煤礦機電一體化技術的應用

1、煤礦機電一體化技術的應用、管理及發(fā)展趨勢摘要：近年來，我國各行各業(yè)競相發(fā)展，依靠機電一體化技術，大幅度地提高產品的性能、質量和可靠性，提高制造水平，增加產品的應變能力，提高勞動生產率，節(jié)約大量能源和材料消耗。煤炭系統(tǒng)也在利用機電一體化技術改造舊設備和開發(fā)新產品方面做了大量的工作，取得一定的成效。它已使人們清楚地認識到，機電一體化技術和產品的發(fā)展，是實現高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產品更新換代的重要途徑。針對機電一體化技術在煤礦中的應用進行闡述，并對其發(fā)展趨勢進行分析。摘要：近年來機電一體化技術的應用和推廣極大地提升了我國煤礦生產的綜合實力，為實現高效、安全、潔凈、結構優(yōu)化的煤炭業(yè)生產打下了

2、扎實的基礎。文章對煤礦機電一體化技術在我國的應用以及機電管理進行闡述。關鍵詞：機電一體化技術；煤礦；應用；發(fā)展趨勢；煤礦機電；自動化；設備應用與管理引 言隨著科學技術不斷發(fā)展，機電一體化技術的發(fā)展也越來越快，機電一體化技術正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。我國的機電一體化技術雖然發(fā)展較快，但與國際先進水平還存在較大的差距，我們需要堅持應用先進技術的方向，不斷創(chuàng)新，培養(yǎng)大批能從事機電一體化企業(yè)及相關的生產、建設、管理、服務第一線的高等工程技術應用性人才。機電一體化技術專業(yè)人員主要從事機電一體化產品的開發(fā)、設計、制造、安裝、調試、運行、檢修和營銷等技術與管理工作。由于機電一體

3、化技術應用領域廣泛，因此具有較大的就業(yè)崗位群。一、概述機電一體化技術就是機械、計算機、信息處理和自動控制技術綜合運用的復合技術，是微電子技術向傳統(tǒng)機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、計算機技術、信息技術等為一體的新興綜合技術。機電一體化技術順應了當今科學技術發(fā)展的規(guī)律，示了強大的生命力。由于煤炭生產是將數百、數千萬噸煤炭從地層深處采掘、運送到地面，因此需采用大量的機電設備才能實現這一目標，而機電一體化煤礦產品則是實現高產高效的最好選擇。機電一體化將機械與電子技術融為一體，使物流、能流、信息流融為一體。二、機電一體化技術在煤礦中的主要應用1機電一體化技術在提升機中的應用礦井提升機是目前煤

4、礦機電一體化、自動化水平最高的設備，全數字化交直流提升機。尤其是內裝式提升機，從結構上將滾筒和驅動合為一體，機械結構大大簡化，充分體現了機械一電力電子一計算機一自動控制的綜合體。而全數字化提升機高度可靠，采用總線方式，大大簡化了電器安裝，此外，硬件配置簡單，互相兼容。. 九五期問，國產數字化直流提升機已成為煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化提升機，其核心部分. ASCS是由雙. CPU構成的計算機系統(tǒng)，其性能先進、操作簡便、準確可靠。此外，我國還應用. sIMADYND和. s7研制成功了第一臺交一交變頻器供電的交流提升機。目前，最大裝機容量已達到. 5000kW，

5、主、副井提升機可做到全自動化，不需要專門的絞車司機。機電一體化技術在采煤機中的應用電牽引采煤機是機電一體化技術在采煤機的一個典型應用。與液壓牽引相比，它具有一下特點：良好的牽引特性：可以在采煤機前進時提供牽引力，使其克服阻力移動，也可以在采煤機下滑時進行發(fā)電制動，向電網反饋電能?？捎糜诖髢A角煤層：牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，因為它的設計制動力矩為電動機額定轉矩的1620倍，所以電牽引采煤機可用在. 4O。50。傾角的煤層，而不需要其它防滑裝置。運行可靠，使用壽命長，電牽引和液壓牽引不同，前者除電動機的電刷和整流子有磨損外，其它元件均無磨損，因此工作可靠，故障少，壽命長，維修工

6、作量小。反應靈敏，動態(tài)特性好：電控系統(tǒng)能及時調整各種參數，防止采煤機超載運行。結構簡單、效率高：電牽引采煤機機械傳動結構簡單、尺寸小、重量輕，電能轉換為機械能只做一次轉換，效率可達99，而液壓采煤機的效率只有65一70左右。煤炭總院上海分院與波蘭瑪克公司合作，研制成功我國第一臺采用交流變頻調速 MG344一PWD型薄煤層強力爬底板電牽引采煤機以來，我國的電牽引采煤機有了較快的發(fā)展。國內上海天地公司、太原礦山機械廠、西安煤機廠、雞西煤機廠等都生產交流變頻和直流電牽引采煤機，而且得到了廣泛的應用。經過近2O年的研制開發(fā)，我國的電牽引采煤機逐步走向成熟，為煤礦生產技術的進步起到了積極的推動作用。機電

7、一體化技術在帶式輸送機中的應用帶式輸送機由于長距離連續(xù)輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統(tǒng)的主要運輸設備。因此，成為近幾年來機電一體化技術的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的. CST可控軟啟動裝置。它是一種專門為平滑起動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設汁的軟驕動裝置一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動。由于尚未解決動態(tài)分析和在線監(jiān)控技術以及啟動延遲技術，我國帶式輸送機的中間驅動點不能不知過多，般為三點驅動，這樣就限制了輸送機的單機長度和運量。而且，輸送機的監(jiān)控設備功能少、可靠性較差、靈敏度和壽命都較低，和發(fā)達國

8、家相比存在顯著的差距。煤礦機電一體化裝置液壓支架則向電液控制方向發(fā)展將計算機技術與液壓控制有機結合，實現定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產生沖擊載荷。我國神華集團大柳塔礦采用從德國和美國引進的電液控制的支架，移架速度為68秒架，最快的移架速度達3秒架。龜液控制裝置還可檢測支架的工作狀態(tài)。煤礦供電的特點是供電要可靠，質量要高，能滿足大功率設備的要求。因此應該推廣節(jié)能型產品。高壓開關柜采用維護量小，使用壽命長的真空開關。采用集中補償和就地補償相結合的辦法提高功率因數，減少供電系統(tǒng)無功電流，減少無功功率損耗。目前高、低開關柜普遍采用. 微機保護，具備網絡功能，可以實現遠程遙控、遙測、遙信

9、和遙調。三、煤礦機電一體化技術應用的發(fā)展趨勢我國自造的煤礦機電一體化設備都具有智能化、程序化、信息化的特點，以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優(yōu)點。這些設備在煤炭生產中的廣泛應用，不僅減輕了操作人員的勞動強度，而且極大地提高了煤礦的生產水平和能力，創(chuàng)造了巨大的經濟效益和社會效益。但是，我國的煤礦機電一體化技術與發(fā)達國家相比，還有一定的差距，因此還有很多的工作需要繼續(xù)研究，其未來的發(fā)展趨勢是：開發(fā)有自主知識產權的以煤礦開采技術及配套裝備為主導的核心技術，研究具有自主知識產權的核心裝置：增加產品的通信功能，以適應綜合自動化的需要；開發(fā)以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監(jiān)測

10、以及微處理器、計算機和專家系統(tǒng)的應用等；煤礦機器人仍然是煤礦機電一體化技術今后研究的重點之一。機電一體化技術煤礦生產中的應用機電一體化技術包括基礎的機械技術、以及計算機與信息技術、系統(tǒng)技術、自動控制技術動技術。而在在礦井的生產過程中，采煤工藝的先進與否直接影響整個礦井的生產能力。因此，要盡量選用先進的采煤工藝，從而到礦井的高產高效的目的。隨著我國工業(yè)控制自動化技術的發(fā)展，煤礦機電自動化在礦上的應用目益增多。因為煤礦是高危行業(yè)，提高機電設備自身的安全可靠程度和自動化程度，最大減少用人，是實現礦井長治久安的關鍵所在，因此煤礦機電的自動化有力推動了企業(yè)安全高效、又好又快發(fā)展。電氣自動化在采礦機械設備

11、中的應用采煤機從中厚煤層起步，發(fā)展到薄煤層、大功率、大采高強力滾筒采煤機。從有鏈牽引、無鏈液壓牽引方式，逐漸發(fā)展到了電磁滑差無鏈電牽引和變頻調速無鏈電牽引。液壓支架高度從薄煤、中厚到厚煤層，支架型式由占主導的掩護式，逐漸發(fā)展到有四柱支撐式低位放頂煤、兩柱式的高位放頂煤(單輸送機)、兩柱掩護式低位放項煤液壓支架等多種架型。液壓支架電液控制系統(tǒng)在美國、澳大利亞、德國等煤炭生產發(fā)達國家得到了普遍的應用，液壓支架電液控制系統(tǒng)是實現綜采工作面高產高效的關鍵技術設備，是今后發(fā)展的必然方向充分發(fā)揮機電一體化技術在煤礦開采中的作用。目前從國內煤礦的技術、經濟條件和效益出發(fā)，電液控制液壓支架主要用于年產400萬

12、t以上的一次采全高長壁工作面，600萬t以上各項煤工作面及薄煤層高效開采工作面。將在近年內結合各礦特點嘗試液壓支架的電液控制系統(tǒng)。我國電氣自動化的應用使采煤的過程更加人性化，綜采工作面裝備遠程監(jiān)控及專家診斷系統(tǒng)的可靠性是國產采煤機研究的主要內容。該系統(tǒng)能夠實現綜采裝備液壓支架和采煤機的遠程監(jiān)控，使采煤機根據煤層的變化實現自動割煤、煤層的軟硬自動調節(jié)采煤速度，檢驗并完善動態(tài)監(jiān)測綜采支架液壓系統(tǒng)壓力和各受力點的狀態(tài)，自動調節(jié)支架推移輸送機的拉移等，使綜合機械化水平上一個新的臺階。煤礦機電一體化技術礦井運輸提升產品的應用在煤礦生產中，因為現代化煤礦發(fā)展的需要，對煤礦機械化采煤提出更高的要求，因此隨之

13、對井下、井上的運輸和提升系統(tǒng)的要求也就越來越高。如今，對于國外一些采煤技術比較先進的國家，煤礦井下大巷的運輸系統(tǒng)大多是采用帶式運輸機，他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅動方式，主要以電力電子器件為核心。在我國，大多數煤礦井下生產已經實現了皮帶化，采用大巷強力帶式運輸機運輸的方式也非常普遍。另外，計算機控制系統(tǒng)發(fā)展也非常迅速，它們具有很多種及時故障診斷和自我保護等功能，如應用過程中的軸承溫度、倒轉、跑偏及斷帶等故障，可能在某些方面沒有面面俱到，在使用上還不能滿足一些功能，但是從發(fā)展的角度看問題，這的確是一個很好的開始。而全數字化提升機高度可靠，采用總線方式，使電器安裝大大簡化，此外，硬件配置簡

14、單，互相兼容。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化提升機，其核心部分ASCS是由雙 CPU構成的計算機系統(tǒng)，其性能先進、操作簡便、準確可靠。機電一體化技術在綜合機械化采煤中的應用，使設備動作趨于協(xié)調，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業(yè)帶來了更高的經濟效益。礦井安全生產監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中的應用礦井安全生產監(jiān)控系統(tǒng)是最能體現煤礦機電一體化的技術之一。20世紀 90年代以來，緊跟世界監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展潮流，我國自行研制開發(fā)出了一批具有世界先進水平的監(jiān)控系統(tǒng)，如煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90系統(tǒng)、煤炭科學研究總院常州自動化研究所的KJ95系統(tǒng)等。自此，大大小小的系統(tǒng)生產廠家如雨

15、后春筍般的不斷出現，不僅為各煤礦提供了更多的選擇機會，且促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產品質量和服務意識。經過多年的實踐表明，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產和管理起到了十分重要的作用，基本代表了我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術水平。四、煤礦機電管理存在的主要問題1機電管理職能部門作用沒有充分發(fā)揮盡管各地方煤礦一般都設置了機電管理部門，但大多數礦井機電科都承擔 2種職能：一是機電管理，二是機電生產。機電科管理人員的主要精力放在應付生產上，管理作用沒能充分發(fā)揮。一些地方煤礦的領導對機電管理重視不夠，大量壓縮機電人員，造成機電管理人員不足，機電專業(yè)組織未能健全，機電管理網絡經常中斷，機電職能管理作用

16、淡化，技術手段落后。機電隊伍整體素質較低及機電技術力量薄弱一些地方煤礦機電管理人員文化較低，專業(yè)技術水平不高，未系統(tǒng)學習設備管理理論和企業(yè)管理理論，機電管理憑經驗進行。機電職工一般未接受機電專門技術培訓，理論知識不足，實踐經驗缺乏，違章作業(yè)經常發(fā)生。設備故障較高，因電氣失爆而引起的瓦斯、煤塵爆炸事故幾乎年年發(fā)生。用電管理 兩票三制堅持不嚴，帶電作業(yè)，約時停送電時有發(fā)生。設備存在隱患較多設備老、舊、雜、帶病運轉，安全設施、保護裝置不全，距煤礦安全規(guī)程要求差距較大。提升系統(tǒng)缺少緩沖裝置和托罐裝置，電控系統(tǒng)、制動系統(tǒng)保護不全。井筒裝備銹蝕嚴重，末能定期防腐。有的礦井為了趕產，不能保證主副井2h的停產

17、檢修時間，絞車的實際提升負荷超過設計提升能力。一些固定設備的電壓表、電流表、壓力表、真空表、安全閥未按規(guī)定定期校驗。井下電氣設備沒有按規(guī)定做電氣試驗，過流保護整定過大，漏電保護、煤電鉆綜保、照明信號綜合保護、輸送機保護、風電閉鎖、瓦斯電閉鎖甩掉不用或試驗及記錄不規(guī)范。井下局部接地極及連線的材質、工藝不符合要求，安裝不合格。非阻燃的電纜、輸送帶仍在井下使用。電氣設備失爆現象屢見不鮮。改進地方煤礦機電管理的辦法重視機電管理，首先是礦井領導人重視機電管理，這是加強機電管理的關鍵。機電管理人員要經常向礦領導匯報機電工作，多提工作建議，以獲得領導的支持。因礦制宜建立機電管理機構，授予職權，統(tǒng)一管理礦井機

18、電管理機構體系不論采取哪種形式，都必須授予機電部門職權，實行統(tǒng)一管理。一般機電部門要具有以下職權，即：制定機電管理規(guī)章制度杈；編制部署機電工作計劃權；設備配件分配權：制止違章作業(yè)權：追查機電事故權；檢查評比考核獎罰權：機電業(yè)務骨干調整調動工作監(jiān)督權。認真落實規(guī)章制度，扎實地做好設備綜合管理。加大機電培訓。達到培訓的目的各礦應建立設備綜合管理體系，完善設備綜合管理制度，配齊設備管理人員，實行流程化管理，扎實地做好設備綜合管理工作，確保設備管理制度化、正?；?、規(guī)范化。培訓上提高職工學習積極性，嚴謹機電培訓走過場。能實現要我學到我要學的轉變，培訓達到目的。對我國煤礦機電一體化技術的思考在20世紀，我

19、國煤礦機電一體化技術(產品)取得了較大的發(fā)展，機電一體化技術應用到了煤礦每個環(huán)節(jié)，但相對國外先進煤礦還是比較落后的。因此，要讓我國煤礦機電一體化技術達到世界先進技術水平，必須掌握信息時代機電一體化技術的特點和相關技術發(fā)展的動態(tài)。應提高我國煤礦機電一體化產品的規(guī)范化、標準化、系列化和通用化的程度：以計算機為機電一體化的核心裝置，因為計算機運算和存貯能力非常強，且體積和功耗小，更加適合于工作空間狹小的煤礦機電一體化產品，在設計煤礦機電一體化產品時，應盡可能的選用功能強大的嵌入式計算機，從而保證工作性能更可靠：對于新開發(fā)的煤礦機電一體化產品應具有通信功能，同時，要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊，方便與控制網絡進行連接通信控制；煤礦機電一體化產品需要達到智能化發(fā)展水平，能判斷機電設備和周圍環(huán)境的狀態(tài)，使設備能自動適應環(huán)境并以最優(yōu)的狀態(tài)工作，同時能快速地對所采集的參數進行分析，從而對故障進行診斷，再根據這些診斷結果對以后工作過程中的故障進行預測；要對礦用傳感器進行深入研究和開發(fā)，提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命，同時考慮傳感器的數字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在比較惡劣的工作環(huán)境下進行信號的測量，并保證其測量；準確