自動化技術(shù)在煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

李星

[摘 ? ?要]隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國家對于煤炭的需求量越來越大。煤炭資源是我國發(fā)展的主要能源，是維持人們生活的基礎(chǔ)，在很大程度上能夠促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)的提高，因此，煤礦生產(chǎn)就顯得十分重要，目前煤礦企業(yè)的發(fā)展也受到國家的高度重視。煤礦在實際的生產(chǎn)中，依靠更高的技術(shù)才能夠取得更長遠(yuǎn)的發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)的供電能夠決定機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，因此，提高供電系統(tǒng)的安全性以及可靠性，能夠不斷提升煤礦的生產(chǎn)效率。如今，自動化技術(shù)不斷發(fā)展成熟，這對于煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)的運(yùn)行具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]自動化技術(shù);煤礦機(jī)電;供電系統(tǒng);應(yīng)用

[中圖分類號]TD611 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）01–00–03

[Abstract]With the continuous development of modern society and economy， the country's demand for coal is increasing. Coal resources are the main source of energy for our countrys development and the foundation for maintaining our lives. To a large extent， it can promote the improvement of the countrys economy. Therefore， coal production is very important. At present， the development of coal mining enterprises is also highly valued by the country. In actual production， coal mines rely on higher technology to achieve longer-term development. The power supply of the electromechanical system can determine the operation of mechanical equipment. Therefore， improving the safety and reliability of the power supply system can continuously improve the production efficiency of the coal mine. . Nowadays， automation technology continues to develop and mature， which is of great significance to the operation of coal mine electromechanical power supply system.

[Keywords]automation technology; coal mine electromechanical; power supply system; application

1 對煤礦機(jī)電設(shè)備簡述

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，我國的煤礦企業(yè)所擁有的機(jī)電設(shè)備數(shù)量以及種類也呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展特點(diǎn)。在現(xiàn)代化社會中，煤炭在開采以及生產(chǎn)過程中，機(jī)械設(shè)備的使用是必要的，而且，機(jī)械設(shè)備也為煤炭開采提供了很多的技術(shù)支持以及設(shè)備幫助。煤礦井下設(shè)備很多，分采掘機(jī)械、電氣設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備等大類。具體的有采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、各種運(yùn)輸機(jī)、絞車、風(fēng)機(jī)、水泵、電動機(jī)、開關(guān)、電纜等。在綜合機(jī)械化采煤工作面還有一整套液壓支架和大小不同的管路。隨著煤礦現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，各種機(jī)電設(shè)備還在逐漸增多。

2 自動化技術(shù)在煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)中應(yīng)用分析

2.1 煤礦中的自動化技術(shù)

自動化技術(shù)是當(dāng)代發(fā)展起來的一門新技術(shù)。它實現(xiàn)了從手動操作到機(jī)械自動化操作的轉(zhuǎn)變，可以代替人工自動工作，不僅節(jié)省了勞動力，而且提高了工作效率。由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，逐漸受到人類的高度重視，自動化技術(shù)將在各行各業(yè)發(fā)揮重要作用。煤礦業(yè)的工作更危險，采用自動化技術(shù)可以減少人工干預(yù)，減少安全事故的發(fā)生，保證煤礦開采的順利進(jìn)行。圖1即為煤礦中自動化演示，其中就是通過對自動化技術(shù)的應(yīng)用，使得機(jī)械能夠自動進(jìn)行工作。

2.2 自動化技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用

自動化技術(shù)可以應(yīng)用于煤礦的許多方面。掘進(jìn)是煤礦開采過程中的基礎(chǔ)工作，提高掘進(jìn)效率將有助于采礦的后續(xù)工作。因此，自動化技術(shù)在掘進(jìn)機(jī)上的應(yīng)用，可以在操作箱、照明燈和安全開關(guān)箱中使用自動化技術(shù)。另外，掘進(jìn)機(jī)與液壓系統(tǒng)的結(jié)合更有利于提高掘進(jìn)機(jī)的工作效率。煤礦自動化技術(shù)的重要作用之一是提高煤礦開采效率，保證煤礦安全生產(chǎn)。

（1）電牽引采煤機(jī)屬于自動化技術(shù)在煤礦開采過程中應(yīng)用的特例。其主要功能是通過預(yù)先設(shè)置程序自動完成采煤任務(wù)。圖2為電動牽引采煤機(jī)程序演示圖。如圖2所示，雖然組件相對復(fù)雜，但操作過程相對簡單。只需設(shè)置相關(guān)程序即可自動進(jìn)行采煤。自動化技術(shù)的應(yīng)用，極大提高了工作效率，解決了傳統(tǒng)方法中的安全和效率兩大問題。

（2）在煤礦的投入工作中，傳統(tǒng)的方式是人工運(yùn)輸。然而，將自動化技術(shù)應(yīng)用于提升機(jī)可以提高工作效率和安全性能，且操作相對簡單。與傳統(tǒng)的人工運(yùn)輸相比，自動化技術(shù)的應(yīng)用不僅給煤礦運(yùn)輸帶來了方便，而且節(jié)省了人力，提高了運(yùn)輸效率。

（3）自動化技術(shù)也可以應(yīng)用于煤礦供電系統(tǒng)中。由于煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)可以控制煤礦開采和加工中使用的所有機(jī)械設(shè)備，如果機(jī)電供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題，將影響所有機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，加強(qiáng)機(jī)電供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是保證煤礦安全生產(chǎn)的首要任務(wù)。

3 煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)的特點(diǎn)與要求

3.1 煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)的特點(diǎn)

通常，煤炭開采或加工所使用的電力來自電力系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的發(fā)電廠或變電站。電網(wǎng)直接向煤礦輸送電力，此時，電力無法直接使用，煤礦用戶將通過變壓器將電力轉(zhuǎn)換為可用狀態(tài)。在此過程中設(shè)計的結(jié)構(gòu)是煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)。礦井受電電壓一般為6～10 kV，具體電壓需要考慮當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)和煤礦井類型。電能通過降壓站后，以高壓形式輸送至地下、車間變電所和高壓設(shè)備，即高壓供電系統(tǒng)。此外，當(dāng)電能分配到低壓設(shè)備時，它是一個低壓配電系統(tǒng)。煤礦供電系統(tǒng)又可分為淺井供電系統(tǒng)和深井供電系統(tǒng)。不管以何種方式進(jìn)行劃分，煤礦供電系統(tǒng)總共包含2個部分，分別為井上和井下，這兩個部分在供電系統(tǒng)中分別起著重要的作用。

3.2 煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)的要求

隨著我國在煤礦開采過程中的要求不斷提高，對其供電系統(tǒng)也將會有更高的要求，本文將從其可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)合理性進(jìn)行分析。

（1）可靠性供電系統(tǒng)的可靠性體現(xiàn)在兩個方面。①確保供電工作順利進(jìn)行;②供電系統(tǒng)不會造成機(jī)械設(shè)備和人員的安全問題，即在使用過程中不會影響煤礦生產(chǎn)的正常進(jìn)行。因為如果煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題，將嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量，造成直接損壞，甚至使煤礦無法開采，危及職工的生命安全，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)的可靠性非常重要，是供電系統(tǒng)的首要要求。為了提高系統(tǒng)的可靠性，雙電源可以廣泛應(yīng)用。雙電源可以屬于同一個電源部件，也可以屬于不同的電源部件。但是，必須保證當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源可以代替第一個電源，以保證整個供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，即保證煤礦開采生產(chǎn)的正常運(yùn)行，避免經(jīng)濟(jì)損失。

（2）安全性。煤炭開采和加工過程中的環(huán)境非常惡劣，使得其中使用的機(jī)械設(shè)備容易出現(xiàn)老化、損壞等各種問題，在運(yùn)行過程中會發(fā)生各種安全事故。此外，由于礦山環(huán)境復(fù)雜，極易引發(fā)瓦斯爆炸或觸電等事故，造成重大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此，煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)的安全性也非常重要。在系統(tǒng)設(shè)計時，需要采取各種措施，規(guī)范管理制度，提高系統(tǒng)的安全性。

（3）經(jīng)濟(jì)性。安全性和穩(wěn)定性是供電系統(tǒng)的首要要求。在滿足這兩個要求的情況下，如果能夠降低系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)和建設(shè)投資成本，將更有利于煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)的快速發(fā)展和應(yīng)用。因為如果供電系統(tǒng)成本過高，會降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，不利于可持續(xù)發(fā)展。

（4）技術(shù)合理性。煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)的最終目的是要有良好的應(yīng)用效果，這不僅包括上述三個方面的要求，還需要合理的技術(shù)。如頻率偏差不應(yīng)超過0.2～0.5 Hz，電壓偏差不應(yīng)超過額定值的5%～7%。如果工藝不合理，其應(yīng)用效果就會很差，影響煤炭開采和生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

4 煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)自動化技術(shù)功能

自動化技術(shù)在供電系統(tǒng)中有著大量的應(yīng)用，這是因為它可以提高系統(tǒng)的應(yīng)用效果。一般來說，自動化技術(shù)在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用可以使其具有以下7種功能：

（1）在配置狀態(tài)下，自動供電系統(tǒng)能充分了解相關(guān)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息。

（2）當(dāng)處于一次接線圖狀態(tài)時，可實時監(jiān)控控制對象的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并對其進(jìn)行評估。

（3）在數(shù)據(jù)采集和處理的情況下，自動化技術(shù)可以采集供電系統(tǒng)運(yùn)行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，如外部數(shù)據(jù)、信號數(shù)據(jù)、開關(guān)量信息等，然后借助網(wǎng)絡(luò)平臺，這些信息數(shù)據(jù)可以傳輸?shù)较嚓P(guān)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫，以便更新數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，最后，通過人機(jī)交互界面顯示結(jié)果。通過對這些數(shù)據(jù)的分析可以作為實現(xiàn)其他功能的基本依據(jù)。

（4）應(yīng)用自動化技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行監(jiān)控狀態(tài)時，供電系統(tǒng)的整個安全監(jiān)控信息可以以文本、表格或圖像的形式顯示，從而通過這些信息顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

（5）報警時，當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)斷路器錯位、變壓器保護(hù)動作老化等各種問題時，采用自動化技術(shù)的系統(tǒng)可自動完成投、切保護(hù)動作，并發(fā)出報警信號，以便工作人員及時發(fā)現(xiàn)問題。

（6）當(dāng)處于事件記錄狀態(tài)時，自動化技術(shù)可以保存和存儲與供電系統(tǒng)相關(guān)的事件，還可以完成自動打印功能，有助于更好地管理供電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下的動作和事件。

（7）當(dāng)操作鎖定時，電源系統(tǒng)的相關(guān)操作關(guān)閉。此時，系統(tǒng)將僅按照設(shè)定的程序運(yùn)行，工作人員將無法對其進(jìn)行操作，此功能將有助于避免員工誤操作的發(fā)生。

5 煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)自動化控制結(jié)構(gòu)

自動化技術(shù)在煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括四個結(jié)構(gòu)部分，如圖3所示。除這四個部分外，其他相關(guān)變電站附屬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將在RS485信號并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的前提下完成操作和控制。以下是對這四個重要組成部分的機(jī)制的詳細(xì)分析。

（1）供電系統(tǒng)包含大量的機(jī)械設(shè)備和線路，需要對其進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)而保護(hù)其運(yùn)行狀態(tài)。這些功能的實現(xiàn)是通過智能測控單元完成的。此外，智能控制單元還可以確保所有控制活動的順利進(jìn)行。

（2）工業(yè)以太網(wǎng)的主要功能是起連接作用，即連接自動控制系統(tǒng)的主站和監(jiān)控變電站，并傳輸其信息和數(shù)據(jù)。在自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，需要用到一項非常重要的技術(shù)，即網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用可以提高供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和可靠性。

（3）地面集中控制中心的主要功能是對煤礦生產(chǎn)過程中的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理，因此該部分直接安裝在煤礦生產(chǎn)指揮控制中心。通過功能分析，地面集中控制中心主要包括監(jiān)控軟件、UPS電源裝置和工控機(jī)三個重要設(shè)備。

（4）自動監(jiān)控變電站的主要功能是監(jiān)控現(xiàn)場，然后在兩地之間傳輸數(shù)據(jù)信息。另外，作為變電站，自動監(jiān)控變電站必然由主站控制。變電站通過向不同的控制單元發(fā)送相關(guān)的控制指令，實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。通過功能分析，自動控制變電站的主體結(jié)構(gòu)包括嵌入式計算機(jī)設(shè)備、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備、外圍設(shè)備和設(shè)備。

6 結(jié)束語

主要對自動化技術(shù)在煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行探究。在實際的自動化技術(shù)發(fā)展過程中，也進(jìn)行了不斷的技術(shù)革新發(fā)展，在實際的煤礦機(jī)電管理工作中，合理利用自動化技術(shù)，不僅能夠極大提升機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效率，而且可以提升采煤效率，在減少煤炭開采事故方面有較大的促進(jìn)作用。我國自動化技術(shù)發(fā)展時間比較晚，起步也較晚，因此，在發(fā)展的過程中，難免會遇到一些問題。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種自動化的新型技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來，而如何能將新技術(shù)與煤炭行業(yè)完美地結(jié)合起來，就給技術(shù)人員指明了研究的方向，堅持新技術(shù)的應(yīng)用，對于提升煤礦管理水平也大有裨益。

參考文獻(xiàn)

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