黑龍江省雞西礦務局建設(shè)安裝工程公司 李鴻艷

機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應用研究

黑龍江省雞西礦務局建設(shè)安裝工程公司 李鴻艷

一、煤礦機電一體化技術(shù)概況

煤礦機電一體化技術(shù)在當前顯得尤為重要，它是機械、電子技術(shù)和液壓控制技術(shù)有機的結(jié)合，能極大地提高了煤礦機械的各種性能，如安全性、經(jīng)濟性、可靠性、操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命、安裝拆除速度、維護方便性等。目前以微機或微處理器為核心的電子（微電腦）控制裝置（系統(tǒng)）在煤礦機械中的應用已很普遍，電子控制技術(shù)已深入到煤礦機械的許多領(lǐng)域，如提升機的PLC系統(tǒng)，采煤機的變頻控制系統(tǒng)和PLC操作系統(tǒng)等，煤礦機械的在線狀態(tài)監(jiān)控與故障自診、故障報警等。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，對煤礦機械的性能要求的不斷提高，電子控制裝置在煤礦機械上的應用將更加廣泛，結(jié)構(gòu)將更加復雜、維護也將更加專業(yè)。特別是隨著我國進口及國產(chǎn)煤礦機械數(shù)量的逐年增加，如何用好、管好這些價格昂貴的煤礦機械，使其發(fā)揮最大的效率，成為煤礦機電部門所面臨的一個重要的問題。為幫助煤礦機械使用人員、維修人員、管理人員對煤礦機械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解，本文，筆者就對這些做一下介紹。

煤礦生產(chǎn)中，煤礦機械的性能自動化程度及其經(jīng)濟性等直接影響到生產(chǎn)，也直接影響到煤礦供電、排水、通風、提升等的安全運行。而煤礦機械電氣與電子控制系統(tǒng)質(zhì)量的好壞與性能的優(yōu)劣又直接影響到機械的動力性、經(jīng)濟性、可靠性，從而影響施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子控制系統(tǒng)已成為煤礦現(xiàn)代機械不可缺少的組成部分，同時也是評價現(xiàn)代煤礦機械技術(shù)水平的一個重要依據(jù)。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，以及對煤礦機電產(chǎn)品性能要求的不斷提高，電子控制系統(tǒng)在煤礦機械中所占的比重越來越大，其功能將會越來越強，應用范圍也將越來越廣，而其復雜程度也隨之提高，這樣就對使用與維護維修這些設(shè)備的煤礦工作人員提出了更高的要求，對煤礦職工的培訓工作和對煤礦設(shè)備的管理工作也就顯得尤為重要。

煤礦生產(chǎn)施工要求煤礦機械具有以下性能：堅固耐用且維修簡單、生產(chǎn)效率高且節(jié)能降耗，自動化程度高且操作簡單，施工質(zhì)量好，精度高；性能穩(wěn)定，工作可靠，安全性高，使用壽命長；具有較好的經(jīng)濟性，即高的技術(shù)價格比和低的制造與使用成本；工人勞動強度低，操作員的工作條件好；具有在線運行狀態(tài)監(jiān)視，故障自診及自動故障報警功能，能及時、準確地指出故障部位，減少停機維修時間。

為適應煤礦機械對性能的要求，僅僅依靠機械和液壓技術(shù)已顯得力不從心，電子控制技術(shù)的發(fā)展就成了煤礦機械的必要選擇。機電一體化是一項新興的技術(shù)，將其引入到煤礦機械中，必將會給煤礦機械帶來新的技術(shù)變革，使其各種性能實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

二、機電一體化技術(shù)在煤礦機械上的應用

機電一體化又稱機械電子工程，是一門跨學科的綜合性高技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、機械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨立的交叉學科。機電一體化技術(shù)從20世紀70年代中期開始在國外機械上得到應用。20世紀80年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起，推動了機械制造技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著微型計算機及微處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在機械上的應用，更是極大地促進了煤礦機電產(chǎn)品的性能，使煤礦機械進入了一個飛躍式發(fā)展時期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在國外機械上的應用已相當普及，也是我國發(fā)展的方向，這已成為機械高性能的體現(xiàn)。目前機械的電子控制系統(tǒng)主要用以實現(xiàn)如下功能。

1. 在線監(jiān)控、自動報警及故障自診。即對煤礦機械的電動機、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)故障能自動報警并準確地指出故障的部位，從而改善操作員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設(shè)備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設(shè)備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC控制，可實現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診。另外煤礦的各種電器設(shè)備也越來越智能化。

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、通風機、提升機等，使用變頻起動、PLC控制系統(tǒng)，節(jié)電量為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提高。煤礦機械實現(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。例如，冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設(shè)備，由我國北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國MARCO公司合作生產(chǎn)的PM31型液壓支架電液控制系統(tǒng)，就是電子控制，只要在支架操作控制器上輸入程序，支架便會自動連續(xù)動作，也可實現(xiàn)遠程控制和工作面無人操作。

4. 其他應用。一些國外生產(chǎn)的輸送機、采煤機、綜掘機等采用了電子控制的自動變速器，能夠根據(jù)外負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功率，大大提高了能耗經(jīng)濟性，而且也簡化了操作，降低了勞動強度，提高了設(shè)備的安全性能，提高作業(yè)人員操作的安全性，目前我國在綜合機械化采煤機上采用電子控制。電子控制可實現(xiàn)無人操作，使機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業(yè)，也配備了無線遙控裝置，可遠程遙控也可微電腦編程控制。

三、結(jié)論

電子系統(tǒng)的可靠性是煤礦機械非常重要的一項性能指標。由于煤礦機械一般井下作業(yè)，會直接受到潮氣、煤塵、通風、石塊、地質(zhì)變化等的侵襲，此外還受到采煤震動和沖擊以及各種電、磁等的干擾，工作環(huán)境非常惡劣，因此電子控制系統(tǒng)必須滿足井下性能、環(huán)境要求，如能在井下環(huán)境溫度下可靠、穩(wěn)定地工作；抗壓強度高、抗老化能力強，具有較長的使用壽命；密封性能好，能防止水分和污物的侵入；具有較好的耐沖擊和抗振性能，具有較強的抗干擾能力，系統(tǒng)能在各種干擾下正常工作等。