機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的運用

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摘要：闡述了機電一體化技術(shù)的概況，介紹了該技術(shù)具有在線監(jiān)控及診斷、提升煤礦機械自動化水平、降低能耗的優(yōu)點，為煤礦機械今后的發(fā)展和推廣提供一定的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：煤礦機械;機電一體化;應(yīng)用分析

伴隨現(xiàn)代科技水平的不斷增長，機電一體化技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用不斷增加，其中在煤礦機械中的使用極大地推動了煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國家經(jīng)濟發(fā)展對煤炭需求日益增多，其對現(xiàn)代化高科技煤炭生產(chǎn)設(shè)備需求也日益增多，通過機電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用，煤炭生產(chǎn)設(shè)備的性能獲得顯著提升，極大提升生產(chǎn)效率的同時也進一步增強了生產(chǎn)安全性，獲得了顯著的社會與經(jīng)濟效益。

1機電一體化技術(shù)概況

對于煤炭產(chǎn)業(yè)而言，機電一體化技術(shù)主要應(yīng)用于煤炭生產(chǎn)、巷道挖掘等設(shè)備的裝配中。隨著其在國內(nèi)煤炭生產(chǎn)中的不斷推廣，使煤炭產(chǎn)業(yè)整體實力顯著提升的同時也讓煤炭產(chǎn)業(yè)走上了安全、高效、潔凈的綠色發(fā)展道路，為降低能耗優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的信息煤炭工業(yè)格局奠定了堅實的根基。機電一體化技術(shù)別稱機械電子工程學(xué)，是一項涉及眾多學(xué)科領(lǐng)域（微電子技術(shù)、機械技術(shù)、信息技術(shù)、液壓技術(shù)、自控技術(shù)等）的綜合性技術(shù)。其最早在煤礦機械中的應(yīng)用源于20世紀70年代的機械一體化技術(shù)，隨后伴隨電子信息科技的飛速發(fā)展，特別是傳感技術(shù)、信息傳輸技術(shù)與微型計算機技術(shù)的發(fā)展，使得機械一體化技術(shù)同電子信息技術(shù)相融合，發(fā)展成為機電一體化技術(shù)，并推動了煤炭、鋼鐵等眾多行業(yè)的生產(chǎn)改革[1]。由于受限于井下復(fù)雜多變且十分惡劣的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，煤礦機械設(shè)備必須擁有經(jīng)久耐用、操作簡單、能耗小且安全性能良好等諸多特點。因此，為確保實現(xiàn)生產(chǎn)的安全持久，煤礦機械中廣泛引用了機械液壓技術(shù)與微電腦控制技術(shù)相結(jié)合的機電一體化技術(shù)，其中井下生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)就是最具代表性的典范。煤礦井下生產(chǎn)的效率很大程度上受煤礦機械自動化水平的影響，機電一體化水平對井下作業(yè)質(zhì)量、生產(chǎn)效率及設(shè)備使用維護等意義重大。現(xiàn)階段機電一體化技術(shù)已成為煤礦日常生產(chǎn)所不可或缺的重要支撐力量，不斷加強對相關(guān)技術(shù)的研究，探尋其在煤礦井下生產(chǎn)中更為廣泛的應(yīng)用是推動煤炭企業(yè)長久持續(xù)發(fā)展的必然舉措。

2煤礦機械中機電一體化的優(yōu)勢

2.1在線監(jiān)控、故障診斷與自動報警

在線監(jiān)控是指借助機電一體化技術(shù)對井下作業(yè)機械的電動機、液壓系統(tǒng)、傳動裝置、制動裝置等運行狀況進行在線監(jiān)測與遠程控制；故障診斷與自動報警是指在對井下作業(yè)機械運行狀態(tài)進行監(jiān)測時，通過實時數(shù)據(jù)與設(shè)定合理數(shù)據(jù)的比對，發(fā)現(xiàn)異常狀況后能夠自主對故障位置及故障原因進行診斷，并及時向設(shè)備維護人員發(fā)出故障警報，促使其立即解決問題[2]。這種方法不僅能夠大幅削減設(shè)備維護人員作業(yè)量，降低作業(yè)難度，提升井下作業(yè)效率，同時還能夠優(yōu)化故障排除用時，提升設(shè)備使用壽命，實現(xiàn)礦井經(jīng)濟效益的提升[3]。下頁圖1所示即為基于機電一體化技術(shù)的煤礦機械線監(jiān)控、故障診斷與自動報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

2.2提升煤礦機械設(shè)備自動化水平

對于煤礦井下生產(chǎn)而言，提升其作業(yè)的自動化水平不僅有助于改善作業(yè)環(huán)境，降低井下作業(yè)人員勞動強度，提升井下生產(chǎn)效率，同時還能夠充分避免設(shè)備操作人員經(jīng)驗不足導(dǎo)致的誤操作對生產(chǎn)的不利影響。以東峰礦2011年引進的厚煤層綜采設(shè)備為例，設(shè)備采用先進的電液控制系統(tǒng)，借助微型中央電腦對設(shè)備作業(yè)時的各個動作進行實時的精細化操控，能夠有效保障操作的連續(xù)性與準確性，同時還能夠降低回采面作業(yè)人員數(shù)量，降低安全風(fēng)險[4]。

2.3降低能耗，提升作業(yè)效率

機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的使用有助于降低礦井生產(chǎn)能耗，實現(xiàn)井下作業(yè)效率的顯著提升。以井下生產(chǎn)中常見的通風(fēng)設(shè)備、運輸設(shè)備為例，借助可編程邏輯控制裝置與變頻技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的遠程操控，還能自行依據(jù)實際進行功率調(diào)配，大幅削減能耗[5]。根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，通過在煤礦機械設(shè)備中推廣普及變頻技術(shù)與使用可編程邏輯控制裝置后，井下生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備能耗普遍減少達30％，同時生產(chǎn)效率提升20％以上。圖2所示即為采用PLC變頻控制技術(shù)的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)造示意圖[6]。如圖2所示礦井通風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)借助先進的工業(yè)自控、變頻、通訊等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的自動尋優(yōu)調(diào)控，不僅能夠大幅降低能耗，還能顯著提升設(shè)備使用周期，而且整個系統(tǒng)兼具的預(yù)警與保護功能，使得井下作業(yè)的安全性大幅提升。

3結(jié)語

隨著社會的進一步快速發(fā)展，煤炭企業(yè)對機電一體化技術(shù)的應(yīng)用也提出了更高的要求，煤炭企業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當在生產(chǎn)中積極探索，結(jié)合新型科學(xué)技術(shù)深入推動機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應(yīng)用水平，從而為進一步推動煤礦企業(yè)長久持續(xù)發(fā)展，提升煤礦企業(yè)生產(chǎn)安全性。

作者:張軍峰 單位:蘭花集團東峰煤礦有限公司

參考文獻:

[1]魏娟.機電一體化及其機械系統(tǒng)的設(shè)計特點[J].煤礦機械，2001（7）：17-19.

[2]劉祥斌.機電一體化在煤礦工程機械控制中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2011（6）：18-20.

[3]王瑞清.煤礦機械中機電一體化技術(shù)的應(yīng)用研究[J].煤炭技術(shù)，2013（3）：23-24.

[4]岳鳴飛，馬福喜.機電一體化在工程機械上的應(yīng)用與發(fā)展[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2013（9）：4；6.

[5]方媛，卞奕明，李艷平.機電一體化數(shù)控技術(shù)在煤礦機械中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2012（7）：34-35.

[6]王艾軍.“機電一體化”技術(shù)對煤礦機械的影響[J].山西焦煤科技，2014（S1）：127-128.