煤矿机电一体化技术应用

【摘 要】随着科学技术的发展,机电一体化技术广泛应用于各个系统,而在煤矿系统的应用,大大提高了煤矿的出产率,降低了工人的劳动成本,极大改善了煤矿工人的劳动环境,同时安全系数也大大提高,减少了很多安全隐患.本文概述了煤矿机电一体化技术在我国的发展状况以及机电一体化技术在煤矿系统各个环节中的应用,基于国内煤矿机电一体化的应用和推广,提出了一些可行性建议.

【关 键 词】机械化工程施工；施工机械；成本管理；成本控制

1.引言

机电一体化是集机械技术、微电子技术、光学技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、接口技术、软件编程技术等多学科的交叉综合,具有技术、经济及社会效益[1].随着现代科学技术的发展,机电一体化在煤矿系统的应用,在很大程度上降低了煤矿生产的劳动强度,改善了煤矿工作环境和安全系数,提高了煤矿系统的劳动生产率,对我国煤炭行业的发展有着积极的促进作用.

2.煤矿机电一体化技术的发展状况

我国煤矿机电一体化技术始于建国初期,电子科技的初步发展使得把电子技术和原有的机械水平结合成为了可能,一定程度上提高了机械水平,但是由于计算机技术的限制,机电一体化并没有蓬勃发展起来.20世纪70年代初,在“九五”期间发生了跳跃式变化,由于计算机技术的普遍应用,机电一体化程度加深；我国不仅引进了很多当时国际先进的机电一体化产品,并且研制成功了许多具有自主知识产权的产品并得到广泛应用[2].近年来随着煤矿行业的不断发展,煤矿生产水平也在不断的提高,机电工程的控制水平也要随着行业的发展而得以提高,从而也加快了机电一体化技术的发展.现代科学技术的发展,机电一体化更加具有先进性,尤其是21世纪以来,智能技术的开发与利用对机电一体化起到了极大的作用,并且应用到煤矿系统中.

在煤矿的井下,智能设备已被应用,例如井下智能机器人、智能化作业设备等,这些都是机电技术所提供的机械设备,但我国井下机电设备的能力不高,可靠性和检测智能控制水平也不能达到高标准,这样会影响到工作的安全生产.就我国目前的情况来说,煤矿机电一体化取得了很大的突破,这在很多方面都得到了提现,以MGD150NW采煤机的应用为例,它不仅大大提高了产量,还增加了安全性；综合液压支架的使用不仅仅大量减轻了重力的压力,也提高了人身设备的安全性；钢丝绳损耗定量检测系统,充分利用了计算机的作用,精确的计算了钢丝绳的损耗程度,使安全隐患消失于无形；此外还有很多其他技术的应用也充分体现了我国煤矿机电一体化的进程,例如提升机交流电控系统、LC煤矿提升机综合后备保护装置、ZDC/30煤矿用斜巷防跑车挡车装置等.虽然现在我国煤矿一体化已经有了明显的成就,但是和西方发达国家相比还存在着明显的差距,整体技术水平和具体的机械设备都明显落后,以SL500系列采煤机为例,这种智能的自动化技术在我国还没有广泛的流行.

3.煤矿机电一体化技术的应用

煤炭的生产过程主要包括“掘进、采煤、装、运输、提升”等几大系统.机电一体化产品在这几大系统中都有着广泛的应用,极大的提高了煤矿的生产效率和安全系数,改善了工人的工作环境.节约了大量的成本及生产资料.

3.1机电一体化技术在采掘过程的应用

3.1.1掘进机

掘进是煤矿开采的基础工作,因此,掘进的效率直接影响了采煤的效率.机电一体化在掘进中的应用就成为了一种必然.现阶段,大部分的煤矿业中都普遍采用掘进机这一机械技术,我国已开发出20多种型号的掘进机,形成了一系列产品.掘进机机电一体化技术的应用主要体现在三个方面：

（1）负载反馈调速技术；（2）掘进机行走调速技术；（3）离机遥控技术和工况监测及故障诊断技术[3].这三种技术在掘进机中的高水平应用,将是掘进机机电一体化技术的研发重点,以更好的提高掘进速度,进而提高煤矿系统的生产效率.

3.1.2采煤机

煤矿业实际生产过程中,最为重要的一个机械产品就是采煤机,它的生产效率如何,不仅会关乎到煤矿业的产量,而且还会直接的影响到企业的经济效益.电牵引采煤机是机电一体化在煤矿中的典型应用.比如,辽源煤矿机械厂所生产的MGD150NW型采煤机,按照西安煤业公司的采掘条件以及具体储量进行设计,实际应用过程中取得了较好的效果,这对于西安煤业公司的采掘速度及产量的提高具有积极的促进作用.电牵引采煤机与传统的液压牵引式采煤机相比,具有以下优点：良好的动能、牵引特性；操作方便、适用性强等特点,可应用于缓倾斜煤层,大倾角煤层,其运行可靠并且使用寿命长、反映灵敏、结构简单和效率高.电牵引采煤机是目前煤矿行业普遍使用的设备之一,降低了煤矿开采人员的工作难度,提升了整个生产流水线的运行效率,大大提高了出煤率.

3.2机电一体化技术在运输过程的应用

3.2.1带式输送机

带式输送机广泛应用于工业领域,在煤矿系统中主要是普通型皮带,一般制成100m-200m左右.现在,大多数煤矿井下生产已经实现了皮带化.带式输送机属于高效连续运输设备,输送距离长、运量大、连续输送且运行可靠.机电一体化技术在带式输送机中的应用主要是采用CST可控软启动装置.CST对启动阶段和缓冲阶段的加速度进行控制,减小甚至消除胶带的张力；另外,CST还可以在空载状态下启动,避免冲击电流的危害PLC控制液压系统是实现CST系统的关键.这种启动形式,保证了带式输送机的高校运行.以赵楼煤矿为例,主煤流带式输送机布置四台710W电机,配套使用四台750KS型CST软启动装置[4].

3.2.2提升机

提升机是煤矿系统主要耗能设备之一,耗电量大,原始的TKD系统耗能大稳定性差.随着机电一体化进程,数字化控制系统已经应用于现在的提升机中.数字化控制系统可以有效避免冲击、失控等现象的发生,提高安全系数；在节能方面也有良好的表现.现在这套系统已在国内很多中小型煤矿系统,改善了煤矿提升机系统性能.3.2.3斜井乘人装置

采用机电一体化技术大大改善了斜井乘人装置,改善后使该装置运行更加平稳安全、动力消耗降低.并使用PLC控制信号系统,简化了操作过程,便于设备的维护、检修,同时提高了运送人员效率.这一技术的运用大大改善了煤炭企业以前斜井乘人器高耗能、运送人员效率低、环境差的局面,同时也成为了煤炭企业一个闪亮的窗口.

3.3机电一体化技术在其他配套装置方面的应用

3.3.1掘进局部通风机

众所周知,煤炭在开采过程中,巷道中会产生大量的可燃有毒气体,根据重大瓦斯爆炸事故资料的统计分析,瓦斯爆炸占事故总起数的60%左右.为了提高安全系数,减少采矿过程中的人员伤亡,稀释和排除有毒气体就显得尤为重要.机电一体化在这方面的应用就很好的解决了这一问题,近几年出现的一种双电源电气闭锁真空磁力启动器,用他来实现掘进层面的双风机、双电源自动切换只需要几秒钟的时间,大大降低了掘进面无计划停风带来的损失,更有力地保证了安全.超大功率的局部通风机在超长距离掘进巷道中已经有了很好的应用.针对砚北煤矿3000m长距离单巷道掘进过程中,选用了超大功率4×37KW的FBDY型通风机有效实现对掘进工作面的长距离、大功率风量输送,使巷道温度比原2×3KW对旋局部通风机下降了2℃以上,有效风量提高了57.91%[5].

3.3.2安全生产监测监控系统

煤矿安全生产是煤炭行业高度重视的问题,由于我国煤矿井下生产条件复杂,地质条件多变,自然灾害较为严重.安全监测就尤为重要,可以有效避免伤亡事故的发生.煤矿安全监测监控系统是实现矿井安全生产的重要保证,国家提出“先抽后采、监测监控、以风定产”的十二字方针,充分体现了监测监控系统在煤矿安全生产中的重要性.19世纪80年代初,我国从美国、法国等引进了一批先进的安全监控系统（如DAN6400和Senturion-200）,安装在了部分煤矿中；20世纪90年代以来,紧跟世界监测监控系统的发展潮流,我国自行研发的KJ90、KJ95系统已广泛应用于国内的各大煤矿.随着科技水平的进步,网络技术、光纤工业电视技术、无线传感网络等技术已在煤矿安全生产监测测控系统中得到了应用,比如黑龙江移动的G和GPRS网络已对全省实现了风机主扇监控和瓦斯浓度监控,在很大程度上减少了安全隐患.当然,我国煤矿安全生产系统还存在着一些问题,煤矿安全监测生产系统的通信协议不规范,数据共享问题,没有有效的利用网络实现系统集成等.相信随着不断的发展进步,这些问题都会一一克服,各大高校和科研机构也针对这些问题进行了一些研究,也取得了一些进展.总的来说,我国的煤矿安全监测系统正向网络化发展.

4.煤矿机电一体化应用的建议

随着我国煤矿机电一体化技术的不断发展和煤矿机电一体化设备产品的不断创新,机电一体化技术在我国煤矿产业普遍得到了应用,但相对于国外先进的技术设备还存在着差距,甚至有的差距还很大.主要体现在两个方面：一是各个系统单独布线,通讯线路重复建设,不仅增加了费用,也降低了生产效力.二是自动化系统功能分散,相对独立,管理不集中,各种自动化系统无法实现网络共享,甚至造成很多技术资源浪费,无法实现统一检测、统一调度,严重地影响了机电一体化的水平.随着科学技术水平的发展,机电一体化的技术必然会迈向智能化、微型化、系统化、绿色化、模块化、网络化、环保化[6].加大科学研究的力度和技术创新势在必行,开发具有自主知识产权的创新产品,提高煤矿企业的生产力水平,是实现煤矿机电一体化应用的必然.另外,培养既懂技术又懂管理高水平人才也是很重要的方面,人才是重要资源,员工职业素质的高低直接影响劳动生产率的提高.将管理和技术结合起来,加强技术管理,建立逐级分解技术管理制度,对煤矿机电一体化技术的应用和推广具有重大作用.

5.结语

科学技术是第一生产力,计算机技术、信息技术、网络、人工智能、光纤、生物等科学技术高速发展,带动了机电一体化的发展,使机电一体化产品功能更强大,实用性更强,在煤矿系统的各个环节都将发挥巨大的作用.新的机电一体化技术装备的煤矿,将会极大提高生产效率,改善了工人的工作环境,安全系数大大提高,不仅能够使企业获得更加显著的技术经济效益,而且能够带动相关行业的发展,具有极大的社会效益.我国煤矿机电一体化技术,和世界先进水平还有差距,这就需要加大科研投入和人才培养,逐渐实现智能化、微型化、系统化、绿色化、模块化、网络化、环保化.