論煤炭機(jī)械中機(jī)電一體化的應(yīng)用

王 敏 張曉東

(河南萬合機(jī)械有限公司，河南 鄭州 452371)

機(jī)電一體化技術(shù)就是機(jī)械、計算機(jī)、信息處理和自動控制技術(shù)有機(jī)綜合運用的復(fù)合技術(shù)，是以機(jī)械的主功能，動力功能上引進(jìn)計算機(jī)和電子技術(shù)，將機(jī)械裝置和電子設(shè)備以及軟件等有機(jī)結(jié)合所構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化將機(jī)械與電子技術(shù)融為一體，使物流、能流、信息流融為一體，使人們清楚地認(rèn)識到，應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展煤礦機(jī)電產(chǎn)品，是實現(xiàn)高效、安全、機(jī)械化采煤和煤礦機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要途徑。

一 電子(微電腦)控制系統(tǒng)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

1.在線監(jiān)控、自動報警及故障自診，即對煤礦機(jī)械的電動機(jī)、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運行狀態(tài)監(jiān)控，出現(xiàn)故障能動報警并準(zhǔn)確地指出故障的部位，從而改善操作員的工作條件，提高機(jī)器的工作效率，簡化設(shè)備維護(hù)檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機(jī)維修時間，延長設(shè)備的使用壽命。

2.節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)效率。例如井下使用的膠帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)等，使用變頻起動、PLC控制系統(tǒng)，節(jié)電量就為30%左右，同時生產(chǎn)效率也大大提高。

3.自動化或半自動化程度的提高?。煤礦機(jī)械實現(xiàn)自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，并減少因操作者的經(jīng)驗不足，對作業(yè)精度的影響。

4.其他應(yīng)用?。一些國外生產(chǎn)的輸送機(jī)、采煤機(jī)、綜掘機(jī)等采用了電子(微電腦)控制的自動變速器，能夠根據(jù)外負(fù)荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比，從而改變功率，這不僅充分利用了電動機(jī)功率，大大提高了能耗經(jīng)濟(jì)性，而且也簡化了操作，降低了勞動強(qiáng)度，提高了設(shè)備的安全性能，提高作業(yè)人員操作的安全性，目前我國在綜合機(jī)械化采煤機(jī)上采用電子(微電腦)控制。可實現(xiàn)無人操作，使機(jī)械能在危險地帶或人無法接近的地點進(jìn)行作業(yè)，也配備了無線遙控裝置，可遠(yuǎn)程遙控也可微電腦編程控制。

二 機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)的一個典型應(yīng)用就是電牽引采煤機(jī)。它具有許多液壓牽引采煤機(jī)不具備的優(yōu)勢和特點：良好的牽引特性。在采煤機(jī)前進(jìn)時它可以提供牽引力，在采煤機(jī)下滑時它還可以進(jìn)行發(fā)電制動;可用于大傾角煤層。牽引電動機(jī)軸端裝有停機(jī)時防止機(jī)器下滑的制動器，可用在40°～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。與液壓牽引不同是電牽引采煤機(jī)除電動機(jī)的電刷和整流子有磨損外，其它元件沒有磨損，因此運行可靠，使用壽命長，維修量小;反應(yīng)靈敏，動態(tài)特性好;結(jié)構(gòu)簡單、效率高。電牽引采煤機(jī)機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)輕便簡單，只做一次轉(zhuǎn)換電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)99%，而液壓采煤機(jī)的電能轉(zhuǎn)換機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率只有65%～70%左右。

三 機(jī)電一體化技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

目前煤礦機(jī)電一體化、自動化水平最高的設(shè)備是礦井提升機(jī)，為全數(shù)字化交直流提升機(jī)。尤其是內(nèi)裝式提升機(jī)，在結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動合二為一，大大簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，充分體現(xiàn)了機(jī)械～電力電子～計算機(jī)～自動控制的綜合體。而全數(shù)字化提升機(jī)高度可靠，采用總線方式，使電器安裝大大簡化，此外，硬件配置簡單，互相兼容。我國研制成功的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化提升機(jī)，其核心部分ASCS是由雙CPU構(gòu)成的計算機(jī)系統(tǒng)，其性能先進(jìn)、操作簡便、準(zhǔn)確可靠。此外，我國還應(yīng)用SIMADYND和S7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機(jī)。目前，最大裝機(jī)容量已達(dá)到5000kW，主、副井提升機(jī)可做到全自動化，不需要專門的絞車司機(jī)。

四 機(jī)電一體化技術(shù)在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

帶式輸送機(jī)是我國煤礦井下輸送系統(tǒng)的主要運輸設(shè)備，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(xiàn)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(shè)備。因此，成為近幾年來機(jī)電一體化技術(shù)的研究重點。目前主要采用機(jī)、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(jī)而設(shè)計的軟驅(qū)動裝置。一條皮帶運輸機(jī)可以由一臺或幾臺CST驅(qū)動。由于尚未解決動態(tài)分析和在線監(jiān)控技術(shù)以及啟動延遲技術(shù)，我國帶式輸送機(jī)的中間驅(qū)動點不能不知過多，一般為3點驅(qū)動，這樣就限制了輸送機(jī)的單機(jī)長度和運量。而且，輸送機(jī)的監(jiān)控設(shè)備功能少、可靠性較差、靈敏度和壽命都較低，和發(fā)達(dá)國家相比存在顯著的差距。

五 其他煤礦機(jī)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(jī)技術(shù)與液壓控制有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產(chǎn)生沖擊載荷。煤礦供電的特點是供電要可靠，質(zhì)量要高，能滿足大功率設(shè)備的要求。因此應(yīng)該推廣節(jié)能型產(chǎn)品。高壓開關(guān)柜采用維護(hù)量小，使用壽命長的真空開關(guān)。采用集中補(bǔ)償和就地補(bǔ)償相結(jié)合的辦法提高功率因數(shù)，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(guān)柜普遍采用了“微機(jī)保護(hù)”，具備網(wǎng)絡(luò)功能，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控、遙測、遙信和遙調(diào)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，以及煤礦機(jī)電一體化的產(chǎn)品大量使用，其所創(chuàng)造的價值及效益將是以往不可想象的。同時各種新型機(jī)電一體化產(chǎn)品的大量使用也促進(jìn)了機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)、性能的不斷提高及完善。因此，機(jī)電一體化技術(shù)是企業(yè)信息化的重要支撐技術(shù)，是礦山綜合自動化的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦采、掘、運裝備的應(yīng)用和推廣，極大地提升了我國煤礦生產(chǎn)的綜合實力，為實現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實的基礎(chǔ)。