試論機(jī)電一體化在煤礦開(kāi)采領(lǐng)域的發(fā)展

趙鐵軍

摘 要：本文在論述機(jī)電一體化的概念、優(yōu)勢(shì)及其在煤礦生產(chǎn)中的重要意義的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)例研究了機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開(kāi)采領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)煤礦企業(yè)開(kāi)采領(lǐng)域的發(fā)展和推進(jìn)我國(guó)煤礦企業(yè)發(fā)展有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)；煤礦；應(yīng)用；發(fā)展

一、機(jī)電一體化技術(shù)

（一）機(jī)電一體化技術(shù)的概念。機(jī)電一體化技術(shù)是指將電氣工程、傳感技術(shù)、機(jī)械工程、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等一系列高新熱門(mén)技術(shù)融合到機(jī)械設(shè)備中的一門(mén)交叉綜合技術(shù)。通過(guò)微電子技術(shù)不斷滲透于傳統(tǒng)的機(jī)械工程之中，在一體化原理的指導(dǎo)下，可以實(shí)現(xiàn)工作和生產(chǎn)的高度智能化，從而滿(mǎn)足人民的使用需求。

（二）煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。第一，機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用可以提高煤礦生產(chǎn)的安全性和可靠性、改善現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備的使用性能。一般來(lái)說(shuō)，煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、診斷等功能，這些都可以簡(jiǎn)化機(jī)械的操作步驟或者使得煤礦機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化程度增加。第二，機(jī)電一體化技術(shù)適用面廣，機(jī)電一體化產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采領(lǐng)域的不同場(chǎng)合的機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)功能，并且應(yīng)變能力強(qiáng)。另外，煤礦機(jī)電一體化設(shè)備在保證煤礦生產(chǎn)的效率和質(zhì)量的同時(shí)，可以提高了控制和檢測(cè)的精準(zhǔn)度和靈敏度。第三，煤礦機(jī)電一體化設(shè)備一般具有復(fù)合功能，它可以通過(guò)自動(dòng)監(jiān)視監(jiān)測(cè)功能兒排查煤礦開(kāi)采過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障的錯(cuò)誤，并且能夠自動(dòng)采取措施進(jìn)行調(diào)整使得生產(chǎn)和工作恢復(fù)正常狀況。

（三）機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的意義。第一，機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)當(dāng)中的運(yùn)用可以改變過(guò)去傳統(tǒng)落后的生產(chǎn)方式，提高企業(yè)的企業(yè)的生產(chǎn)效率。同時(shí)，煤礦機(jī)電一體化電子機(jī)械設(shè)備可以轉(zhuǎn)變煤礦工人的作業(yè)模式，降低煤礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。第二，機(jī)電一體化設(shè)備可以提高給礦工更好的勞動(dòng)安全保障。煤礦潮濕、布滿(mǎn)煤塵的工作環(huán)境會(huì)給在其中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、高負(fù)荷工作的煤礦工人的身體健康帶來(lái)嚴(yán)重影響，甚至危及其人身安全。采用機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行煤礦開(kāi)采，不但可以降低煤礦發(fā)生事故和危險(xiǎn)的概率，減少工傷事故的發(fā)生，而且能夠減輕礦工的勞動(dòng)強(qiáng)度和防止職業(yè)病的發(fā)生，保障礦工的生命安全和身體健康。第三，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦企業(yè)的推廣，可以大幅度提高煤炭產(chǎn)量，從而增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益和工人的勞動(dòng)收入，進(jìn)而帶動(dòng)本地區(qū)其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，利于地方整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

二、機(jī)電一體化在煤礦開(kāi)采領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展

（一）機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用和發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)的應(yīng)用的典型實(shí)例之一就是電牽引采煤機(jī)。相比于傳統(tǒng)的液壓牽引采煤機(jī)，其具備的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)如下所述：（1）牽引特性好。采煤機(jī)在前進(jìn)過(guò)程中提供牽引力，同時(shí)，在采煤機(jī)下滑過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)發(fā)電制動(dòng)；（2）能適應(yīng)大傾角煤層開(kāi)采的需要。電牽引采煤機(jī)的牽引功率較大，而且牽引電動(dòng)機(jī)軸端安裝了制動(dòng)器，從而不依靠其他的防滑裝置和措施就可以防止機(jī)器在停機(jī)時(shí)下滑，可用于傾角為40—50°的煤層開(kāi)采；（3）運(yùn)行可靠性高，使用壽命長(zhǎng)；（4）反應(yīng)靈敏，動(dòng)態(tài)特性良好。電控系統(tǒng)可以根據(jù)采煤機(jī)的工作狀態(tài)調(diào)整各種參數(shù)，以防采煤機(jī)超數(shù)運(yùn)行，控制可靠方便；（5）重量小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能量轉(zhuǎn)換效率高；（6）能輕易實(shí)現(xiàn)遙控，牽引實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；（7）電牽引采煤機(jī)有著先進(jìn)的全中文顯示界面，可以提供操作步驟的提示，實(shí)時(shí)顯示截割電機(jī)的功率和溫度、采煤機(jī)的牽引給定速度等工作參數(shù)，使得易于操作，工作效率高；（8）相較于液壓牽引采煤機(jī)，電牽引采煤機(jī)的節(jié)能降耗特性好，在環(huán)保方面具有優(yōu)勢(shì)。

近年來(lái)，通過(guò)我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的不斷提高，電牽引采煤機(jī)正逐步走向成熟，為推動(dòng)我國(guó)煤礦企業(yè)的整體生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步起到了積極作用。

（二）機(jī)電一體化技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用和發(fā)展。當(dāng)前，煤礦生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)電一體化和自動(dòng)化水平最高的設(shè)備就是全數(shù)字化交流提升機(jī)，提升機(jī)的內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)都實(shí)現(xiàn)了大幅的簡(jiǎn)化。以?xún)?nèi)裝式提升機(jī)為例，其在結(jié)構(gòu)式將驅(qū)動(dòng)和滾筒兩大結(jié)構(gòu)合為一體，較好地體現(xiàn)了機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)的綜合應(yīng)用水平，使得設(shè)備安全高效；全數(shù)字化交流提升機(jī)高度適當(dāng)可靠，采取總線(xiàn)方式，簡(jiǎn)化電氣安裝的工作；全數(shù)字化提升機(jī)具有完整的診斷設(shè)施，可以實(shí)現(xiàn)自我診斷，還能進(jìn)行重復(fù)性故障尋址和部分便捷的通信功能；設(shè)備硬件在兼容性方面較為完善，可以進(jìn)行軟件控制，如完成軟啟動(dòng)和瞬時(shí)加速的改變。

在九五計(jì)劃期間，我國(guó)就已經(jīng)研制成功了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化提升機(jī)，而且完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，核心部分ASCS是由雙CPU構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于其性能先進(jìn)、操作簡(jiǎn)單、工作可靠性和準(zhǔn)確性高，很符合當(dāng)代煤礦生產(chǎn)的發(fā)展需求，目前已成為了各煤礦企業(yè)的首選機(jī)型。

（三）機(jī)電一體化技術(shù)在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用和發(fā)展。目前，現(xiàn)代化綜合機(jī)械化采煤一般帶式輸送機(jī)作為主要運(yùn)輸方式。帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)是長(zhǎng)距離連續(xù)輸送、輸送量很大、運(yùn)行效率和可靠性高和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，已成為我們煤礦井下的主要運(yùn)輸原煤的設(shè)備。因此，將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到帶式輸送機(jī)已成為八五計(jì)劃期間實(shí)施的日產(chǎn)百萬(wàn)噸煤綜采設(shè)備項(xiàng)目之后的研究熱點(diǎn)之一。近年來(lái)，我國(guó)在帶式輸送機(jī)核心上都有了很大提高，也研發(fā)出了新的產(chǎn)品。目前，我國(guó)普遍采用行星齒輪減速器、調(diào)速型液力耦合器等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，特別是機(jī)電一體化的

CST可控軟啟動(dòng)裝置，可以使得兩條皮帶運(yùn)輸機(jī)由一臺(tái)或幾臺(tái)

CST驅(qū)動(dòng)，它具有平滑起動(dòng)運(yùn)送大慣性載荷的特點(diǎn)，解決了帶式輸送機(jī)長(zhǎng)距離、大運(yùn)量驅(qū)動(dòng)難題，

但是，由于動(dòng)態(tài)分析、啟動(dòng)延遲等技術(shù)的限制，我國(guó)帶式輸送機(jī)一般為3點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，限制了輸送機(jī)的長(zhǎng)度和運(yùn)量。而且，輸送機(jī)的在線(xiàn)監(jiān)控功能、可靠性、靈活性和壽命較發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在一定差距，還需要進(jìn)行深入的研究。

（四）機(jī)電一體化在煤礦開(kāi)采領(lǐng)域其他裝置系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展。煤礦開(kāi)采過(guò)程中，最為常見(jiàn)的支護(hù)設(shè)備就是液壓支架，其穩(wěn)定性和可靠性決定著煤礦開(kāi)采的效率和安全。并且隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷的發(fā)展，液壓支架逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橛呻娨嚎刂啤Ｈ榛罕谜镜囊后w流量大、壓力高，且已成為支護(hù)設(shè)備液體的主要來(lái)源。并且其可以根據(jù)支護(hù)設(shè)備實(shí)際用液量對(duì)進(jìn)行供液量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。液壓控制與計(jì)算杌技術(shù)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備成組的自動(dòng)移架或定壓雙向鄰架，從而避免對(duì)頂板及支架產(chǎn)生過(guò)大的沖擊載荷。

近年來(lái)，TCK鋼絲繩損傷定量檢測(cè)系統(tǒng)以其監(jiān)測(cè)精確度高、穩(wěn)定性和可靠性強(qiáng)，適用范圍廣，使用方便的特點(diǎn)，可以進(jìn)行鋼絲繩的損傷檢測(cè)，不但效率高，而且減小了事故發(fā)生的概率。上個(gè)世紀(jì) 80 年代以來(lái)，我國(guó)通過(guò)對(duì)國(guó)外先進(jìn)的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)的研究，并且根據(jù)我國(guó)國(guó)情，利用機(jī)電一體化技術(shù)研制出了較為先進(jìn)的、具有較高智能化水平的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。從近年來(lái)煤礦生產(chǎn)的應(yīng)用來(lái)看，其在煤炭開(kāi)采的安全管理方面的作用至關(guān)重要。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)煤礦開(kāi)采領(lǐng)域的科學(xué)合理應(yīng)用和廣泛推廣，有效地提高了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效益和安全保障，對(duì)減輕煤礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和發(fā)展?jié)摿?。因此，將機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，堅(jiān)持以人為本的原則，不斷深化這項(xiàng)技術(shù)在煤礦開(kāi)采領(lǐng)域的研究，對(duì)于我國(guó)煤炭工業(yè)的良性發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

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