煤礦礦山機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析

曾朝輝

滎經(jīng)縣鳳凰煤業(yè)有限公司，中國·四川 雅安 625200

1 引言

土地遼闊以及煤炭資源豐富是中國國土的特點(diǎn)，在中國諸多的能源類型中，煤炭資源是其中不可或缺的組成部分，對于保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展具有重要價(jià)值和意義。在煤炭開采及生產(chǎn)過程，如何保證生產(chǎn)安全及開采效率是關(guān)注焦點(diǎn)，傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用，不僅難以保證生產(chǎn)效率，也會(huì)讓采礦人員的生命安全受到威脅，影響煤炭企業(yè)的整體生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益，想要引領(lǐng)整個(gè)煤炭行業(yè)的發(fā)展，提升煤炭開采工作效率和質(zhì)量是首要任務(wù)，積極引入先進(jìn)的機(jī)械化設(shè)備，綜合考慮機(jī)械設(shè)備性能及效益價(jià)值，以此推動(dòng)煤礦行業(yè)快速發(fā)展，向現(xiàn)代化、科技化的方向轉(zhuǎn)型。此外，隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科技的發(fā)展，全面改造與更新煤礦行業(yè)的老舊設(shè)備，有助于煤礦設(shè)備智能化程度的提高，切實(shí)維護(hù)煤礦開采安全，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)。而電氣自動(dòng)化技術(shù)是多學(xué)科技術(shù)以及專業(yè)知識綜合的科目，有效地改善了傳統(tǒng)電工機(jī)械制造中存在的不足，同時(shí)，將高新術(shù)比如計(jì)算機(jī)工程等合理應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)中，這樣對于提高煤礦產(chǎn)出效能以及成品質(zhì)量具有突出貢獻(xiàn)。立足于長遠(yuǎn)發(fā)展角度，借助電氣自動(dòng)化技術(shù)的力量，對于整個(gè)行業(yè)以及社會(huì)的發(fā)展都是起到助力作用。就目前煤礦行業(yè)機(jī)械設(shè)備的電氣自動(dòng)化技術(shù)的整體應(yīng)用來看，其機(jī)械控制精度以及效果還沒有達(dá)到理想的狀態(tài)，但是隨著中國科技水平的提升，借助科研力量提高煤礦行業(yè)的電氣自動(dòng)化技術(shù)水平指日可待，以此來提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，這樣可以保障各領(lǐng)域生產(chǎn)活動(dòng)以及日常生活有條不紊地進(jìn)行。

2 相關(guān)概念簡述

2.1 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)

從功能角度上，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以把控制子系統(tǒng)全面顯示出來，提供給機(jī)械設(shè)備精準(zhǔn)的信息數(shù)據(jù)，便于跟蹤掌握整個(gè)生產(chǎn)流程，與此同時(shí)，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)在抗干擾能力上具有突出優(yōu)勢，系統(tǒng)運(yùn)行階段，完成對生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備有關(guān)數(shù)據(jù)的接收，如果機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)異常情況，這一控制系統(tǒng)的自我安全運(yùn)行保護(hù)功能在此時(shí)會(huì)發(fā)揮作用，啟動(dòng)系統(tǒng)連鎖控制，防范生產(chǎn)事故的發(fā)生，所以說電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)過程有著較強(qiáng)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防能力，表現(xiàn)出較高的靈活性，大大降低了系統(tǒng)損耗，使系統(tǒng)維持較高的生產(chǎn)能力[1]。

2.2 煤礦礦山機(jī)械設(shè)備

由于煤礦行業(yè)自身的特殊性，確保機(jī)械設(shè)備的控制精度是提升生產(chǎn)效率以及維護(hù)生產(chǎn)安全的前提條件，如果不能將機(jī)械設(shè)備的精度控制在合理范圍內(nèi)，很難實(shí)現(xiàn)預(yù)期的生產(chǎn)目標(biāo)。但也并不是說，越復(fù)雜的、越精密的機(jī)械設(shè)備可以帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益，反而可能因?yàn)檫@類設(shè)備的兼容問題增加生產(chǎn)矛盾或者提高設(shè)備維修難度，對此，務(wù)必要選擇質(zhì)量高、性能可靠的機(jī)械設(shè)備，加強(qiáng)對機(jī)械設(shè)備的管理與維護(hù)，防止實(shí)際生產(chǎn)過程機(jī)械設(shè)備在各方面因素的影響下出現(xiàn)故障。事實(shí)上，合理地把電氣自動(dòng)化技術(shù)融合應(yīng)用在煤礦礦山機(jī)械中，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)械的應(yīng)用不足，相關(guān)工作人員需關(guān)注電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟(jì)收益與易產(chǎn)生的故障問題，進(jìn)而提高礦山開采工作的規(guī)范性。

3 煤礦礦山機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究

3.1 調(diào)速變頻器的應(yīng)用

通過對傳統(tǒng)煤礦礦山生產(chǎn)情況的綜合研究，實(shí)際生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)檢測速度較慢，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，耗費(fèi)大量的電力資源，不僅如此，機(jī)械設(shè)備的故障出現(xiàn)概率很高，良好地解決這一問題才能確保自動(dòng)化生產(chǎn)順利進(jìn)行。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)速變頻器在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用成為必然，其具體應(yīng)用是將PLC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安裝在調(diào)速變頻器中，完成數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集，數(shù)據(jù)采集可分為手動(dòng)、半自動(dòng)的復(fù)合控制模式。變頻器控制系統(tǒng)的應(yīng)用，需要由多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的相互配合完成，使不同工作部件處于不同的運(yùn)行速度，減少不必要的能源消耗。另外，還可以對機(jī)械設(shè)備的模擬壓力信號進(jìn)行精確檢測，準(zhǔn)確斷定機(jī)械設(shè)備的效能，防范機(jī)械故障的產(chǎn)生，確保煤礦礦山機(jī)械設(shè)備平穩(wěn)安全地運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步計(jì)算機(jī)械回轉(zhuǎn)速度[2]。

3.2 皮帶控制的應(yīng)用

對于煤礦礦山領(lǐng)域使用的機(jī)械設(shè)備來講，煤礦礦山機(jī)械設(shè)備的皮帶控制方面，主要是采用單向運(yùn)行設(shè)計(jì)，很難根據(jù)外界因素的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)化處理，加上傳統(tǒng)的煤礦礦山開采過程，外部環(huán)境因素的變化是極為常見的，導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率不能得到保障，為了規(guī)范煤礦生產(chǎn)流程，嚴(yán)格把控生產(chǎn)質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)效益目標(biāo)，可在傳統(tǒng)的皮帶傳送裝置中加入預(yù)警裝置，用于妥善處理煤礦生產(chǎn)過程的外部環(huán)境變化因素及相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整采礦機(jī)械設(shè)備，確保其滿足實(shí)際環(huán)境的運(yùn)行條件需求。與此同時(shí)，基于實(shí)際情況分析，皮帶控制裝置的應(yīng)用，主要是通過繞過驅(qū)動(dòng)輥和惰輥之間的摩擦力，作為皮帶導(dǎo)向系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，采用全壓和直接啟動(dòng)的控制方法，在液壓作用下控制推桿制動(dòng)器，將運(yùn)行動(dòng)力直接從主鏈傳遞到動(dòng)臂皮帶上，保證皮帶控制裝置輸送效率。

3.3 機(jī)械設(shè)備的故障診斷與監(jiān)控

當(dāng)前時(shí)期，在煤礦礦山機(jī)械作業(yè)開采過程中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效率以及應(yīng)用成果是有目共睹的，尤其是面對地形地貌復(fù)雜的地區(qū)或者處于環(huán)境惡劣地區(qū)的開采活動(dòng)中，電氣自動(dòng)化技術(shù)都發(fā)揮其獨(dú)有優(yōu)勢和作用，使開采效率得到了顯著提升。然而傳統(tǒng)的礦山機(jī)械對于復(fù)雜地貌的開采容易受到周邊環(huán)境以及多方面因素的影響，這樣在很大程度上增加了開采安全隱患，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以保證運(yùn)行參數(shù)更加合理，而且表現(xiàn)出超強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用不需要人工操作，人力勞作成本有了明顯的降低，更加符合現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展需要[3]。另外，基于電氣自動(dòng)化技術(shù)之上研發(fā)成功的礦山機(jī)械，若與傳統(tǒng)的采煤機(jī)械進(jìn)行比較，其機(jī)械性能同樣具有優(yōu)勢，比如，這類機(jī)械設(shè)備在實(shí)際運(yùn)用期間可以精準(zhǔn)的判斷機(jī)械故障或存在的隱患問題，避免煤礦開采過程安全問題的發(fā)生。實(shí)際的煤礦開采過程，多數(shù)是處于地下作業(yè)的，可見度低加上地理環(huán)境的多變性，利用自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備可以更好地辨識復(fù)雜的地理環(huán)境，依據(jù)地形變化調(diào)整機(jī)械作業(yè)高度以及運(yùn)行參數(shù)等，保證開采機(jī)械處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。舉個(gè)簡單的例子，根據(jù)煤礦井下地形條件，將開采機(jī)械的高度進(jìn)行調(diào)整，預(yù)防在開采作業(yè)過程因?yàn)檫B續(xù)的截割頂板巖石損壞機(jī)械設(shè)備。除此之外，對故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控是提升自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行效率的重要手段，通過對礦山機(jī)械運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測，掌握機(jī)械設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，避免礦山機(jī)械在實(shí)際運(yùn)行過程受工作環(huán)境的干擾與影響，如果機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)特殊情況，自動(dòng)化機(jī)械會(huì)及時(shí)發(fā)出預(yù)警，精確判斷出機(jī)械設(shè)備的故障類型，即本身故障導(dǎo)致還是開采區(qū)域的外界環(huán)境導(dǎo)致的，針對不同情況采取對應(yīng)策略，保證機(jī)械設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行，不會(huì)對機(jī)械設(shè)備的工作時(shí)效產(chǎn)生影響。

3.4 煤礦升降系統(tǒng)的應(yīng)用

煤礦開采作業(yè)在地下位置的作業(yè)時(shí)間較長，科學(xué)應(yīng)用煤礦升降自動(dòng)化系統(tǒng)更加關(guān)鍵，開采作業(yè)前要將工作人員以及相關(guān)的開采設(shè)備從地面運(yùn)輸?shù)骄?，自?dòng)化升降系統(tǒng)的應(yīng)用可以保證工作人員的人身安全，確保人員和設(shè)備安全到達(dá)指定地點(diǎn)。升降系統(tǒng)的應(yīng)用，則是利用PLC系統(tǒng)監(jiān)控升降機(jī)自動(dòng)化操控的全過程，如遇到升降故障或者異常情況時(shí)，PLC系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)報(bào)警，警示工作人員，有效避免人員以及物資的運(yùn)輸危險(xiǎn)隱患，從升降系統(tǒng)的應(yīng)用分析，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，顯著提高了煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)安全，更好地維護(hù)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行綜合效益。

4 優(yōu)化煤礦礦山機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用策略

4.1 積極優(yōu)化電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)

推動(dòng)煤礦礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的專業(yè)化發(fā)展，研發(fā)出與開采區(qū)域作業(yè)需求吻合的機(jī)械設(shè)備及其內(nèi)部自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以將自動(dòng)化控制系統(tǒng)的作用最大化。通常情況，礦山機(jī)械與小零件機(jī)械在自動(dòng)化生產(chǎn)方面存有相近的特點(diǎn)，實(shí)際研發(fā)過程要多角度地深入研究設(shè)計(jì)，例如，重點(diǎn)考慮如何將電氣自動(dòng)化控制融入機(jī)械動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)中，利用計(jì)算機(jī)編程控制生產(chǎn)操作，在高精度完成機(jī)械設(shè)備智能化控制的同時(shí)，降低實(shí)際生產(chǎn)的資源損耗與浪費(fèi)，帶給煤礦企業(yè)更多效益。另外，要加強(qiáng)對機(jī)械設(shè)備的綜合監(jiān)控，高度重視機(jī)械設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程的預(yù)警問題，一旦出現(xiàn)故障隱患及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，秉承預(yù)防為主的生產(chǎn)原則，減少機(jī)械設(shè)備的故障安全問題。

4.2 強(qiáng)化礦山機(jī)械管理

構(gòu)建完善化的煤礦礦山機(jī)械設(shè)備應(yīng)用管理規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，以礦山機(jī)械設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用需求為基礎(chǔ)，從長遠(yuǎn)發(fā)展方向制定設(shè)備使用計(jì)劃，保證計(jì)劃的制定切合礦山實(shí)際情況，同時(shí)加強(qiáng)對礦山機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的日常檢測與維護(hù)，做到防患于未然，有效規(guī)避機(jī)械設(shè)備安全隱患帶給煤礦企業(yè)的不良影響。除此之外，如果想要切實(shí)優(yōu)化煤礦礦山機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用水平，還應(yīng)要求相關(guān)的機(jī)械設(shè)備維護(hù)注重自身專業(yè)性的提升，在機(jī)械設(shè)備維護(hù)過程中發(fā)揮出專業(yè)水準(zhǔn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備中存有的不足，按照規(guī)范化流程開展設(shè)備維護(hù)工作，以此提升電氣控制系統(tǒng)的整體安全性。如果維護(hù)人員缺乏專業(yè)知識，實(shí)踐能力匱乏，必然會(huì)增加機(jī)械設(shè)備的安全問題，對此，要注重電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的聯(lián)合發(fā)展，強(qiáng)化對礦山機(jī)械設(shè)備的系統(tǒng)化管理，帶動(dòng)煤礦企業(yè)穩(wěn)健發(fā)展[4]。

4.3 明確電氣自動(dòng)化使用發(fā)展方向

如今全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢下，電氣自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械應(yīng)用的融合及機(jī)電一體化會(huì)是主流趨勢，對于想要發(fā)展的煤礦企業(yè)，引入機(jī)電一體化能夠促進(jìn)安全生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，切實(shí)提升煤礦機(jī)械自動(dòng)化的完整程度。機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展離不開信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的融合，全方位地維護(hù)生產(chǎn)安全，有效提升生產(chǎn)效率。不久的將來，電氣自動(dòng)化控制會(huì)走向集成化，對開采人員的專業(yè)能力及綜合素質(zhì)等都是全新的考驗(yàn)，只有不斷提升工作人員的能力水平，增加對機(jī)械設(shè)備的認(rèn)知程度和鉆研深度，才能提升煤礦行業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化水平，鞏固煤礦企業(yè)的市場地位[5]。

5 結(jié)語

綜上所述，在中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科技快速發(fā)展的推動(dòng)下，煤礦機(jī)械設(shè)備的電氣自動(dòng)化水平隨之提升，其發(fā)展前景同樣很樂觀，有著廣泛的市場需求，與傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械進(jìn)行對比，電氣自動(dòng)化技術(shù)憑借自身應(yīng)用優(yōu)勢在煤礦行業(yè)中具有不可替代的作用[6]。從另一視角出發(fā)，煤礦礦山作業(yè)所處的地理環(huán)境復(fù)雜、惡劣，良好的運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)是提高作業(yè)安全及作業(yè)效率的有力保障，最大程度地減少作業(yè)環(huán)境等多方面因素的影響，未來隨著自動(dòng)化技術(shù)的普及應(yīng)用，電氣自動(dòng)化在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用范圍更加廣泛，同時(shí)會(huì)朝向更加精準(zhǔn)的方向邁進(jìn)和發(fā)展[7]。