煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動化技術(shù)應(yīng)用

江 洋，劉云鵬，馬 超，尤占一

（鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限公司曉明礦，遼寧 鐵嶺 112000）

煤礦機(jī)械設(shè)備是保證煤炭生產(chǎn)的基礎(chǔ)，對煤炭生產(chǎn)起到了至關(guān)重要的作用，機(jī)械設(shè)備利用程度越高，生產(chǎn)的能力越強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量越穩(wěn)定。機(jī)械設(shè)備運行效率與安全性直接影響煤礦生產(chǎn)效率與安全。我國傳統(tǒng)煤炭生產(chǎn)主要以人工為主，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，工人主要集中到井下作業(yè)，很容易出現(xiàn)安全責(zé)任事故，導(dǎo)致人員的傷亡，將電氣自動化技術(shù)引進(jìn)煤礦機(jī)械設(shè)備運行生產(chǎn)中，能有效解決安全生產(chǎn)的問題，全面提高煤炭生產(chǎn)效率。

1 電氣自動化技術(shù)對于煤礦生產(chǎn)的積極作用

1.1 促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)管理水平的提升

煤礦行業(yè)生產(chǎn)活動集中在礦井下，礦井下生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣，存在各種危險因素，稍有不慎則會導(dǎo)致生產(chǎn)責(zé)任事故發(fā)生，開采人員的人身安全面臨巨大的威脅。煤炭生產(chǎn)安全第一，這是煤礦生產(chǎn)核心原則，要時刻警惕，不論任何情況下，都需要以安全為主，在保證安全的前提下，做好質(zhì)量提升。這給煤炭生產(chǎn)的管理提出了更高的要求，為了全面保證生產(chǎn)連續(xù)性，就要加強(qiáng)管理，提高管理能力與水平，通過科學(xué)的管理措施，全面為工人創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)工作環(huán)境?，F(xiàn)代煤礦生產(chǎn)已經(jīng)不同以往傳統(tǒng)人工作業(yè)，通過機(jī)械化設(shè)備的使用，能夠有效提高井下安全性，不管是采掘，還是運輸都有了機(jī)械作業(yè)，通過機(jī)械操作，減少人員投入，不僅有效降低人員操作帶來的不穩(wěn)定因素，更維護(hù)了生產(chǎn)的安全，通過對井下人員數(shù)量的控制，保證了生產(chǎn)的安全，提高了機(jī)械化應(yīng)用層次。電氣自動化技術(shù)應(yīng)用能夠?qū)κ鹿蔬M(jìn)行自動識別，提高危險源辨識度，通過遠(yuǎn)程控制解決好危險問題，大大降低了作業(yè)的風(fēng)險，從根本上保證了生產(chǎn)的效率，自動化應(yīng)用推動了管理進(jìn)步。

1.2 提高煤礦機(jī)械生產(chǎn)效率

電氣自動化技術(shù)應(yīng)用大大提高了設(shè)備的穩(wěn)定性與安全性，通過自動化技術(shù)應(yīng)用能有效實現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程調(diào)試，保證了設(shè)備性能的穩(wěn)定，使生產(chǎn)得以提升。通過遠(yuǎn)程自動化控制系統(tǒng)，及時查看設(shè)備現(xiàn)場運行的情況，能夠及時有效發(fā)現(xiàn)問題，并對問題成因快速分析，按照故障的情況對設(shè)備發(fā)布指令，判斷設(shè)備是否需停工檢修，大大降低了因為設(shè)備原因?qū)е碌纳a(chǎn)停工。通過遠(yuǎn)程控制，進(jìn)一步提升了設(shè)備利用率，全面減少設(shè)備檢修維護(hù)所消耗的時間，減少了成本資源。機(jī)械設(shè)備運行過程中，難免會出現(xiàn)各種問題，單純依靠人工來檢修，會影響到連續(xù)生產(chǎn)，而通過自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，大大減少了人為干預(yù)，避免了人工操作與管理可能出現(xiàn)的疏漏，對提升煤礦企業(yè)生產(chǎn)效益起到了積極作用。

2 故障診斷系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

故障系統(tǒng)能夠在事故發(fā)生前對設(shè)備進(jìn)行預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中的意外危險，使危險系數(shù)下降，全面保證設(shè)備生產(chǎn)安全。故障診斷系統(tǒng)好壞關(guān)系到煤礦機(jī)械設(shè)備運行的質(zhì)量，在電氣自動化應(yīng)用中，診斷系統(tǒng)最為關(guān)鍵，是整個系統(tǒng)的核心，當(dāng)前，其已經(jīng)擁有了成熟技術(shù)及完善體制，充分發(fā)揮了系統(tǒng)的綜合性作用，減少了設(shè)備故障率，保證了生產(chǎn)的安全。在實際應(yīng)用中設(shè)備難免會出現(xiàn)各種問題，意外事故時有發(fā)生。有了煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動化技術(shù)的輔助能夠全面對故障進(jìn)行分析解決。當(dāng)下，設(shè)備的故障診斷系統(tǒng)包括故障報警、故障分析、故障定位、危害分析等部分，通過各個部分的協(xié)調(diào)功能，全面保證設(shè)備穩(wěn)定運行。系統(tǒng)的設(shè)計非常嚴(yán)密，在實踐過程中總結(jié)出來的常見問題，通過自動化識別，使煤礦作業(yè)更加穩(wěn)定。

2.2 故障診斷系統(tǒng)原理

故障系統(tǒng)是一個集成體系，由多個預(yù)警模塊與分析模塊構(gòu)成，在設(shè)備穩(wěn)定運行的情況下，系統(tǒng)不發(fā)生作用，出現(xiàn)了問題，故障系統(tǒng)會自動啟動，全面發(fā)揮分析的功能，查找問題成因，及時做出指令。故障報警信號是在接收到故障信息后開啟，設(shè)備運行過程中，設(shè)置各種參數(shù)，如果運行中出現(xiàn)與參數(shù)不符的情況，就會及時向后臺發(fā)出信號，接收到集成設(shè)備的各種數(shù)據(jù)收集，并由分析模塊對設(shè)備運行情況進(jìn)行分析，終端設(shè)備對故障信息及分析模塊所得出的結(jié)論自動匯總、歸類，同時，輸出故障檢測分析的結(jié)果，使工作人員能夠方便快捷地找到問題成因，及時對設(shè)備運行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保了設(shè)備的穩(wěn)定運行。故障診斷系統(tǒng)能在有效預(yù)防危險發(fā)生的同時，對已發(fā)生的危險做好應(yīng)對，開啟緊急斷電閉鎖功能，確保了工作人員的人身安全，避免設(shè)備損壞。

2.3 故障系統(tǒng)建設(shè)

故障系統(tǒng)建設(shè)需要形成一個全傳播鏈條，這樣，才能確保所得到的信息快速到達(dá)后臺，所以說，建立系統(tǒng)時，我們應(yīng)注意故障信息傳播途徑細(xì)節(jié)的設(shè)計。當(dāng)前，現(xiàn)代傳播技術(shù)越來越發(fā)達(dá)，全面提高了信息的傳輸效率，但是這些技術(shù)大多需利用無線電技術(shù)及相關(guān)光纖才能實現(xiàn)，對于地面?zhèn)鬏斈軌蛴泻侠淼慕鉀Q方案，而煤礦機(jī)械設(shè)備大多在地下，地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣、通信條件差，發(fā)揮不出現(xiàn)代通信手段的良好作用，為了避免出現(xiàn)干擾，則需要采用多種方式進(jìn)行解決，保證信息的傳輸質(zhì)量，傳統(tǒng)有線傳播、蜂鳴報警器是較好的解決手段，能夠在不受干擾的前提下，使信息快速傳播。

3 當(dāng)前中國煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動化發(fā)展的不足

3.1 電氣自動化技術(shù)應(yīng)用水平較低

雖然電氣自動化技術(shù)在我國應(yīng)用越來越廣泛，但是整體看，技術(shù)的應(yīng)用還不成熟，技術(shù)起步晚，和一些發(fā)達(dá)國家相比，還存在一定的技術(shù)壁壘，部分關(guān)鍵技術(shù)仍掌握在國外一些大型企業(yè)手中，我國自主研發(fā)能力跟不上，很多的技術(shù)與設(shè)備還是靠進(jìn)口，依賴性依然較高，從長遠(yuǎn)角度看，技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用還受到一定限制，我國技術(shù)設(shè)備獨立性不足。

3.2 煤礦電氣自動化系統(tǒng)建設(shè)效率慢

隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，各種新型技術(shù)越來越多，要想全面跟進(jìn)難度較大，煤炭企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，則需要更長的時間，影響了生產(chǎn)的連續(xù)性。社會發(fā)展過程中出現(xiàn)了能源危機(jī)的問題，只有全面保證生產(chǎn)能力，才能推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展進(jìn)步。在此社會大背景下，煤礦企業(yè)要進(jìn)行自主革新，通過改變傳統(tǒng)粗放式、低效率生產(chǎn)模式，全面實現(xiàn)生產(chǎn)自動化控制，有效提高生產(chǎn)及管理現(xiàn)代化和精細(xì)化水平。加快電氣自動化技術(shù)革命，是提高效率的關(guān)鍵，但是，我國整體技術(shù)創(chuàng)新與建設(shè)效率緩慢，跟不上時代的進(jìn)步速度，要想進(jìn)行電氣自動化系統(tǒng)建設(shè)與改造，不但需要投入大量的資金、人力、物力，更要加入時間成本，這是煤炭企業(yè)無法承受的壓力，技術(shù)更新時間長影響到了技術(shù)進(jìn)步，也在一定程度上限制了電氣自動化技術(shù)推廣。

3.3 在電氣自動化技術(shù)應(yīng)用中存在的誤區(qū)

經(jīng)濟(jì)效益是煤礦企業(yè)共同追求的目標(biāo)，不論是技術(shù)創(chuàng)新，還是設(shè)備更新，均是以提高產(chǎn)量為目標(biāo)，但在企業(yè)中，技術(shù)創(chuàng)新跟進(jìn)速度較快，都是以經(jīng)濟(jì)為核心進(jìn)行的更新，在安全生產(chǎn)上還沒有重視起來，過度注重經(jīng)濟(jì)效益，忽略生產(chǎn)安全是當(dāng)前自動化推廣的誤區(qū)，自動化是保證安全的一個良好途徑，通過安全性的提高，保證生產(chǎn)質(zhì)量。自動化更新過程中，安全保障系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)施建設(shè)較隨意，不但不能提高產(chǎn)量，更容易出現(xiàn)安全責(zé)任事故。

4 電氣自動化技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的主要應(yīng)用

4.1 在采掘機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)不斷的發(fā)展，煤炭產(chǎn)業(yè)也深度融合了技術(shù)形態(tài)，全面提高了煤礦機(jī)械設(shè)備的運行效率，通過深度融合發(fā)展，推動煤礦機(jī)械設(shè)備自動化程度的提高。從當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r看，大多數(shù)煤礦機(jī)械設(shè)備都實現(xiàn)了電力驅(qū)動，保證了設(shè)備的穩(wěn)定性，煤礦機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)有了廣泛的使用，在穩(wěn)定性、安全性上得到了全面的提高。現(xiàn)代煤礦機(jī)械設(shè)備的自動化應(yīng)用，使設(shè)備對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性提升，提高了生產(chǎn)效率。變頻技術(shù)能在復(fù)雜環(huán)境條件下很好地完成任務(wù)，通過相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，有效保證了設(shè)備的穩(wěn)定運行，機(jī)械設(shè)備自動化性能大大提升。很多煤炭企業(yè)都加大了技術(shù)設(shè)備的改造，不斷提高設(shè)備自動化水平，目前較為先進(jìn)的煤礦機(jī)械設(shè)備均采用了可編程控制系統(tǒng)，使生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)自動控制與管理，工作人員只需要在后臺做出指令輸入，就能夠保證設(shè)備根據(jù)指令程序運行，各種傳感器集成到設(shè)備中，通過后臺的遠(yuǎn)程控制，對煤礦機(jī)械設(shè)備具體工作模式進(jìn)行微調(diào)，實現(xiàn)各種機(jī)械設(shè)備在無人控制的情況下也能安全穩(wěn)定運行。技術(shù)發(fā)展越來越快，從目前的煤炭掘進(jìn)設(shè)備中充分體現(xiàn)了技術(shù)力量的進(jìn)步。利用自動化編程，使設(shè)備運行的軌道得以控制，編程邏輯控制器能夠輸入設(shè)計思路，根據(jù)不同的設(shè)備情況全面做好整體功能復(fù)述，讓設(shè)備在無人的狀態(tài)下保證快速行進(jìn)，設(shè)備能夠適應(yīng)各種環(huán)境，邏輯控制器對設(shè)備進(jìn)行路程設(shè)計，保證了各功能單元有效控制，后臺能夠通過遠(yuǎn)程操作，對設(shè)備停止、啟動、生產(chǎn)進(jìn)行操控，滿足設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境下的正常行進(jìn)操作。為了全面對設(shè)備進(jìn)行操作，把握重點問題，對各關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)行科學(xué)監(jiān)控，現(xiàn)代掘進(jìn)設(shè)備實現(xiàn)了多個傳感器互相監(jiān)控的目標(biāo)，對重要節(jié)點進(jìn)行多元監(jiān)控。

在計算機(jī)技術(shù)的配合下，設(shè)備運行更加穩(wěn)定，全面提高了設(shè)備的自動化水平，機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)采集、處理、分析、故障診斷與排除整體效率更高，有效減少了設(shè)備故障維修停產(chǎn)時長。

4.2 在運輸提升機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

煤炭開采過程中，需要對煤炭進(jìn)行提升與運輸，這樣，才能確保煤炭產(chǎn)品的市場化應(yīng)用。那么進(jìn)行采煤過程中，則需要全面使用自動化控制技術(shù)進(jìn)行操作，以此，保證開采速度與進(jìn)度，全面提高生產(chǎn)效率。運輸與提升機(jī)械設(shè)備運行效率與穩(wěn)定影響煤礦生產(chǎn)效率，20 世紀(jì)80 年代開始，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，對煤炭需求量增長，這也對煤炭生產(chǎn)企業(yè)提出了更高的要求，只有全面擴(kuò)大開采量，才能夠滿足需求，大型煤礦膠帶運輸是輸送原煤的主力設(shè)備。煤炭提升與運輸是在地面生產(chǎn)模塊與采煤工作面間設(shè)置皮帶輸送機(jī)，保證了煤炭能夠在開采后及時運出，但是，在這一過程中，難免會遇到各種問題，影響到運輸?shù)男?，為了全面保證煤炭快速運輸，就需要利用自動化技術(shù)進(jìn)行控制，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，對皮帶輸送設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，通過電氣系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)多種控制方式，如自動控制、遠(yuǎn)程控制、獨立操作、手動操作等方式，能夠在避免停產(chǎn)的情況下，做好運輸設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)，更好地維護(hù)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。通過電子控制裝置的科學(xué)應(yīng)用，大大提高了運輸速度與質(zhì)量，可以根據(jù)不同的條件，設(shè)計自動調(diào)節(jié)擋速，全面實現(xiàn)整個系統(tǒng)自動化、精準(zhǔn)化的管理目標(biāo)。在實際生產(chǎn)作業(yè)中，可以根據(jù)設(shè)備運行的故障點做好針對性解決，以需求為導(dǎo)向，設(shè)置多個點位的控制，形成精準(zhǔn)配合，有效提高帶式設(shè)備連續(xù)運行速度，確保了對運輸過程中的準(zhǔn)確控制。帶式輸送設(shè)備是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，可采取視頻監(jiān)控系統(tǒng)對情況做好實時監(jiān)控，對設(shè)備的運行情況進(jìn)行快速反應(yīng)，后臺可以根據(jù)顯現(xiàn)的數(shù)據(jù)參數(shù)，做好運輸設(shè)備調(diào)試，通過電壓電流、煤流量、環(huán)境、溫度等信息內(nèi)容，及時發(fā)現(xiàn)隱患，對故障起到預(yù)警作用，煤礦自動化皮帶輸送設(shè)備也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的體現(xiàn)，全面提高了設(shè)備的智能化水平。

技術(shù)創(chuàng)新速度加快，為全面滿足新形勢需要，我國大力推動膠帶運輸工況監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)，在技術(shù)創(chuàng)新上有了新舉措，新技術(shù)系統(tǒng)融合了計算機(jī)技術(shù)和PLC 可編程邏輯控制器技術(shù)，使設(shè)備的保護(hù)綜合能力得以提升，設(shè)備更加自動化、系統(tǒng)化，通過DCS 分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用，全面提高了地面監(jiān)控能力，使地面實時監(jiān)控得以實現(xiàn)。我國自主研發(fā)的膠帶機(jī)全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)及膠帶集中監(jiān)控系統(tǒng)也在煤炭生產(chǎn)中得以應(yīng)用，煤礦運輸、提升機(jī)械設(shè)備的調(diào)速系統(tǒng)控制水平有了進(jìn)一步提高，以PLC 技術(shù)完成了提升工藝、同路行程、安全回路等多項控制，全面提高了生產(chǎn)整體效率。

4.3 在安全保障設(shè)備及裝置中的應(yīng)用

煤炭生產(chǎn)，安全第一，這是煤炭企業(yè)必須要遵循的原則，所以說，不論是技術(shù)創(chuàng)新還是設(shè)備更新，都要以安全為核心，全面提高生產(chǎn)的安全性。煤礦企業(yè)井下作業(yè)安全最為關(guān)鍵，作業(yè)過程中需配備專門安全監(jiān)控與保障系統(tǒng)，才能保證生產(chǎn)的安全。監(jiān)控監(jiān)測范圍覆蓋整個礦井，對溫度、濕度、瓦斯氣體濃度進(jìn)行全自動、全過程監(jiān)控，利用現(xiàn)場設(shè)置紅外線感應(yīng)自動噴霧裝置、斷電儀、風(fēng)電閉鎖裝置，做好現(xiàn)場的安全控制，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，保證生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行。感應(yīng)裝置與監(jiān)測裝置要全面保證對數(shù)據(jù)的實時傳輸，直接由后臺監(jiān)控對設(shè)備運行質(zhì)量進(jìn)行分析，對發(fā)現(xiàn)的問題要及時處理，快速反應(yīng)。

新型掘進(jìn)機(jī)械以PLC 為電氣系統(tǒng)主控，能夠同時對多單元進(jìn)行控制，系統(tǒng)能夠在不同邏輯模式下做好相互切換，使各點保護(hù)器對節(jié)點監(jiān)控更加有效，有效改善工作環(huán)境，降低從業(yè)人員的危險。

5 結(jié)束語

煤礦設(shè)備電氣自動化技術(shù)應(yīng)用是未來發(fā)展的趨勢，其有效提升了煤礦生產(chǎn)效率，保證了企業(yè)的良好經(jīng)濟(jì)效益，在應(yīng)用中，提高了安全性，保證了設(shè)備與人身安全。通過電氣自動化技術(shù)應(yīng)用幫助煤礦企業(yè)改變落后產(chǎn)能，提高管理效能，全面促進(jìn)煤炭生產(chǎn)管理現(xiàn)代化與科學(xué)化。