈活的軟件系統(tǒng)，不但能夠?qū)⒑芏喑绦颍ㄔ\斷程序、檢測(cè)故障程序、控制程序等）設(shè)置于其中，而且還能夠集成這一系列的程序，從而形成自動(dòng)化控制的完整系統(tǒng)，控制功能與故障保護(hù)、組態(tài)檢測(cè)等一系列功能間密切配合，能夠使自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。

1.2 降低煤礦工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)共同應(yīng)用于煤礦采煤工作中。計(jì)算機(jī)作為電氣自動(dòng)化的中心設(shè)施，不僅具備功耗小和體積小的優(yōu)勢(shì)，而且具備強(qiáng)大的運(yùn)算和存儲(chǔ)功能[2]，非常適宜在小工作空間的煤礦電氣自動(dòng)化產(chǎn)品中應(yīng)用，像是高科技含量的煤礦機(jī)電設(shè)備、具有通信作用的電氣自動(dòng)化產(chǎn)品等。在應(yīng)用這一系列自動(dòng)化設(shè)備的基礎(chǔ)上，不但可以準(zhǔn)確地判斷周圍的環(huán)境情況，確保設(shè)備時(shí)刻處于最為理想的運(yùn)行狀態(tài)中，而且可以準(zhǔn)確、及時(shí)地收集需要的參數(shù)信息，以有效診斷故障、分析結(jié)論、預(yù)測(cè)將來(lái)運(yùn)行中存在的故障。鑒于此，與之前滯后的煤礦生產(chǎn)方式相比，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)可以大大地減輕煤礦工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)。

1.3 降低設(shè)備故障率

自動(dòng)化設(shè)備是自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的根本與基礎(chǔ)，在選擇自動(dòng)化設(shè)備時(shí)一般會(huì)以低能耗的機(jī)電設(shè)備（像是高效風(fēng)機(jī)與電機(jī)等）為對(duì)象。為了結(jié)合實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀，調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，確保實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果，恰恰是由于能夠結(jié)合實(shí)際荷載現(xiàn)狀實(shí)時(shí)調(diào)整自動(dòng)化系統(tǒng)，從而可以優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及周期。這樣一來(lái)，可以有效地降低損耗的一些能量?；谧詣?dòng)化系統(tǒng)的有效控制，設(shè)備的恒減速制動(dòng)、平滑調(diào)速和軟啟動(dòng) 等都可以實(shí)現(xiàn)，這樣能夠使在運(yùn)行過(guò)程中的設(shè)備受到轉(zhuǎn)矩和電流的不利影響減少，從而降低故障的出現(xiàn)頻率，縮短維修時(shí)間，以確保設(shè)備在要求的應(yīng)用年限中一直順利的運(yùn)行。

1.4 提高煤礦采煤質(zhì)量和采煤效率

當(dāng)前，煤礦采煤過(guò)程中也具備了基于采煤機(jī)自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)、專家診斷系統(tǒng)、故障預(yù)報(bào)和診斷系統(tǒng)、工況在線傳輸系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及基于綜采工作面的智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等一系列自動(dòng)化系統(tǒng)。

應(yīng)用這一系列自動(dòng)化系統(tǒng)，顯著提高了煤礦采煤自動(dòng)化能力，從而進(jìn)一步提高了煤礦生產(chǎn)效率。例如，應(yīng)用煤礦采煤機(jī)的綜采裝備液壓支架和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)后，采煤機(jī)可以結(jié)合煤層的軟硬、煤層的改變等自動(dòng)地調(diào)節(jié)采煤速度和進(jìn)行切割，并且還可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)綜采液壓系統(tǒng)壓力和一系列受力點(diǎn)狀態(tài)，從而實(shí)時(shí)檢驗(yàn)和完善綜采液壓系統(tǒng)的壓力，以及對(duì)輸送機(jī)受到支架推送和拉移的情況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)然還可以智能化判斷存在的問(wèn)題。

除此之外，隨著自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備越來(lái)越多地應(yīng)用于煤礦采煤生產(chǎn)過(guò)程中，隨著自動(dòng)化水平的不斷提升，在某些情況下防止了人為因素的制約形成的一些消極影響。鑒于此，煤礦采煤中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)大大提高了采煤質(zhì)量。

2 煤礦采煤中自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 完善試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)，提升整體布置水平

對(duì)于煤礦采煤系統(tǒng)而言，變速器試驗(yàn)臺(tái)這種機(jī)電系統(tǒng)具備綜合性的特點(diǎn)，其通過(guò)機(jī)械和液壓原理的綜合應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)電機(jī)保障不間斷地作業(yè)，相關(guān)工作者對(duì)扭矩與轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確輸入，從而模擬出變速器。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速受到非常大的影響，一般難以達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速的標(biāo)準(zhǔn)。因此，相關(guān)工作者能夠?qū)⑸冽X輪箱安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)之后的位置，從而實(shí)現(xiàn)采煤工作效率的有效提升。并且，要想與煤礦采煤的實(shí)際工況相接近，相關(guān)工作者也能夠?qū)T量盤安裝在變速器輸入端，慣量盤旋轉(zhuǎn)慣量以及離合器飛輪[4]，涵蓋傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)候形成的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量保持統(tǒng)一性。

當(dāng)然，也能夠?qū)⒓虞d設(shè)備安裝在試驗(yàn)臺(tái)末端，涵蓋與其相配套的冷卻系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠給變速器增加相應(yīng)的阻力矩，以確保顯著提升煤礦采煤效率。

2.2 合理選用驅(qū)動(dòng)設(shè)備，提升煤礦采煤工作效率

合理地選用驅(qū)動(dòng)設(shè)備，可以確保大大提高煤礦采煤質(zhì)量，一般以內(nèi)燃機(jī)充當(dāng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，也能夠以電動(dòng)機(jī)充當(dāng)動(dòng)力源。對(duì)于不同的動(dòng)力源，其存在不同的優(yōu)缺點(diǎn)，煤礦采煤系統(tǒng)中結(jié)合內(nèi)燃機(jī)充當(dāng)驅(qū)動(dòng)端，可以確保試驗(yàn)跟工況尤為接近。

然而，內(nèi)燃機(jī)也存在不足之處，像是其較易形成很多廢氣、噪聲污染嚴(yán)重，從而使外界生態(tài)環(huán)境受到污染。再者，難以有效控制內(nèi)燃機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速，這會(huì)進(jìn)一步影響煤礦的采煤效率。結(jié)合電動(dòng)機(jī)充當(dāng)試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力源，可以降低噪聲，以及具備容易控制、外界生態(tài)環(huán)境污染小、便于暫停和啟動(dòng)和占地面積小等優(yōu)點(diǎn) 。因此，試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力源以電動(dòng)機(jī)充當(dāng)存在很大的優(yōu)勢(shì)作用，在各種煤礦采煤傳動(dòng)系統(tǒng)中具備廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

2.3 合理選擇加載設(shè)備，確保煤礦采煤的順利開(kāi)展

在煤礦采煤系統(tǒng)中，加載設(shè)備屬于中心設(shè)備。當(dāng)前，工業(yè)設(shè)備一般以測(cè)功機(jī)充當(dāng)加載設(shè)備。并且，在測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率中應(yīng)用測(cè)功機(jī)，也能夠在減速機(jī)和齒輪箱中應(yīng)用，其屬于具備較廣應(yīng)用范圍的負(fù)載設(shè)備。測(cè)功機(jī)的主要組成部分是負(fù)載調(diào)速、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)、功率吸收。對(duì)加載設(shè)備的合理選擇，不但可以確保順利地開(kāi)展煤礦采煤工作，而且能夠給煤礦采煤工作者創(chuàng)建一種安全的工作場(chǎng)所。因?yàn)樨?fù)載轉(zhuǎn)矩的輸出方式面臨較大不同之處，一般劃分測(cè)功機(jī)為電力測(cè)功機(jī)、電渦流測(cè)功機(jī)、水力測(cè)功機(jī)這3種[6]。

通常而言，在煤礦采煤自動(dòng)化系統(tǒng)中，大多應(yīng)用開(kāi)式布局形式，從而在達(dá)到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的前提條件下，以及結(jié)合對(duì)以上測(cè)功機(jī)性能的全面比較，證實(shí)在煤礦采煤自動(dòng)化系統(tǒng)中較為適宜應(yīng)用電渦流測(cè)功機(jī)。在煤礦采煤系統(tǒng)中，相關(guān)工作者還應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度綜合分析，并且建構(gòu)采煤自動(dòng)化系統(tǒng)的模型，能夠在試驗(yàn)臺(tái)架驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用交流異步電機(jī)，以有效驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)變速器，確保負(fù)載機(jī)構(gòu)運(yùn)行的穩(wěn)定。驅(qū)動(dòng)電機(jī)具備采煤設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)以及被測(cè)變速器的一系列性能，以及具備優(yōu)良的扭矩和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)性能。要想提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，相關(guān)工作者應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行精確探究，從而確保在煤礦采煤系統(tǒng)中更加高效地應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)。

2.4 合理確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)，防止煤礦采煤設(shè)備存在較大的故障問(wèn)題

以交流異步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，相關(guān)工作者還應(yīng)了解驅(qū)動(dòng)電機(jī)的一系列參數(shù)，從而確保異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)變速器的穩(wěn)定工作。對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行合理確定，可以減小煤礦采煤設(shè)備大規(guī)模故障率。在自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用之前，煤礦采煤過(guò)程中重點(diǎn)結(jié)合人力進(jìn)行，即在礦井輸送和搬運(yùn)煤炭，這樣的方式，不但難以提高工作效率，而且使煤礦采煤工作者的人身安全受到嚴(yán)重的威脅。而科學(xué)地應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，可以引導(dǎo)相關(guān)工作者合理地確定驅(qū)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)，從而提高煤礦采煤效率、提升安全性能、提升安全性能。例如在皮帶式輸送裝置以及輸送監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦采煤系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以大大降低煤礦采煤形成的設(shè)備故障率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在煤礦采煤中的具體應(yīng)用進(jìn)行探究，例如完善試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)、提升整體布置水平，合理選擇驅(qū)動(dòng)設(shè)備、提升煤礦采煤效率，合理地選用加載設(shè)備、確保提高煤礦采礦效率、合理選擇加載裝置、確保煤礦采煤的順利開(kāi)展，合理確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)、防止煤礦采煤設(shè)備存在較大的故障問(wèn)題等?？偠灾?，自動(dòng)化技術(shù)在煤礦采煤中的應(yīng)用，能夠推動(dòng)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。