機電一體化技術在煤礦生產的應用

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摘要：隨著煤礦綜采智能化的發展趨勢，機電一體化技術在煤礦生產中的應用程度不斷加深，其不僅有效提高了采礦效率和經濟效益，也在一定程度上降低了煤礦工作者的勞動強度，實現采礦流程的安全管理。鑒于此，以機電一體化技術為研究主題，介紹了機電一體化技術的概念及特點，在此基礎上對機電一體化技術在煤礦生產中的具體應用進行了探討。

關鍵詞：機電一體化技術；煤礦生產；技術應用

信息時代的到來，使得社會各行各業相繼步入了技術化、智能化、集成化的發展時代。傳統的煤炭行業自然也不例外，要想實現新時期的轉型突破，必須借助機電一體化技術的力量。利用機電一體化技術實現煤炭資源的高效開采、采礦流程的集成控制和規范管理，可促進整個煤炭行業的可持續發展。本文探討機電一體化技術在煤礦生產中的應用，詳細總結其應用優勢與影響，以期引起煤礦實踐工作者的進一步重視，進而加快機電一體化技術的應用，使其更快地造福于行業、社會發展。

1機電一體化技術概念及特點

1.1機電一體化技術概念

目前，行業內對機電一體化技術的概念認識較為統一，該技術是大規模集成電路、微電子技術及互聯網相結合應用于傳統機械工業領域的一門技術[1]。其不僅實現了對多種技術例如信息技術、接口技術、傳感測試技術等的融合利用，也需要協同利用系統論、控制論、信息論等理論基礎。基于機電一體化技術可研制出相應的機電一體化產品。機電一體化產品所具備的精密控制、精準傳輸、信息處理、集成管理等功能使得采礦產量和效率穩步提高，解決了生產流程不規范、人員安全隱患、采礦作業智能化程度低等問題。

1.2機電一體化技術特點

1.2.1整體運行最優化借助機電一體化技術可改變傳統采礦流程單一、效果不佳的問題，能整合技術優勢、硬件軟件等因素實現整體運行的最優化。最明顯的一個例子是，機電一體化設備能代替笨重的機械設備，只需要安裝輕便的變頻調速電子裝置即可達到控制的作用。這樣可使讓生產過程更加高效、節能、可靠、靈活，也能實現機械技術和電子技術的有機結合，達到了系統整體運行的最優化。1.2.2系統控制智能化機電一體化技術與傳統工業技術一個很大的區別是將更多的科學研究和技術手段與生產過程相結合。借助自動控制、自動檢測、自動信息處理、自動診斷、自動顯示等功能安排各部門的相關工作。其應用在很大程度上解決了人工在煤礦生產過程中復雜、煩瑣的無序操作問題。而且將機電一體化技術應用于煤礦生產過程中還可做到在出現危急情況時及時預警、有效解決。這也體現了機電一體化系統控制的智能化。1.2.3操作過程簡單化機電一體化技術應用于煤礦生產過程后，可根據系統儲存于磁盤中的預設操作進行調控，已有的預設信息會發出指令操作，只需要簡單地按下按鈕就可以持續運轉，對于企業管理者和使用者來講掌握較為簡單，不需要花費太多時間即可提高工作的便利程度[2]。

2煤礦生產中機電一體化技術的具體應用

2.1機電一體化技術在煤礦采煤機中的應用

采煤機在綜掘過程中發揮著關鍵的生產作用，其不但可以提高生產效率，提高經濟效益，規范采礦流程管理，而且是綜采機械化、智能化程度發展的重要體現。一般來講，采煤機的組成部分包括截割部、裝載部、行走部、電動機、操作控制系統和輔助裝置，部件之間的協調運行較為復雜，需要調動機械、電氣和液壓等多個系統。機電一體化技術在采煤機中的應用使采煤機可在不同煤礦地質條件下發揮其最大的效用。這里詳細解釋一下原因，應用機電一體化技術的采煤機中與普通的采煤機最大的區別在于是否安裝電牽引系統（見圖1）。普通的液壓牽引系統遇到傾斜角較大的煤層地質條件時，會出現牽引力不足、不能勻速前行的狀況。應用機電一體化技術的采煤機則可以解決這類問題，所具有的電牽引系統可實現對電能的自動調控，有效解決行駛速度不均的問題，同時也借助數據分析防止牽引機的倒滑、自動啟動制動裝置、簡化作業流程、保障開采人員的安全等。圖1電牽引采煤機示意圖

2.2機電一體化技術在煤礦運輸設備中的應用

煤礦的運輸極為關鍵，要求相應的煤礦運輸設備具備高效性、安全性、長距離、連續性、自動化及大容量等特點。常見的煤礦運輸設備一般由液壓進行驅動，但存在牽引力不足的缺點，嚴重制約煤礦運輸。例如，帶式運輸機在綜采智能化進程中體現出的啟動延遲、動態調控不足、運輸質量受限制等劣勢日益明顯。應用機電一體化技術的煤礦運輸設備可設置多個驅動點位，更好地適應運載負荷，有效改善煤礦運輸設備的靈敏性、安全性等各方面性能。不過就目前來說，中國機電一體化技術在煤礦運輸設備中的應用并不成熟，仍需對其進行更加深入的研究和探索。

2.3機電一體化技術在煤礦提升設備中的應用

煤礦開采完成后，需借助煤礦提升設備將煤炭從井下提取出來。目前中國煤礦主要應用的煤礦提升設備有兩種，分別為交流提升機和交直流提升機，這兩種設備有著具體的適用范圍和運載容量的限制。隨著機電一體化技術在煤礦提升設備中的應用，出現了內裝式全數字化交直流提升機，其借助可編程邏輯控制器（ProgrammableLgicCntrolooer，PLC）技術進行控制電路結構的設計（見圖2），更好地實現了煤礦提升過程中滾筒和驅動裝置的有效結合，煤礦提升設備系統中信息化技術、電子機械技術的應用性更強，實現了大數據與機械裝置的結合。通過數據設定更好地遠程操控煤礦提升機在煤礦運輸過程中的工作。基于機電一體化技術的特點，中國已成功研發了S7和SIMADYND交流變頻提升機并投入煤礦使用，均表現出不俗的提升性。

2.4機電一體化技術在煤礦安全設備中的應用

生產安全是煤礦生產作業中一直強調的重點。要想提高生產安全性，就需要在煤礦安全監控設備的應用上多下功夫。傳統的傳感系統存在反應速度慢、監測不到位、傳輸出現阻礙等一系列問題，運用機電一體化技術的煤礦傳感系統（見圖3）可通過互聯網和數據信息做出及時判斷，并通過特定的傳輸系統將指令反饋到控制臺計算機，進而做出下一步的應急處理。在監測到突發緊急情況時，應用機電一體化技術的傳感系統會自動報警，煤礦工作者可第一時間做出安全防范，掌握最佳的救援和處理時間，避免不必要的人身傷害[3-4]。液壓支架電液控制系統在井下支護中的應用體現了煤礦安全設備中機電一體化技術的成功應用。電液控制系統是計算機技術、通信技術、控制技術、傳感技術和液壓技術綜合一體化的系統（見圖4），是實現綜合機械化采煤的關鍵。

3影響機電一體化技術應用于開采作業中的因素

結合機電一體化技術的應用實踐，總結實際應用經驗，可得出影響其發揮作用的幾個因素。a)需要結合采礦機械作業的地質環境、機器裝置特點構建機電一體化技術控制系統。b)相關技術人員的操作規范水平與技能嫻熟程度影響著機電一體化技術的應用。c)機電一體化、自動化設備對技術的應用和開采的持續進行起著關鍵作用。電氣設備零件受損、自然電磁波、振動、離心力等都可能會對機電一體化設備產生負面影響。

4機電一體化技術在煤礦生產中應用的影響

機電一體化技術自從應用于煤礦生產領域，便取得了不俗的成果，主要體現在以下幾方面。a)機電一體化技術的應用增強了控制能力，提高了安全生產系數。煤礦開采環境復雜惡劣，地下環境的不確定性和危險性較高，經常出現塌方、瓦斯爆炸等，亟需技術的支撐作為保障工人安全的堅固屏障。通過機電一體化技術的具體應用，可有效減少危險礦井中人力的參與，轉變煤礦生產方式，規范開采流程。b)機電一體化技術的應用提高了煤礦開采效率，降低了成本，實現了高效生產。煤礦機電一體化技術的應用使得開采信息更為科學準確，延長了機器設備的使用壽命，優化了資源配置，降低了相關的人力和物力成本消耗，提高了企業的經濟效益。而且機電設備一改往日的大體積、大面積，更為精巧，操作更加簡單與明朗化，只需要連接外部端口，啟動相應的線路程序，即可實現高水平機電布控，為采礦工作的高效率開展奠定基礎。將機電一體化技術應用于在煤礦生產中益處頗多，但目前機電一體化技術在中國煤礦生產中并沒有實現全面覆蓋，技術的成熟度和應用深度都需要進一步提升，其原因體現在以下兩方面。a)大規模應用機電一體化技術需要人力、物力等多方面資源的輔助支持，單獨的企業無法實現此類目標。b)機電一體化技術在煤礦生產中的應用還不夠成熟，需要相關專家和研究人員進行探索，從而指導實踐的應用[5]。

5結語

為了更好地迎接技術化、智能化時代，煤礦生產流程中應用機電一體化技術已成為轉型發展的必然。許多企業目前已有的探索是將機電一體化技術應用在采煤設備、運輸設備、提升設備及安全管理設備中，通過綜合利用多種技術優勢，構建一體化控制系統，從而實現采煤產量的增加、采煤流程的集中控制、各類設備的規范運行及煤礦職工的安全保障等。機電一體化技術的應用雖然較為廣泛，也取得了一些成果，但是仍暴露出許多問題，只有將這些問題逐一擊破才有可能完成煤礦生產機電一體化技術的建設。鑒于此，相關研究者應結合煤礦生產實際展開探索，找出制約機電一體化技術應用的各種因素，進而指導實踐工作者做出改革與調整。

參考文獻：

［1］陳武俊.機電一體化技術在煤礦生產中常見問題及應對措施［J］.低碳世界，2017(1)：83-84.

［2］田戌.機電一體化技術在煤礦生產中的應用及發展探討［J］.機械管理開發，2016，31(12)：158-159.

［3］邢紅巖.試論煤礦工程機械控制中機電一體化的有效應用［J］.機械管理開發，2016，31(8)：90-91.

［4］馮國防，劉文立，劉春源.煤礦機電一體化管理策略探究［J］.中小企業管理與科技（上旬刊），2016(7)：31-32.

［5］翟華羽，李永勤.機電一體化技術在榆家梁煤礦生產中的應用［J］.中國煤炭工業，2014，13(12)：5028-5029.

作者：任永才 單位：山西介休義棠倡源煤業有限公司