煤礦機(jī)械工程智能化發(fā)展與應(yīng)用

張鵬

摘要：在科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展中，我國煤炭行業(yè)的發(fā)展方向越來越明了，生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)效益與日俱增，為煤礦機(jī)械工程的智能化發(fā)展打下了堅(jiān)固的基礎(chǔ)，創(chuàng)建了有利的條件。煤炭作為我國至關(guān)重要的能源基礎(chǔ)以及化工原料，為國民的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會的穩(wěn)定給予了重要的支撐，僅僅依靠開采數(shù)量來進(jìn)行考核已經(jīng)不能夠有效地滿足煤礦行業(yè)發(fā)展的需求，所以需要重視自動化智能化的應(yīng)用和發(fā)展。在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中煤炭作為能源支柱的局面在短時(shí)間內(nèi)不會發(fā)生改變，所以在對煤礦機(jī)械工程的智能化進(jìn)行研究是非常有必要的。但是在當(dāng)前的煤礦機(jī)械工程智能化發(fā)展現(xiàn)狀中仍舊存在一些問題需要進(jìn)行及時(shí)的改進(jìn)，不然會對煤礦行業(yè)未來的發(fā)展造成不良影響?；诖?，本文主要針對煤礦機(jī)械工程在智能化發(fā)展中存在的問題，如機(jī)械設(shè)備較為復(fù)雜、煤礦機(jī)械智能化水平低、煤礦機(jī)械缺少實(shí)用性、工作人員素質(zhì)需提升等，這些問題都會影響煤礦機(jī)械工程的智能化發(fā)展，所以需要科學(xué)探討煤礦機(jī)械工程智能化發(fā)展相應(yīng)的解決措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦;機(jī)械工程;智能化發(fā)展;應(yīng)用

隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國各行各業(yè)所面對的機(jī)遇和挑戰(zhàn)逐漸變多，煤炭行業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要動力，在國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中具備不可忽視的重要作用，可以推動社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展。現(xiàn)如今我國煤炭行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)較為成熟，具備了一定的規(guī)模，為煤礦機(jī)械工程智能化發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。煤炭作為社會發(fā)展的資源保障之一，合理開采煤炭可以推動國家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，尤其是在當(dāng)前國家經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的階段中，社會各行各業(yè)對于煤炭資源需求量越來越大，所以煤炭企業(yè)應(yīng)當(dāng)不斷地提升自身的科學(xué)技術(shù)水平，通過智能化建設(shè)煤礦機(jī)械工程，來提升自身的生產(chǎn)能力，唯有如此才能夠有效地滿足社會發(fā)展需求。但是在當(dāng)前我國煤礦機(jī)械工程智能化發(fā)展過程中仍有許多不足需要改進(jìn)，要想實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械工程智能化，便需要進(jìn)行深入的研究，進(jìn)行科學(xué)的探索。

一、煤礦機(jī)械工程發(fā)展現(xiàn)狀分析

迄今為止煤礦機(jī)械工程的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過了半個(gè)多世紀(jì)，直至如今已經(jīng)獲得了較為顯著的進(jìn)步，形成規(guī)模龐大較為完整的生產(chǎn)體系，生產(chǎn)能力大幅度提升，但是和發(fā)達(dá)國家相比較仍舊存在多方面的不足。發(fā)達(dá)國家在經(jīng)過工業(yè)革命的洗禮后，不管是生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)層面，還是管理體系層面都高于我國，這種局面在未來的很長一段時(shí)間依舊存在。我國的煤礦機(jī)械工程的發(fā)展正抓緊腳步與發(fā)達(dá)國家縮小差距，然而仍舊處于趕超的狀態(tài)。雖然我國煤礦機(jī)械工程的發(fā)展有了一定的進(jìn)展，但是機(jī)械工程智能化發(fā)展暴露出了一些不足，特別是當(dāng)前我國對于煤礦的開采技術(shù)和硬件配置等方面有了更加嚴(yán)格的要求，煤礦機(jī)械工程方面所出現(xiàn)的問題越來越多。目前我國煤礦機(jī)械工程的落后是因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備、智能水平等方面需要進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展，這些方面涵蓋了煤礦機(jī)械工程所有的領(lǐng)域，由此可見，煤礦機(jī)械工程智能化發(fā)展需要經(jīng)受多重磨難，需要解決的問題還有很多[1]。

1機(jī)械設(shè)備較為復(fù)雜

根據(jù)煤礦機(jī)械工程智能化發(fā)展的現(xiàn)狀可得知，煤炭開采已經(jīng)具備了一定的規(guī)模，而煤炭開采所使用的相關(guān)機(jī)械設(shè)備體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。在煤礦開采的過程中，因?yàn)榈V井中的空間是有限的，機(jī)械設(shè)備的體積過于龐大，在狹窄的礦井中不能夠保證作業(yè)的靈活性，從而嚴(yán)重的影響了煤礦開采的效率，也無法充分的發(fā)揮機(jī)械利用率。除此之外，因?yàn)殚_采的環(huán)境較為復(fù)雜，受各個(gè)環(huán)境因素的影響，煤礦機(jī)械的使用壽命逐漸縮短，致使煤礦企業(yè)的生產(chǎn)成本不斷地提升。

2機(jī)械智能化水平低

在傳統(tǒng)的煤礦開采作業(yè)中，工作人員需要通過掌握真實(shí)的作業(yè)狀況來合理判斷后續(xù)的開采工作，這一判斷一般情況下是由人工完成，這是因?yàn)樵诿旱V作業(yè)環(huán)境中存在各項(xiàng)復(fù)雜的影響因素，在調(diào)整作業(yè)方式的過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)綜合考慮多個(gè)因素，而通過智能控制系統(tǒng)來完成便對整體技術(shù)有著更加嚴(yán)格的要求和標(biāo)準(zhǔn)，智能控制系統(tǒng)除了需要具備高信息采集能力，還應(yīng)當(dāng)詳細(xì)科學(xué)的分析相關(guān)數(shù)據(jù)，此種狀況下進(jìn)行判斷其準(zhǔn)確性會對后續(xù)作業(yè)的安全性帶來一定的影響。礦井內(nèi)部的空間是有限的，而機(jī)械設(shè)備的體積較大，所采集的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果不一定可以滿足作業(yè)調(diào)整需求，這都是煤礦機(jī)械主要的技術(shù)難點(diǎn)。而假使運(yùn)用程序化運(yùn)行，又將迎來自動化程度高、智能化程度低的問題，在作業(yè)中需要工作人員時(shí)時(shí)注意觀察作業(yè)的情況，作業(yè)效率較低[2]。

3煤礦機(jī)械材料缺少實(shí)用性

煤礦機(jī)械設(shè)備的主材料便是鋼鐵，我國相關(guān)技術(shù)的發(fā)展較為落后，導(dǎo)致鋼材生產(chǎn)行業(yè)所生產(chǎn)的材料多為低端鋼材，高端鋼材的生產(chǎn)量比較低。所以，煤礦企業(yè)為了能夠增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量水平，制造企業(yè)進(jìn)口了高端鋼材，導(dǎo)致制造成本增加，市場競爭實(shí)力降低。而以成本為主的話，使用一般的鋼材制造設(shè)備，會存在質(zhì)量缺陷問題，從而影響了正常的生產(chǎn)流程。

4工作人員素養(yǎng)不高

在我國的煤礦機(jī)械工程中實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展，需要具備綜合素養(yǎng)高的智能化工作人員。但是在實(shí)際的煤礦機(jī)械工程的開展中存在很多綜合素質(zhì)低的智能化工作人員，由于工作經(jīng)驗(yàn)少，不能夠全面掌握機(jī)械設(shè)備的操作流程。

二、煤礦機(jī)械工程智能化應(yīng)用策略

1采掘方面機(jī)械工程智能化技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)前我國的煤礦開采中，使用最為頻繁的機(jī)械設(shè)備便是采掘設(shè)備，其運(yùn)用電牽引驅(qū)動系統(tǒng)來增強(qiáng)采掘的動力，有效提升裝機(jī)功率。尤其是運(yùn)用交流電機(jī)，可以提升煤礦機(jī)械的合理性和可靠性，且機(jī)械的維修工作簡單方便，能夠有效的增強(qiáng)煤礦生產(chǎn)效率。當(dāng)下，煤炭產(chǎn)業(yè)在采掘機(jī)械方面的智能化一般是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G通信為基礎(chǔ)，利用狀態(tài)感知技術(shù)、智能截割技術(shù)、遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控技術(shù)來促進(jìn)煤礦智能化采掘，在生產(chǎn)的過程中，可以利用各類傳感器來向狀態(tài)感知系統(tǒng)、智能截割系統(tǒng)時(shí)實(shí)反映采掘設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障情況，經(jīng)過分析處理后進(jìn)行采掘作業(yè)的智能調(diào)整和故障診斷，保證采掘機(jī)械生產(chǎn)指導(dǎo)和正常運(yùn)行。采掘設(shè)備還能夠通過遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控技術(shù)，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在計(jì)算機(jī)上遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控采煤機(jī)的工作狀態(tài)真實(shí)再現(xiàn)、工作參數(shù)顯示、采掘設(shè)備的遠(yuǎn)程控制及故障顯示、視頻圖像的遠(yuǎn)程監(jiān)視等。實(shí)現(xiàn)“工作面自動控制為主、遠(yuǎn)程集控中心人工干預(yù)為輔”的智能化開采。今后我國煤炭采掘應(yīng)提升地質(zhì)探測水平，繪制采掘煤層的分布，利用慣性導(dǎo)航、精準(zhǔn)定位等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)透明采掘。

2運(yùn)輸方面機(jī)械工程智能化技術(shù)應(yīng)用

在煤礦作業(yè)運(yùn)輸設(shè)備的工作量是很大的，機(jī)械設(shè)備的使用情況存在耗損，特別是刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行中，因?yàn)槁涿汉笤旱拇笮⌒螒B(tài)會發(fā)生改變，會使刮板機(jī)機(jī)尾產(chǎn)生嚴(yán)重的耗損，所以需應(yīng)用刮板機(jī)機(jī)尾的自動伸縮裝置，根據(jù)煤塊的大小來自動調(diào)整機(jī)尾的開合程度，不僅可以保證運(yùn)輸效率，還可以減少設(shè)備的耗損，符合生產(chǎn)作業(yè)的需求。在煤礦開采中運(yùn)輸煤炭會使用帶式輸送機(jī)，帶式輸送機(jī)控制通過采用智能保護(hù)技術(shù)、AI智能識別技術(shù)、智能調(diào)速技術(shù)、煤流監(jiān)測技術(shù)、順起順停技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主運(yùn)輸系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中控制，達(dá)到減人增效、節(jié)能降耗的目標(biāo)。同時(shí)通過利用多機(jī)分組功率平衡控制技術(shù)，解決了長距離帶式輸送機(jī)運(yùn)行振蕩問題，滿足了長距離帶式輸送機(jī)通常要求的重載起動、動態(tài)張力均衡控制、速度同步及功率平衡等工況要求。

3生產(chǎn)輔助機(jī)械工程智能化技術(shù)應(yīng)用

煤礦提升機(jī)、主排水泵、壓風(fēng)機(jī)、主要通風(fēng)機(jī)等是煤礦生產(chǎn)的主要機(jī)械設(shè)備，隨著我國企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷提升，固定裝備朝著大功率、智能化、節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，目前在裝備制造、電氣傳動、智能控制等方面也取得了較大進(jìn)步。礦井提升機(jī)控制，采用數(shù)字調(diào)速裝置，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)化控制，實(shí)現(xiàn)了精確的位置速度調(diào)節(jié)，部分主井提升機(jī)已經(jīng)達(dá)到自動裝卸載及無人操作的自動化控制水平。礦井主要通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)控制，采用先進(jìn)的監(jiān)測控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動調(diào)速、節(jié)能控制、遠(yuǎn)程在線監(jiān)測，在技術(shù)上達(dá)到無人值守的控制水平。井下主排水泵控制，采用了視頻監(jiān)視與圖像識別技術(shù)，對水泵房設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程可視化操控，實(shí)現(xiàn)了水泵自動輪換，根據(jù)水倉水位自動起停泵，根據(jù)用電峰谷實(shí)現(xiàn)避峰填谷運(yùn)行。各系統(tǒng)利用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障診斷、智能分析、故障應(yīng)急處置、遠(yuǎn)程管理等功能，減少了井下現(xiàn)場值守人員，提升了煤礦固定設(shè)備智能化水平。

4 監(jiān)控方面機(jī)械工程智能化技術(shù)應(yīng)用

目前煤礦機(jī)械工程智能化中傳感器種類數(shù)量逐漸增多，對于煤礦開采安全監(jiān)控的要求也變得更加嚴(yán)格，監(jiān)控系統(tǒng)越來越完善。煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)提升傳感器使用性能，保證監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為了增強(qiáng)煤礦機(jī)械設(shè)備的監(jiān)控效果，煤礦企業(yè)可以運(yùn)用基于EPA的煤礦安全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過信息管理層、過程監(jiān)控層、現(xiàn)場設(shè)備層組成，建立完善的管控一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于排除故障。EPA監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效完成煤礦安全監(jiān)控任務(wù)，創(chuàng)設(shè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺，實(shí)現(xiàn)控制區(qū)域的有效通信[3]。

結(jié)束語

總而言之，煤炭行業(yè)在今后的發(fā)展中主要的方向便是煤炭機(jī)械工程智能化，這也是信息化時(shí)代發(fā)展的必然趨勢，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加大技術(shù)和設(shè)備的投入，積極開發(fā)智能產(chǎn)品，盡量和發(fā)達(dá)國家縮短差距，增強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)備的行業(yè)競爭力。

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