煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

楊自文

（寧夏銀星煤業(yè)有限公司，寧夏靈武 750408）

在眾多煤礦機(jī)械設(shè)備中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，是精準(zhǔn)采集各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)參數(shù)的主要方法之一，并且能夠?qū)Φ孛骐娏ο到y(tǒng)的監(jiān)控指標(biāo)進(jìn)行集中反饋和信息處理。在集中部署和應(yīng)用電氣自動(dòng)化控制模式的過(guò)程中，煤礦作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的施工技術(shù)人員和管理人員需要對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行定期維護(hù)和檢修，才能夠保障電子元件的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量。

1 煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化

1.1 繼電器控制

在不同規(guī)模的煤礦生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，地面生產(chǎn)系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制功能相對(duì)比較復(fù)雜，間接影響繼電器控制回路的完整性和安全可靠性。在繼電器控制模式下，要對(duì)總線(xiàn)和通信傳輸線(xiàn)路進(jìn)行全面的安全檢查，會(huì)額外耗費(fèi)較多人力物力，但是此項(xiàng)控制技術(shù)的應(yīng)用成本相對(duì)較低，比較適用于中小規(guī)模的煤礦作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境之中[1]。但是在應(yīng)用繼電器控制技術(shù)和系統(tǒng)的過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)和單位機(jī)構(gòu)需要重點(diǎn)排查實(shí)礦信息的完整性和安全可靠性，才能夠?qū)^電器信號(hào)的變化趨勢(shì)進(jìn)行客觀評(píng)估和統(tǒng)計(jì)分析。繼電器控制模式的操作功能會(huì)互相影響，故障排除難度相對(duì)較高，因此未廣泛應(yīng)用在多種煤礦地面作業(yè)系統(tǒng)之中。很多煤礦開(kāi)采環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜，繼電器控制模式只適用于中小型規(guī)模的煤礦開(kāi)采作業(yè)場(chǎng)景，并需要對(duì)數(shù)據(jù)通路和通信控制總線(xiàn)進(jìn)行全面的安全檢查和質(zhì)量檢查，才能夠確保繼電器設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量和安全運(yùn)行狀態(tài)基本不變。

1.2 單片機(jī)構(gòu)成控制器

在露天煤礦以及地下礦井中，單片機(jī)構(gòu)成的控制器應(yīng)用相對(duì)比較廣泛，但是相關(guān)操作功能的靈活性普遍不強(qiáng)，并且不具有較強(qiáng)的可拓展性和系統(tǒng)魯棒性[2]。很多單片機(jī)構(gòu)成的控制器設(shè)備，能夠?qū)β短烀旱V地下煤礦的機(jī)械設(shè)備作業(yè)過(guò)程進(jìn)行客觀評(píng)估和在線(xiàn)監(jiān)控，但是數(shù)據(jù)通信線(xiàn)路并不完全可靠，也會(huì)引發(fā)較多安全責(zé)任事故問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用單片機(jī)控制器設(shè)備的過(guò)程中，要精準(zhǔn)識(shí)別通信信號(hào)的完整性和真實(shí)性，并對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的操作指令進(jìn)行可靠性評(píng)估，才能夠進(jìn)一步界定單片機(jī)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一致性。在應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行軟件編程以及算法設(shè)計(jì)的過(guò)程中，很多煤礦企業(yè)會(huì)集中采用成套的信息化解決方案，但是不能夠完全依賴(lài)于單片機(jī)控制器設(shè)備，以免影響到地面生產(chǎn)系統(tǒng)和地下生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定通信傳輸控制狀態(tài)[3]。

1.3 可編程控制器

對(duì)于相對(duì)比較復(fù)雜的煤礦工程建設(shè)項(xiàng)目，可編程控制器的應(yīng)用相對(duì)比較廣泛，并且能夠根據(jù)煤礦機(jī)械設(shè)備的具體型號(hào)和規(guī)格，針對(duì)性安裝和配置相關(guān)系統(tǒng)操作參數(shù)，并自動(dòng)化監(jiān)控煤礦機(jī)械設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況[4]。但是在部署和應(yīng)用可編程控制器的過(guò)程中，需要充分考量煤礦作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工程數(shù)據(jù)量是否超出可編程控制器的實(shí)際承載能力，也需要客觀評(píng)估煤礦機(jī)械設(shè)備的電氣自動(dòng)化控制模式是否安全可靠。在廣泛應(yīng)用可編程控制器的過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員和管理人員需要對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備的待機(jī)和運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行集中切換，并在斷電和通電狀態(tài)下進(jìn)行全面的安全質(zhì)量檢查，將集成電路的數(shù)據(jù)輸入和輸出模式進(jìn)行針對(duì)性測(cè)試，才能夠進(jìn)一步確定煤礦機(jī)械設(shè)備能夠完成原定作業(yè)內(nèi)容和目標(biāo)。應(yīng)用此種控制方式，核心設(shè)備包括電源設(shè)備、中央處理器、輸入輸出設(shè)備。設(shè)備連接與集成電路控制系統(tǒng)規(guī)模比較小，可以縮小空間占比[5]。應(yīng)用此種控制方式，可以發(fā)揮出靈活性、穩(wěn)定性?xún)?yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)化操作步驟，全面提升電氣設(shè)備控制效率與質(zhì)量。

2 煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化運(yùn)行的影響因素

2.1 環(huán)境因素

在煤礦開(kāi)采作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，環(huán)境因素會(huì)嚴(yán)重干擾機(jī)械設(shè)備的電氣自動(dòng)化運(yùn)行狀態(tài)，并且對(duì)各類(lèi)設(shè)備內(nèi)部零部件的正常使用功能造成嚴(yán)重影響。尤其在煤礦開(kāi)采的不同作業(yè)面上，電磁波和離心振動(dòng)狀態(tài)都會(huì)嚴(yán)重干擾到機(jī)械設(shè)備內(nèi)部電氣系統(tǒng)零部件，從而對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)的采集和通信傳輸過(guò)程造成一定影響。使用機(jī)械設(shè)備之前，要嚴(yán)格檢查施工作業(yè)環(huán)境中是否存在較多外部干擾因素，也需要對(duì)機(jī)械設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)模式進(jìn)行集中切換操作。尤其在地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜的施工區(qū)域內(nèi)，采煤機(jī)械設(shè)備和掘進(jìn)機(jī)械設(shè)備都會(huì)受到一定干擾，并且對(duì)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)控制模式和數(shù)據(jù)信息傳輸過(guò)程產(chǎn)生連鎖影響。施工技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)管理人員需要對(duì)周邊操作環(huán)境進(jìn)行全面的安全檢查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，才能夠最大限度保障煤礦機(jī)械設(shè)備的電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)基本不變。在綜合研判和識(shí)別各項(xiàng)環(huán)境影響因素的過(guò)程中，根據(jù)煤礦開(kāi)采作業(yè)的實(shí)際工作規(guī)模，也要客觀評(píng)估機(jī)械設(shè)備內(nèi)部電氣系統(tǒng)控制裝置的完整性和工程數(shù)據(jù)信息采集精度。

2.2 人員因素

在不同規(guī)模的煤礦開(kāi)采作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，系統(tǒng)操作人員的操作失誤現(xiàn)象相對(duì)比較普遍，因此間接影響到煤礦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)際作業(yè)參數(shù)，對(duì)各類(lèi)電氣系統(tǒng)裝置的正常操作與控制切換模式產(chǎn)生一定影響?，F(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員以及管理人員并不深入理解各類(lèi)煤礦機(jī)械設(shè)備的正常操作程序，也會(huì)引發(fā)較多安全責(zé)任事故問(wèn)題和設(shè)備故障問(wèn)題，從而影響到煤礦機(jī)械設(shè)備的正常使用壽命。很多煤礦并未完全貫徹落實(shí)安全生產(chǎn)規(guī)章制度，因此部分施工技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)管理人員的設(shè)備安全檢查工作很容易被忽略，也會(huì)間接引發(fā)較多地質(zhì)災(zāi)害事故等問(wèn)題。很多系統(tǒng)控制設(shè)備的操作精度相對(duì)較高，但是很多施工技術(shù)人員不能夠完全按指定的操作程序進(jìn)行施工作業(yè)和地質(zhì)勘探，直接影響煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還會(huì)顯著降低煤礦機(jī)械設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用效率。人員因素所導(dǎo)致的安全責(zé)任事故問(wèn)題，與煤礦機(jī)械設(shè)備的電氣控制操作過(guò)程直接相關(guān)，不能夠精準(zhǔn)識(shí)別煤礦開(kāi)采作業(yè)面中的各項(xiàng)安全隱患因素和環(huán)境影響因素，也會(huì)產(chǎn)生較多設(shè)備故障問(wèn)題。

2.3 元件質(zhì)量因素

在煤礦機(jī)械設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)模式中，電子元件的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量非常關(guān)鍵，直接關(guān)聯(lián)到電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效率，還會(huì)影響煤礦開(kāi)采作業(yè)面的完整性和安全可靠性。很多煤礦企業(yè)的安全責(zé)任意識(shí)比較淡薄，不能夠精挑細(xì)選相關(guān)材料市場(chǎng)中的電子零部件，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的元件質(zhì)量堪憂(yōu)，也會(huì)引發(fā)較多系統(tǒng)設(shè)備故障問(wèn)題，對(duì)施工作業(yè)環(huán)境的穩(wěn)定性和安全性造成嚴(yán)重威脅。電子元件質(zhì)量的不穩(wěn)定，體現(xiàn)在材料采購(gòu)和運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)環(huán)節(jié)，不能夠順利通過(guò)煤礦施工現(xiàn)場(chǎng)的安全檢查環(huán)節(jié)。因此在集中組裝煤礦機(jī)械設(shè)備的過(guò)程中，要嚴(yán)格檢查不同采購(gòu)批次的電子元件是否存在質(zhì)量問(wèn)題，并且要詳細(xì)記錄和統(tǒng)計(jì)分析電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的電子元件編號(hào)以及具體功能。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦開(kāi)采機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用

在不同生產(chǎn)作業(yè)規(guī)模的煤礦開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)中，通風(fēng)系統(tǒng)中的電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用形式非常普遍，并且能夠進(jìn)一步改善通風(fēng)環(huán)境，確保施工技術(shù)資源和人力資源的完整性和安全性。在構(gòu)建地面安全生產(chǎn)保障系統(tǒng)以及井下開(kāi)采作業(yè)管理系統(tǒng)的過(guò)程中，煤礦企業(yè)和其他監(jiān)管部門(mén)需要對(duì)自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面勘測(cè)和質(zhì)量檢查，才能夠確保煤礦開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中機(jī)械設(shè)備資源和人力資源的安全性以及穩(wěn)定性。在應(yīng)用通風(fēng)系統(tǒng)裝置的過(guò)程中，要對(duì)不同煤炭開(kāi)采層的地質(zhì)環(huán)境因素進(jìn)行重點(diǎn)勘察，并將煤礦開(kāi)采機(jī)械設(shè)備上的傳感器數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析，也需要對(duì)遠(yuǎn)程安全監(jiān)控和遙控控制裝置進(jìn)行合理調(diào)配，確保地面和地下煤礦開(kāi)采作業(yè)面結(jié)構(gòu)和環(huán)境的安全穩(wěn)定性。煤礦企業(yè)可以選用組合式的通風(fēng)系統(tǒng)裝置，并對(duì)通風(fēng)條件進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)信息采集，當(dāng)某類(lèi)氣體物質(zhì)達(dá)到一定濃度之后，需要自動(dòng)轉(zhuǎn)換成機(jī)械通風(fēng)控制模式，才能夠確保人員和機(jī)械設(shè)備的整體安全性。

3.2 煤礦開(kāi)采監(jiān)管應(yīng)用

在不同生產(chǎn)作業(yè)規(guī)模的煤礦開(kāi)采作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，需要對(duì)地面和采礦作業(yè)面進(jìn)行聯(lián)動(dòng)安全監(jiān)管和質(zhì)量監(jiān)管，因此能夠?qū)㈦姎庾詣?dòng)化技術(shù)應(yīng)用在煤礦開(kāi)采監(jiān)管體系中，才能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)資源，確保生產(chǎn)過(guò)程符合可持續(xù)發(fā)展觀的實(shí)際應(yīng)用需求。在構(gòu)建煤礦開(kāi)采監(jiān)管技術(shù)體系的過(guò)程中，施工單位和監(jiān)理單位需要嚴(yán)格檢查計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息管理工具的系統(tǒng)操作功能是否基本一致，并對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)控和運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)，才能夠充分保障煤礦開(kāi)采作業(yè)過(guò)程的連貫性和安全可靠性。此外，煤礦安全生產(chǎn)作業(yè)中必不可少的液壓支架也必須實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化，推動(dòng)高壓供液自動(dòng)化技術(shù)和液壓控制自動(dòng)化技術(shù)的完成，提高液壓系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，保障煤炭開(kāi)發(fā)利用安全作業(yè)。因此在構(gòu)建煤礦開(kāi)采監(jiān)控監(jiān)管體系的過(guò)程中，要對(duì)不同時(shí)間階段內(nèi)煤礦開(kāi)采作業(yè)的實(shí)際能源消耗量和資源利用率進(jìn)行對(duì)比分析，才能夠進(jìn)一步確定煤礦機(jī)械設(shè)備以及其他生產(chǎn)要素的安全可控性，并需要對(duì)各項(xiàng)施工作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行客觀評(píng)估和質(zhì)量檢驗(yàn)。

3.3 煤炭運(yùn)輸應(yīng)用

在不同生產(chǎn)規(guī)模的煤礦施工現(xiàn)場(chǎng)中，煤炭的運(yùn)輸巷道是非常關(guān)鍵的施工技術(shù)資源，因此也需要應(yīng)用裝備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備，才能夠精準(zhǔn)采集各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，并將數(shù)據(jù)指標(biāo)同步給地面生產(chǎn)管理系統(tǒng)。在構(gòu)建煤炭運(yùn)輸監(jiān)管系統(tǒng)的過(guò)程中，需要將自動(dòng)化傳感器設(shè)備所采集到的重量和體積等關(guān)鍵性技術(shù)參數(shù)，通過(guò)可編程控制器輸出到數(shù)據(jù)總線(xiàn)之中，并確定煤炭運(yùn)輸時(shí)間和狀態(tài)的一致性。為保障煤礦現(xiàn)場(chǎng)的煤炭運(yùn)輸速度和質(zhì)量，需要合理運(yùn)用機(jī)械設(shè)備的電氣自動(dòng)化操作模式，并對(duì)煤炭運(yùn)輸數(shù)據(jù)參數(shù)指標(biāo)的合理性和準(zhǔn)確性進(jìn)行實(shí)時(shí)校驗(yàn)和對(duì)比分析，才能夠?qū)?shù)據(jù)信息傳輸?shù)降孛嫔a(chǎn)管理信息系統(tǒng)之中。但是在部署和應(yīng)用煤炭運(yùn)輸操作功能模塊的過(guò)程中，要對(duì)煤炭屬性進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，并確保運(yùn)輸路徑的一致性和安全可靠性。除此之外，在運(yùn)用機(jī)械設(shè)備的電氣自動(dòng)化技術(shù)資源過(guò)程中，還需要重點(diǎn)關(guān)注煤炭運(yùn)輸效率的變化趨勢(shì)，并確保煤炭質(zhì)量和體積等數(shù)據(jù)參數(shù)的變化趨向于穩(wěn)定即可。

3.4 排水系統(tǒng)應(yīng)用

在煤礦施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，排水系統(tǒng)是必不可少的，并且間接影響煤礦開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中的地質(zhì)條件穩(wěn)定性和人員安全性。但是在構(gòu)建煤礦排水系統(tǒng)的過(guò)程中，要對(duì)各類(lèi)排水設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行模式進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控和安全檢查，確保地表水和地下水排出效率的穩(wěn)定性，并需要對(duì)不同水源進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，以免影響到地下和露天煤礦的開(kāi)采作業(yè)質(zhì)量。排水系統(tǒng)中的機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制模式，需要將各項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)指標(biāo)的實(shí)時(shí)采集過(guò)程進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)督，并確保排水管道的暢通性和密閉性，實(shí)時(shí)監(jiān)控和反饋煤礦的排水狀況，從而使管理人員可以隨時(shí)了解排水設(shè)備的運(yùn)行情況。當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)情況時(shí)，要根據(jù)具體情況及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，優(yōu)化煤炭排水系統(tǒng)，提高排水管道的效率，確保煤炭行業(yè)的生產(chǎn)安全。除此之外，在煤礦作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)用自動(dòng)化排水系統(tǒng)，也有利于提升水資源的實(shí)際利用率，并能夠盡量避免不同煤礦開(kāi)采層出現(xiàn)透水事故問(wèn)題，并充分保障開(kāi)采作業(yè)過(guò)程的連貫性以及安全穩(wěn)定性。

3.5 安全保障設(shè)備應(yīng)用

不論是露天煤礦還是地下礦井，都需要充分保障采礦作業(yè)過(guò)程的安全性，因此需要針對(duì)性配備安全保障設(shè)備，對(duì)地面生產(chǎn)管理情況進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控和質(zhì)量監(jiān)督，也能夠協(xié)助動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)采礦作業(yè)面中的相關(guān)技術(shù)資源。因此在應(yīng)用各類(lèi)安全保障設(shè)備的過(guò)程中，需要對(duì)煤礦施工現(xiàn)場(chǎng)中容易產(chǎn)生的安全責(zé)任事故問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)排查，并需要對(duì)自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備和噴霧設(shè)備、斷電設(shè)備的電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用形式重點(diǎn)檢查和質(zhì)量評(píng)估，才能夠確保各類(lèi)數(shù)據(jù)信息的通信傳輸過(guò)程符合原定施工需求。煤礦企業(yè)需要在施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中合理配置安全保障設(shè)備，并對(duì)機(jī)械設(shè)備的電氣自動(dòng)化控制模式進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換和參數(shù)統(tǒng)計(jì)，才能夠進(jìn)一步提升采礦作業(yè)流程的連貫性和安全性，并對(duì)關(guān)鍵質(zhì)量控制節(jié)點(diǎn)和安全監(jiān)督內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)一直重視能源建設(shè)，煤炭作為最重要的能源之一，不論是在技術(shù)還是設(shè)備上均實(shí)現(xiàn)了全面的創(chuàng)新應(yīng)用，極大提升了工作速度與質(zhì)量，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。當(dāng)前，煤炭生產(chǎn)電氣自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越成熟，在生產(chǎn)過(guò)程中，起到了重要的推動(dòng)作用。只有全面推動(dòng)自動(dòng)化生產(chǎn)模式，才能有效提高煤炭開(kāi)采能力，滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的需求。