选煤厂机电一体化技术

【摘 要】机电一体化技术是在以计算机科学、微电子技术和机械技术为主的多门学科相互结合、相互渗透的过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科,是信息、微电子和机械三项技术相互融合、交叉的产物,是计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和系统技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程.随着电子技术的迅速发展,微处理器、微型机在各技术领域已经得到广泛应用,对各个领域的发展起了很大的推动作用,正因电子技术的快速发展,进而带动了机电一体化技术的发展,科技的进步更是依赖于其发展,因此其未来的发展对科技的进步起着至关重要的作用.本文主要阐述了机电一体化技术的现状、未来的发展趋势及在选煤行业中的应用.

【关 键 词】机电一体化技术；现状；发展趋势；选煤；应用

1.机电一体化发展现状

20世纪60年代以来,随着电子技术的不断发展,人们开始利用电子技术来完善机械产品的性能,从而刺激了机械产品与电子技术的结合.计算机技术、通信技术、控制技术的发展为机电一体化技术的发展进一步奠定了技术基础.20世纪80年代末期,机电一体化技术和产品得到了极大发展.大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现,为机电一体化技术的发展提供了充分的物质基础.各个国家均开始对机电一体化技术提供技术支持.20世纪90年代后期,机电一体化技术迈向了智能化的新阶段,进入了深入发展时期.光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支.我国从20世纪80年始开展机电一体化技术的研究和应用,并取得了一定成果,它的发展和进步依赖并促进了相关技术的发展和进步.目前,机电一体化技术已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展还将被赋予新的内容.

2.机电一体化技术的发展趋势

2.1全信息化

全信息化即智能化,是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向.它是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标.人工智能在机电一体化技术的研究中日益得到重视.今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显,智能化水平越来越高.这主要得益于模糊技术、信息技术的发展.除此之外,其系统的层次结构也变简单的“从上到下”的形式为复杂的、有较多冗余度的双向联系.

2.2光机电一体化

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成,它们相互构成了一个功能完善的柔性自动化系统.其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素.光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识,包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等.光机电一体化是一门学科的边缘科学技术,多种技术的综合及多个部分的组合,使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性.该系统各个组成部分在综合成一个完整的系统的过程中要相互配合,并有严格的要求,这就要求各种技术扬长避短,提高系统协调性.

2.3“生物-软件”化

未来的机电一体化技术发展注重产品与人的关系,即机电一体化的人格化,其有两层含义：①机电一体化产品的使用对象是人,怎样将人的智能、情感、人性赋予机电一体化产品显得越来越重要,尤其是家用机器人,其最高境界就是人机一体化；②模仿生物机理,研制出各种机电一体化产品.随着科技的发展,机电一体化装置对信息的依赖性越来越大,很多时候类似于活的生物；当控制系统即大脑停止工作时,生物便死亡,而当控制系统工作时,生物就充满活力,即信息决定系统的工作与否.目前,在仿生学研究领域中已经发现的一些生物体优良的机构,可为机电一体化产品提供新型的机体,但是如何使这些新型机体具有生命力还是研究中的一大难题,这一研究领域被称之为“生物-软件”或者说“生物系统”,而生物的特点正是“硬件-软件”一体,不可分割.机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋势,但将有一段漫长的道路要走.

2.4网络化

计算机网络技术的兴起和飞速发展带动了科学技术的巨大发展,网络的普及使得基于网络的各种远程控制和监视技术得到迅速发展,借助于网络可将各种设备连接成以计算机为控制中心的集成系统,大大提高了操作的安全性和便捷性.现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势,机电一体化产品也必然会朝着网络化发展.

2.5微型化

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势.目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件.届时机械和电子完全可以“融合”,机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起,体积很小,并组成一种自律元件.微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,具有不可比拟的优势.微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术.

2.6环保化

机电一体化产品的环保化主要是指使用时不污染生态环境,报废后能回收利用.如今,生态环境已经受到严重污染,保护环境、回归自然成为了新时期的主题.环保产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高.因而设计环保的机电一体化产品具有广阔的发展前景.

3.机电一体化在选煤行业的应用

机电一体化在选煤行业中得到了比较广泛的应用,对实现煤炭的高效、安全、自动化分选和选煤设备性能的提升起到了促进作用.

(1)在跳汰机中的应用.它通过控制给煤设备实现了入料的稳定控制；智能数控风阀可以调整交变脉动水流流体动力学特性,进而调整床层脉动状况,达到控制床层分层效果的目的；通过排料控制,确保了连续、稳定、精确调控排料量.机电一体化技术在SKT型跳汰机的应用,提高了整机性能,保证了该机良好的分选效果.

(2)在加压过滤机中的应用.可以使用集机、电、液、气控制于一体的固液分离设备,它是选煤中浮选精煤和原生煤泥脱水的理想设备,它有效地解决了盘式真空过滤机存在的生产能力低、滤饼水分高等问题.该设备整机实现了自身流程(包括进料、脱水、卸料、输送等)过程的自动控制及各部件运行的安全保障,使整机的可靠性、运行适应性、安全性和可维护性等得到了明显提高.

(3)在其他选煤设备中的应用.在选煤生产中广泛应用的电液执行器、板框压滤机、TBS、破碎机、煤泥沉降离心机等也不同程度地应用了机电一体化技术.此外,在选煤生产过程中,变频器的应用也是机电一体化技术的体现,给煤机、合介泵、大功率入料泵等设备均可通过变频调速来确保重要工艺参数(如压力、流量、液位)的稳定,从而达到稳定分选指标、节能降耗的目的.

4.结语

综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的成果,是社会生产力发展到一定阶段的产物.与机电一体化相关的技术还有很多,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,未来机电一体化技术在选煤和其他行业的发展前景将会越来越广阔.

【参考文献】

［１］宋云夺.光机电一体化业的未来[J].光机电信息.2003.

［２］李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社.2004.