淺談煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵研究

謝曉磊

（青島能源開(kāi)源熱電有限公司，山東 青島 266071）

在我國(guó)工業(yè)發(fā)展中，煤礦經(jīng)濟(jì)起著重要支撐作用，煤礦行業(yè)的發(fā)展對(duì)我國(guó)社會(huì)發(fā)展和人們生活水平提高都有著重要意義。對(duì)于煤礦企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)來(lái)說(shuō)，施工環(huán)境中的不同因素對(duì)工作效率會(huì)產(chǎn)生一定影響。而隨著電氣自動(dòng)技術(shù)在更多行業(yè)中的逐漸應(yīng)用，在煤礦行業(yè)運(yùn)用電氣自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備能有效提升工作效率，促進(jìn)我國(guó)煤礦行業(yè)生產(chǎn)能力的提高，改善原有的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，推動(dòng)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 電氣自動(dòng)化在煤礦機(jī)械設(shè)備中的重要作用

對(duì)于煤礦行業(yè)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)工作都是在較為惡劣的環(huán)境下進(jìn)行的，需要不同種類的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行開(kāi)采挖掘以及運(yùn)輸工作，在生產(chǎn)過(guò)程中電氣自動(dòng)化對(duì)工作有著重要作用。能有效減少人員造成的失誤和安全隱患，也能提升員工工作效率，讓煤礦生產(chǎn)過(guò)程更加安全。煤礦行業(yè)利用先進(jìn)的電氣自動(dòng)化技術(shù)改善或替代傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。如利用煤礦工作遠(yuǎn)程操作、機(jī)械設(shè)備控制工作等。與此同時(shí)，管理人員能通過(guò)機(jī)械設(shè)備顯示數(shù)據(jù)來(lái)檢查生產(chǎn)狀態(tài)，對(duì)工作中出現(xiàn)的問(wèn)題能及時(shí)直觀的發(fā)現(xiàn)，根據(jù)機(jī)械設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)分析判斷生產(chǎn)過(guò)程是否存在問(wèn)題，讓煤礦工作能夠順利進(jìn)行，減少工作中的故障。由此可見(jiàn)，電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦行業(yè)發(fā)揮著重要作用。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

2.1 電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦挖掘中的應(yīng)用

目前，我國(guó)的煤礦開(kāi)采工作已經(jīng)取得了很大的成就，不過(guò)還是面臨著掘進(jìn)機(jī)械化專業(yè)技術(shù)欠缺的情況，技術(shù)的欠缺極大地限制了煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，甚至使煤礦能源的產(chǎn)量降低，或者導(dǎo)致停產(chǎn)情況的發(fā)生。掘進(jìn)工作在開(kāi)采煤礦能源中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，而且占據(jù)著很大的工程量，掘進(jìn)工作的主要順序先是支護(hù)，然后是破巖，最后是裝運(yùn)，這3個(gè)步驟都尤為重要，3個(gè)步驟是相互協(xié)調(diào)的關(guān)系。在這個(gè)過(guò)程中，需要對(duì)掘進(jìn)的整體質(zhì)量和速度進(jìn)行保證，而且對(duì)于掘進(jìn)使用的機(jī)械有很高的要求，先進(jìn)的機(jī)械能夠加快煤礦的生產(chǎn)速度，并且能夠保持長(zhǎng)久的發(fā)展。所以運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)能有效提高煤礦開(kāi)采環(huán)節(jié)的工作效率。在開(kāi)采過(guò)程中可以運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)來(lái)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)裝置，擴(kuò)大設(shè)備運(yùn)輸空間。但在使用過(guò)程中也要注意載重問(wèn)題，機(jī)械牽引力主要還是采用液壓方式進(jìn)行，這還需要技術(shù)的不斷提升，根據(jù)實(shí)際需求不斷完善。

2.2 電氣自動(dòng)化煤礦在運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

在控制系統(tǒng)內(nèi)可以采用PLC技術(shù)作為控制核心，設(shè)置用戶管理界面和工業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制，其連鎖功能主要有以下幾點(diǎn)：第一，通過(guò)在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)工作和運(yùn)輸皮帶設(shè)備間設(shè)置連鎖功能，保證在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能進(jìn)行停止。第二，控制方式可以采用單機(jī)控制、手動(dòng)操作、集中控制等多種工作方式，便于工作人員操作，減少工作時(shí)間。第三，通過(guò)上位機(jī)檢測(cè)能有效反應(yīng)電流變化、膠帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度、實(shí)時(shí)煤量等數(shù)據(jù)，同時(shí)也能反映出工作中出現(xiàn)的打滑、偏移、堆煤、煙霧等現(xiàn)象，并做出及時(shí)的預(yù)警，能有效提升工作的安全性。第四，電氣設(shè)備也能與電控設(shè)備和變頻器、CST、電軟啟動(dòng)設(shè)備靈活配合，在對(duì)運(yùn)輸速度控制中也有良好的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)軟停車和軟重啟，減少故障的出現(xiàn)，提升整體工作效率。

在煤礦實(shí)際開(kāi)采的過(guò)程中，運(yùn)輸人員的勞動(dòng)強(qiáng)度是非常高的。所以，基于運(yùn)輸系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)的電氣自動(dòng)化控制能夠有效降低勞動(dòng)力的損耗，進(jìn)而提升煤礦生產(chǎn)開(kāi)采的效率。電氣自動(dòng)化控制能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤礦電力系統(tǒng)的有限控制，能夠有效減少人為造成的電力事故。例如，膠帶機(jī)具備重要的運(yùn)輸作用，對(duì)其運(yùn)輸作業(yè)進(jìn)行有效的管控與檢測(cè)非常重要。以可編程控制器為核心的控制設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)的有效控制，進(jìn)而對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，并把數(shù)據(jù)及時(shí)傳送到地面監(jiān)控中心，這樣可以確保整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)的安全。

2.3 電氣自動(dòng)化在安全監(jiān)管設(shè)備中的應(yīng)用

煤礦行業(yè)在工作過(guò)程中需要配合嚴(yán)格的安全監(jiān)管工作一起進(jìn)行，安全問(wèn)題對(duì)于煤礦行業(yè)來(lái)說(shuō)是重中之重，一旦出現(xiàn)安全問(wèn)題就會(huì)造成嚴(yán)重影響，所以在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)使用電氣自動(dòng)化技術(shù)完善安全監(jiān)管系統(tǒng)，保障煤礦工作的安全性。通過(guò)自動(dòng)化安全監(jiān)管設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦地下工作環(huán)境的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)有毒氣體濃度，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警；同時(shí)也能控制排風(fēng)系統(tǒng)、斷電設(shè)備、自動(dòng)噴霧、紅外感應(yīng)燈設(shè)備。運(yùn)用這種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦工作環(huán)境的安全監(jiān)測(cè)，減少工作危險(xiǎn)的出現(xiàn)，通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)感應(yīng)并回傳，讓工作人員能夠及時(shí)分析問(wèn)題產(chǎn)生原因，將危險(xiǎn)控制在源頭，提升煤礦工作的應(yīng)急能力。但在現(xiàn)階段我國(guó)自主研發(fā)的煤礦安全監(jiān)管系統(tǒng)還有待完善，有些時(shí)候需要進(jìn)口其他國(guó)家的設(shè)備，所以我國(guó)應(yīng)在煤礦工作安全監(jiān)管電氣自動(dòng)化方面加強(qiáng)研究能力，逐漸滿足煤礦行業(yè)的工作需求。

2.4 電氣自動(dòng)化在變電站系統(tǒng)中的應(yīng)用

供電設(shè)備是煤礦機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力來(lái)源，構(gòu)建電氣自動(dòng)化工作模式的變電站對(duì)于生產(chǎn)有重要意義。在350KV變電所工程中有重要的發(fā)揮空間，根據(jù)煤礦生產(chǎn)動(dòng)力需求對(duì)變壓器、35線路使用集中組屏控制方式，并在控制內(nèi)安裝后臺(tái)控制監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)管，讓變電站工作操作起來(lái)更加便捷。

電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在變壓器成套保護(hù)機(jī)械設(shè)備中，這種方式主要有變壓器差動(dòng)保護(hù)設(shè)備MTPR-110SD和綜合型控制設(shè)備MMCU-10H等裝置。這樣的控制方式能對(duì)相間短路和匝間短路等故障進(jìn)行安全應(yīng)急控制。同時(shí)使用電氣自動(dòng)化技術(shù)能對(duì)超負(fù)荷、過(guò)流、接地短路進(jìn)行安全保護(hù)，也能對(duì)變壓器溫度、瓦斯量、壓力等進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓設(shè)備的保護(hù)工作。對(duì)于高功率線路保護(hù)方式是采用MLPR-10H2型保護(hù)裝置，在保護(hù)系統(tǒng)中還配有1臺(tái)PT切換裝置和低壓保護(hù)設(shè)備MPTS-10H，這種方式能有效實(shí)現(xiàn)雙母線和單母線主接線PT轉(zhuǎn)化。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了兩段母線保護(hù)、絕緣、相互切換的目的，能控制監(jiān)管兩段沒(méi)有關(guān)聯(lián)的母線。

電氣自動(dòng)化技術(shù)能實(shí)現(xiàn)后臺(tái)數(shù)據(jù)監(jiān)管，對(duì)于煤礦生產(chǎn)來(lái)說(shuō)可以使用先進(jìn)的珠海萬(wàn)達(dá)WLD2100編制自動(dòng)化系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是通過(guò)監(jiān)管控制保護(hù)單元、后臺(tái)監(jiān)管計(jì)算機(jī)、通訊顯示管理組成。監(jiān)管控制采用隔層設(shè)計(jì)技術(shù)，后臺(tái)監(jiān)管計(jì)算機(jī)主要是對(duì)煤礦采集進(jìn)行信息分析，并對(duì)保護(hù)設(shè)備數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、控制。記錄工作狀態(tài)，并能及時(shí)發(fā)出警報(bào)，監(jiān)管煤礦生產(chǎn)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。通訊顯示是實(shí)現(xiàn)隔層設(shè)備的轉(zhuǎn)化和后臺(tái)計(jì)算機(jī)顯示的作用。對(duì)于后臺(tái)監(jiān)管計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，電氣自動(dòng)化還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)及時(shí)處理，讓煤礦變電站工作更加自動(dòng)，實(shí)現(xiàn)煤礦行業(yè)的高效生產(chǎn)，促進(jìn)整體工作的順利開(kāi)展。

2.5 電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦通風(fēng)排水系統(tǒng)中的應(yīng)用

煤礦行業(yè)的工作環(huán)境較為特殊，所以構(gòu)建自動(dòng)化的排風(fēng)系統(tǒng)尤為重要。在建設(shè)電氣自動(dòng)化排風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，要檢測(cè)煤礦正常工作環(huán)境，對(duì)瓦斯?jié)舛群头蹓m濃度有全面的了解，根據(jù)所檢測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)建立自動(dòng)化排風(fēng)系統(tǒng)，在遇到氣體粉塵超標(biāo)問(wèn)題時(shí)能夠及時(shí)作出預(yù)警并強(qiáng)力排風(fēng)，控制煤礦工作環(huán)境，讓煤礦工作更為安全。對(duì)于煤礦排水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，建立自動(dòng)化排水系統(tǒng)要注意排水水量和自動(dòng)供水能力。對(duì)于煤礦排水來(lái)說(shuō)電氣自動(dòng)化主要有以下幾點(diǎn)應(yīng)用：第一，自動(dòng)化排水系統(tǒng)能根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水和供水，同時(shí)根據(jù)使用需求能對(duì)供水設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣才能提升供水效率和準(zhǔn)確程度，減少水資源的浪費(fèi)，進(jìn)而減少煤礦廢水排放對(duì)環(huán)境的破壞。第二，電氣自動(dòng)化排水系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用，讓排水系統(tǒng)能夠高效運(yùn)行，減少排水事故的發(fā)生，如果排水出現(xiàn)安全事故，排水系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)啟用應(yīng)對(duì)的備用方案，確保煤礦生產(chǎn)的安全性。第三，電氣自動(dòng)化排水系統(tǒng)還可以在第一時(shí)間將排水泵房的數(shù)據(jù)傳送到地面指揮中心，同時(shí)還可以將煤礦生產(chǎn)中的一些相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給地面控制人員，這樣地面指揮中心能夠通過(guò)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)分析泵房煤礦的生產(chǎn)情況，讓工作人員能夠更加全面地了解煤礦生產(chǎn)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)整體工作的自動(dòng)化控制。電氣自動(dòng)化在煤礦排水系統(tǒng)中的主要控制方式有地面遠(yuǎn)程控制、本地手動(dòng)控制和本地自動(dòng)控制，能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦排水系統(tǒng)的整體控制，達(dá)到良好的工作需求。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于煤礦行業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，電氣自動(dòng)化技術(shù)有著重要的發(fā)揮空間。利用電氣自動(dòng)技術(shù)幫助煤礦行業(yè)創(chuàng)造更加安全高效的工作環(huán)境，提高煤礦開(kāi)采工作效率。從現(xiàn)階段我國(guó)煤礦電氣自動(dòng)化發(fā)展來(lái)看有很大進(jìn)步空間，所有專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作情況作出更加優(yōu)化的調(diào)整，讓電氣自動(dòng)化能在煤礦行業(yè)中有更好的發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)煤礦行業(yè)的高效安全生產(chǎn)。