智能化技術(shù)對煤礦機電運輸影響研究

摘要：為確保煤礦機電運輸系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，通過分析智能化技術(shù)在提升機、供電系統(tǒng)和皮帶輸送機中的具體應(yīng)用，來探究智能化技術(shù)對煤礦機電運行系統(tǒng)的重要影響。研究表明：智能化技術(shù)在提升運輸過程穩(wěn)定性、供電系統(tǒng)可靠性和優(yōu)化運輸效率等方面具有顯著效果，能有效提升煤礦機電運輸系統(tǒng)整體性能，為煤礦生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益提升提供有力支撐。

關(guān)鍵詞：煤礦 機電運輸系統(tǒng) 智能化技術(shù) 供電系統(tǒng)

Research on the Influence of Intelligent Technology on ElectromechanicalTransportation inCoal Mines

LU Baizhou 1 LU Xiang 2

Fucun Coal IndustryofZaozhuang Mining Group Co.， Ltd. ;2. Gaozhuang Coal Industry of Zaozhuang Mining GroupCo.， Ltd.， Jining， Shandong Province，277605 China

Abstract：In order to ensure the safety and stability of the electromechanical transportation system in coal mines， this paper analyzesthe specific application of intelligent technology in elevators， power supply systems and belt conveyors to explore its important impact on the electromechanical transportation system in coal mines. Research has shown that intelligent technology has significant effects in improving the stability of the transportation process andthe reliability of the power supply system， and optimizing transportation efficiency， which can effectively improve the overall performance of the electromechanical transportation system in coal mines， so as to provide strong support for the production safety of coal mines and the improvement of their economic benefits.

Key Words：Coal mine; Electromechanical transportation system; Intelligent technology; Power supply system

煤礦機電運輸系統(tǒng)作為煤礦生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在保障安全生產(chǎn)方面作用巨大?；诳茖W(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，智能化技術(shù)在煤礦機電運輸中的應(yīng)用逐漸成為行業(yè)發(fā)展的趨勢，在發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢基礎(chǔ)上提升煤礦機電運輸系統(tǒng)的性能，給煤礦行業(yè)發(fā)展提供充足動力。在后續(xù)發(fā)展中，應(yīng)該立足智能化技術(shù)開展實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和智能控制等手段，實現(xiàn)優(yōu)化煤礦機電運輸系統(tǒng)運行狀態(tài)的目標(biāo)，降低安全風(fēng)險。

1煤礦機電運輸系統(tǒng)構(gòu)成

煤礦機電運輸系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)過程中關(guān)鍵的組成部分，它有效地保障了礦井原煤的運輸任務(wù)。該系統(tǒng)由多個關(guān)鍵設(shè)備共同構(gòu)成，如提升機、供電系統(tǒng)和皮帶傳輸機等，每種設(shè)備都發(fā)揮著不可或缺的功能，確保煤炭和其他物料的安全、高效運送。提升機作為系統(tǒng)的核心部件，通常依賴于強大的電動機或液壓系統(tǒng)作為動力來源，依據(jù)作業(yè)需要，沿導(dǎo)軌上升或下降。皮帶傳輸機是機電運輸系統(tǒng)中另一個關(guān)鍵的設(shè)備，它將采煤機下采取的煤炭或其他物料輸送至提升機處，進(jìn)一步運往其他區(qū)域。一條標(biāo)準(zhǔn)的皮帶傳輸機可能長達(dá)數(shù)公里，寬度達(dá)1.2m，運行速度可達(dá)5m/s，設(shè)計負(fù)載能夠支持每小時輸送上千噸的物料。其驅(qū)動裝置通常采用大功率電機，如500kW，托輥和支撐結(jié)構(gòu)則確保了輸送帶的平穩(wěn)運行和長期耐用[1]。

2智能化技術(shù)在煤礦機電運輸中的應(yīng)用

2.1提升機中的應(yīng)用

智能化技術(shù)在提升機中應(yīng)用涵蓋監(jiān)測預(yù)警、故障診斷維護(hù)、調(diào)度優(yōu)化和人機交互等多個方面，智能化技術(shù)在提升機中的應(yīng)用充分發(fā)揮了提升機的作用，推動煤礦機電運輸系統(tǒng)智能化發(fā)展[2]。

第一，智能監(jiān)測系統(tǒng)通過傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備實時監(jiān)測提升機運行狀態(tài)，重點分析提升速度、負(fù)載情況、溫度等參數(shù)，通過數(shù)據(jù)分析可識別出異常情況并發(fā)出預(yù)警信號，便于工作人員及時采取對策，以免發(fā)生意外事故。第二，提升機在智能化技術(shù)應(yīng)用支持下能實現(xiàn)故障診斷的智能化發(fā)展，根據(jù)實時檢測數(shù)據(jù)分析故障類型，結(jié)合實際情況給出合理的維修計劃，也能在技術(shù)支持下實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，以此降低人工干預(yù)帶來的風(fēng)險。第三，在“智能算法+優(yōu)化模型”的支持下，系統(tǒng)能根據(jù)生產(chǎn)需求自動調(diào)整提升機運行參數(shù)，尤其能實現(xiàn)提升機能耗控制，保障煤礦生產(chǎn)效率[3]。

2.2供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

在煤礦機電運輸系統(tǒng)中，供電系統(tǒng)作為保障設(shè)備正常運行的關(guān)鍵部分，通過應(yīng)用智能化技術(shù)能在降低能源消耗基礎(chǔ)上提高電力設(shè)備運行效率，如表1所示。

2.3皮帶傳輸機中的應(yīng)用

皮帶傳輸機主要將采煤機所采原煤或其他物料從井下輸送至提升機處，智能化技術(shù)在皮帶傳輸機中的應(yīng)用給系統(tǒng)安全運行提供了技術(shù)支持，給煤礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展注入更多動力。在煤礦皮帶傳輸機中應(yīng)用的智能化技術(shù)極大地提升了系統(tǒng)的安全運行能力。通過在關(guān)鍵部位安裝各類傳感器，如張力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器和煙霧傳感器，可以實時監(jiān)測傳輸系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對參數(shù)如張力、速度、溫度進(jìn)行詳細(xì)分析，及時識別并處理潛在的異常情況。這些技術(shù)的應(yīng)用不僅確保了傳輸系統(tǒng)的高效運行，還大幅降低了安全事故的發(fā)生概率。張力傳感器關(guān)注輸送帶的張力，一旦監(jiān)測到張力值異常（如從正常的 15～25 kN變化到異常的10kN或30kN），系統(tǒng)會自動觸發(fā)報警，提醒操作人員采取必要的調(diào)整措施。速度傳感器則監(jiān)控輸送帶的運行速度，以確保速度保持在3～5m/s的理想范圍內(nèi)，任何偏離此范圍的速度都會導(dǎo)致系統(tǒng)報警。溫度傳感器用于監(jiān)控關(guān)鍵部件的溫度，當(dāng)溫度超出預(yù)設(shè)閾值（如60℃）時，表明存在過載運行或摩擦過熱的風(fēng)險，系統(tǒng)將自動介入以防止?jié)撛诘幕馂?zāi)事故。煙霧傳感器在檢測到煙霧的第一時間內(nèi)，能觸發(fā)緊急停車保護(hù)操作，并激活灑水滅塵裝置來實現(xiàn)冒煙保護(hù)。煤位傳感器的應(yīng)用在監(jiān)控煤倉或煤漏斗的煤位方面起到了關(guān)鍵作用。這項技術(shù)使操作人員能實時了解煤炭存量，一旦數(shù)據(jù)顯示煤位接近滿載（如容量的90%），系統(tǒng)就會自動采取措施，如切斷皮帶輸送機的電源，以防止溢出或堵塞等問題的發(fā)生[4]。

3智能化技術(shù)對煤礦機電運輸影響

3.1提升了運輸過程的穩(wěn)定性

通過智能監(jiān)測與預(yù)警、智能調(diào)控與優(yōu)化及智能故障診斷與維護(hù)等手段，智能化技術(shù)有效降低了設(shè)備的故障率，保障煤礦機電運輸系統(tǒng)的穩(wěn)定安全性[5]。

第一，在煤礦提升機系統(tǒng)中引入智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)通過高精度傳感器實時監(jiān)測提升機運行狀態(tài)，每秒采集電機轉(zhuǎn)速、負(fù)載情況、溫度參數(shù)等數(shù)百條數(shù)據(jù)。系統(tǒng)具備較高精準(zhǔn)性，整體預(yù)警準(zhǔn)確率超過95%，平均響應(yīng)時間不到0.1s，能有效識別過載等異常情況，保障煤礦生產(chǎn)連續(xù)性。

第二，針對皮帶傳輸機系統(tǒng)智能調(diào)控與優(yōu)化技術(shù)，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)分析技術(shù)下能自動調(diào)整傳輸帶運行參數(shù)，保障最佳運輸效率。例如 ：根據(jù)煤礦生產(chǎn)需求動態(tài)調(diào)整提升機提升速度，根據(jù)物料輸送量和距離調(diào)整皮帶傳輸機運行速度，確保系統(tǒng)平穩(wěn)持續(xù)運行。

第三，智能化技術(shù)應(yīng)用提升煤礦機電運輸系統(tǒng)故障診斷與維護(hù)效率。通過先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)能快速準(zhǔn)確地識別出潛在的故障隱患，根據(jù)實際情況給出具體的維修建議，降低因為停機故障導(dǎo)致的生產(chǎn)損失。以傳感器記錄的五次數(shù)據(jù)為例。轉(zhuǎn)速閾值為600RPM，振動幅度閾值為0.05 mm，溫度閾值為35℃，電流閾值為75A，電壓閾值為410V。據(jù)表2數(shù)據(jù)分析可知，第五次記錄轉(zhuǎn)速、振動幅度和電流數(shù)據(jù)均超過系統(tǒng)規(guī)定的閾值，認(rèn)定存在異常情況。系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號后停止皮帶傳輸機運行，由技術(shù)人員進(jìn)行異常情況處理，確保煤礦皮帶傳輸機的安全運行。

3.2提升了供電系統(tǒng)的可靠性

智能化技術(shù)在煤礦機電運輸系統(tǒng)供電系統(tǒng)中應(yīng)用顯著提升其可靠性，能更加智能地監(jiān)測、預(yù)測、診斷和調(diào)控電力設(shè)備，給煤礦安全生產(chǎn)提供可靠的電力保障。分析如下。

引入智能傳感器和監(jiān)測裝置能實時監(jiān)測供電系統(tǒng)各個關(guān)鍵設(shè)備的運行狀態(tài)，及時檢測到電力設(shè)備異常情況，第一時間發(fā)出預(yù)警信號。需要運用電壓諧波含量計算公式進(jìn)行計算：諧波含量=√（〖H2〗^2+〖H3〗^2+…〖Hn〗^2 ）/H1x100%，H1是基波幅值，H2，H3……Hn 是各階段諧波幅值，諧波含量過高可能導(dǎo)致設(shè)備異常運行。

第二，系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)快速準(zhǔn)確地診斷出電力設(shè)備可能存在的故障類型，在分析原因基礎(chǔ)上制定合理的解決措施，也能通過歷史數(shù)據(jù)分析預(yù)測可能出現(xiàn)的故障，通過提前采取措施方式保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。其中，運用P=I2+R公式計算電力損耗情況，其中，P是電力損耗，I是電流，R是電阻。

第三，實現(xiàn)對供電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)，維修人員在智能化技術(shù)支持下遠(yuǎn)程監(jiān)控電力設(shè)備的運行狀態(tài)，通過遠(yuǎn)程診斷與技術(shù)維修方式縮短故障處理時間，進(jìn)而提高系統(tǒng)可靠性。

3.3提升了運輸過程的效率

智能化技術(shù)提升煤礦機電運輸系統(tǒng)運輸過程的效率，通過實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測等手段運用，能保障運輸過程更加智能化，給煤礦生產(chǎn)提供可靠的運輸保障。

第一，智能傳感器每秒采集數(shù)百條數(shù)據(jù)，監(jiān)測系統(tǒng)的響應(yīng)時間在毫秒級別，實時監(jiān)測各個運輸設(shè)備的運行狀態(tài)，將所采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂浦行模@樣就實現(xiàn)對整個運輸系統(tǒng)的實時監(jiān)控。

第二，系統(tǒng)通過每分鐘甚至每秒數(shù)據(jù)變化自動調(diào)整設(shè)備運行參數(shù)，提升皮帶傳輸機等設(shè)備的運行效率，實現(xiàn)最佳運輸效率。同時，通過優(yōu)化控制算法應(yīng)用，平均每次調(diào)整可提高運輸效率10%～ 20%，保障系統(tǒng)運行中各項能源效率。

第三，系統(tǒng)根據(jù)實時電力需求和設(shè)備運行狀態(tài)自動調(diào)節(jié)供電系統(tǒng)運行參數(shù)，尤其是通過預(yù)測性維護(hù)提前解決潛在故障，以免因為故障停機導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷?；赑ID控制的電壓調(diào)節(jié)公式

P_調(diào)節(jié) （t）=K_p.e（t）+K_i . ∫_0^t?e（t） dt+K_d .de（t）/dt其中，e（t）表示時刻t的誤差，Kp，Ki，Kd 分別為比例、積分和微分系數(shù)。管理人員在智能化技術(shù)支持下實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，分析各項設(shè)備的運行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況之后迅速采取措施進(jìn)行應(yīng)對，這樣能提高運輸過程中整體生產(chǎn)能力。

4結(jié)語

智能化技術(shù)在煤礦機電運輸中應(yīng)用具備多重價值，通過實時監(jiān)測、智能預(yù)警和自動調(diào)控及時發(fā)現(xiàn)并處理運輸過程中異常情況，給煤礦生產(chǎn)提供堅實保障；通過實時監(jiān)測、智能故障診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)能夠迅速處理電力設(shè)備問題，在降低生產(chǎn)成本基礎(chǔ)上提高能源利用效率，給煤礦生產(chǎn)提供可靠的電力保障；通過實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測、智能調(diào)控與優(yōu)化等手段能提高生產(chǎn)運輸效率，在提升運輸過程靈活性基礎(chǔ)上給煤礦生產(chǎn)提供更大生產(chǎn)空間，促使煤礦機電運輸系統(tǒng)更加完善。

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