李增愚

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)中盛煤業(yè)公司 山西 靈石 031309）

一、機(jī)電一體化技術(shù)及其作用

當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及對(duì)煤礦生產(chǎn)安全高效的要求，煤礦企業(yè)在機(jī)電一體化應(yīng)用方面取得顯著的進(jìn)展。尤其是隨著煤炭挖掘越來(lái)越向深部發(fā)展，要從地底深處挖掘上千萬(wàn)噸煤炭，并安全輸送到地表，對(duì)煤炭機(jī)械的要求越來(lái)越高，沒(méi)有現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備的支撐是不可能完成的。所謂機(jī)電一體化技術(shù)就是將電子技術(shù)有效的運(yùn)用到機(jī)械設(shè)備中，將物流、信息流有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而有效提高煤炭生產(chǎn)的質(zhì)量和安全系數(shù)，獲得更加顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。其主要意義在于：一是保障安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每百萬(wàn)噸煤炭開(kāi)采死亡人數(shù)位居世界前列，在煤炭開(kāi)采中，工人長(zhǎng)時(shí)間位于礦井中，環(huán)境充滿煤塵，對(duì)他們的身心健康帶來(lái)極大的損害。而且地下挖掘條件復(fù)雜，一旦出現(xiàn)意外，將直接造成生命安全。而采用機(jī)電一體化技術(shù)后，不僅有效減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且降低了安全事故的發(fā)生次數(shù)。二是提高勞動(dòng)效率。隨著煤礦機(jī)械應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)后，舊設(shè)備被逐漸淘汰，勞動(dòng)生產(chǎn)率明顯得到提高，尤其是微處理技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的普及和采用，使得勞動(dòng)生產(chǎn)率有了大幅度提高，使得煤礦業(yè)的產(chǎn)量逐年增加。

二、機(jī)電一體化技術(shù)在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

煤礦業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中最重要的一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品就是采煤機(jī)，采煤機(jī)的機(jī)電一體化應(yīng)用主要體現(xiàn)在將傳統(tǒng)的液壓牽引方式轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代的電牽引方式。傳統(tǒng)的采煤機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且體積比較大，移動(dòng)不便，使用范圍也比較局限。目前采用的電牽引采煤機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，尺寸小，重量輕，其在為采煤機(jī)提供前進(jìn)牽引力過(guò)程中，克服了采煤機(jī)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且有效的提高了煤礦產(chǎn)量，充分發(fā)揮了機(jī)電一體化的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。比如，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，隨著開(kāi)采深度的進(jìn)一步加深，經(jīng)常會(huì)遇到大傾角的煤層， 有的呈現(xiàn) 40～50 °的傾斜角，由于傾角大，要求采煤機(jī)要具備良好的制動(dòng)性，坡度陡的特點(diǎn)對(duì)采煤機(jī)的要求十分嚴(yán)格。利用機(jī)電一體化的設(shè)備在電動(dòng)機(jī)的軸端安置了防滑制動(dòng)器，該裝置有很好的停電設(shè)置功能，可有效將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩提升1.6—2 倍，避免采煤機(jī)出現(xiàn)下滑的情況發(fā)生，同時(shí)將剩下的電能返回到電網(wǎng)中。國(guó)內(nèi)研發(fā)的采煤機(jī)大多能夠熟練的使用機(jī)電一體化技術(shù)，例如MGD150N W 型采煤機(jī)，在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中就取得了較好的效果。

2、機(jī)電一體化技術(shù)在輸送機(jī)中的應(yīng)用

輸送機(jī)的使用是煤炭生產(chǎn)機(jī)電一體化的有力體現(xiàn)。目前現(xiàn)代化綜合機(jī)械化采煤主要以皮帶式輸送為主，帶式輸送機(jī)作為煤礦采集中的主要應(yīng)用設(shè)備，由兩個(gè)端點(diǎn)滾筒和緊套在上面的閉合輸送帶組合而形成的。一直以來(lái)由于其輸送量大、效率高的優(yōu)點(diǎn)，成為煤礦井下輸送煤炭的主要設(shè)備。然而，其弊端也是顯而易見(jiàn)的，帶式輸送速度慢、運(yùn)行也不穩(wěn)定等問(wèn)題一直困擾著工作人員。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于輸送機(jī)，可以有效克服上述弊端，提高速度和效率，增強(qiáng)長(zhǎng)距離輸送的容量和穩(wěn)定性。當(dāng)前，我國(guó)關(guān)于帶式輸送機(jī)方面的核心技術(shù)方面的研究與新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)相繼取得了較好的進(jìn)展，研發(fā)出了很多類型的帶式輸送機(jī)。同時(shí)，還開(kāi)展了帶式輸送機(jī)的核心技術(shù)與關(guān)鍵元部件的理論研究及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)，很多運(yùn)輸機(jī)具有及時(shí)故障診斷和自我保護(hù)等功能，在使用過(guò)程中如果出現(xiàn)軸承溫度過(guò)高、跑偏以及斷帶等故障，可以自行進(jìn)行保護(hù)。例如目前應(yīng)用比較廣泛的機(jī)、電、液一體化的 CST 可控軟啟動(dòng)裝置，這種裝置適用于運(yùn)用平滑起動(dòng)來(lái)輸送荷載大、慣性強(qiáng)的材料或設(shè)備，可以說(shuō)是專門(mén)為煤礦長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)的軟驅(qū)動(dòng)裝置。一臺(tái)帶式輸送機(jī)可同時(shí)受到一臺(tái)或幾臺(tái)CST 驅(qū)動(dòng)，解決了帶式輸送機(jī)的大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的驅(qū)動(dòng)難題，促進(jìn)了煤礦開(kāi)采的進(jìn)度和步伐。

3、機(jī)電一體化技術(shù)在礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是最能體現(xiàn)煤礦機(jī)電一體化的技術(shù)之一。我國(guó)由于煤礦機(jī)電一體化技術(shù)時(shí)間還不長(zhǎng)，研發(fā)煤礦監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)間比較短，但成果是比較顯著地。例如煤炭科學(xué)研究院研發(fā)的 KJ90 系統(tǒng)、KJ95 系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)都采用了Windows 操作系統(tǒng)，具有網(wǎng)絡(luò)連接功能，使得我國(guó)在煤炭安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，無(wú)論在軟硬件功能、穩(wěn)定性和可靠性、專業(yè)技術(shù)服務(wù)能力方面都已經(jīng)逐步的與國(guó)際上相關(guān)的技術(shù)水平相一致。目前在我國(guó)各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井裝備了礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，有效的實(shí)現(xiàn)了在煤炭企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控、故障自診以及自動(dòng)報(bào)警等功能。在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中一旦出現(xiàn)機(jī)械故障，該安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)進(jìn)行報(bào)警并清楚的顯示出現(xiàn)的故障的部位，大大減少了維修時(shí)間。而且由于簡(jiǎn)化了機(jī)械故障的檢查工序，不像以往檢修設(shè)備要進(jìn)行停機(jī)，提高了工作效率，減少維修的費(fèi)用，延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命。

4、機(jī)電一體化技術(shù)在礦井提升中的應(yīng)用

礦井提升是將井下煤炭運(yùn)送至地面的過(guò)程，從目前來(lái)看，礦井專用提升機(jī)是目前煤礦機(jī)電一體化、自動(dòng)化水平最高的設(shè)備。目前國(guó)產(chǎn)全數(shù)字化直流提升機(jī)已成為各煤礦提升機(jī)的首選機(jī)型，我國(guó)自主研發(fā)的第一臺(tái)全數(shù)字化的直交流提升機(jī)，核心部分就是利用雙CPU 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，真正做到了主、副提升機(jī)的全方位自動(dòng)化。我國(guó)直徑達(dá)到兩米以上的提升機(jī)有 90% 的都是交流提升機(jī)。不僅高度可靠，而且具有可重復(fù)性故障尋址、完整的診斷設(shè)施和自診斷功能。這種全數(shù)字化的提升機(jī)采用總線的方式來(lái)達(dá)到將電氣安裝進(jìn)一步簡(jiǎn)化的目的，可以方便地實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟件控制和改變瞬間加速度，進(jìn)一步提高礦井提升機(jī)的工作效率。在交流提升機(jī)中，最常見(jiàn)的是內(nèi)裝式提升機(jī)，內(nèi)裝式提升機(jī)占據(jù)了非常重要的地位，該提升機(jī)將滾筒和驅(qū)動(dòng)合為一個(gè)整體，是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，從結(jié)構(gòu)的角度將滾筒與驅(qū)動(dòng)有機(jī)的結(jié)合，機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，具有硬件配置簡(jiǎn)單、互相兼容等特點(diǎn)，是機(jī)械-電力電子-計(jì)算機(jī)-自動(dòng)控制的綜合體，更好的實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。例如德國(guó)發(fā)明的內(nèi)裝式交交變頻調(diào)速提升機(jī)，就是把電機(jī)和滾筒做成一體，采用直流式交流變頻裝置驅(qū)動(dòng)方式，在機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制方面都走在世界前列。

三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著采掘機(jī)械化的不斷提高，機(jī)電一體化在煤炭生產(chǎn)中的作用越來(lái)越明顯，煤礦機(jī)電一體化的發(fā)展使得煤礦生產(chǎn)效率得到進(jìn)一步的提升，不僅可以降低工人工作量，還有效的提高了煤炭生產(chǎn)的安全系數(shù)，為礦業(yè)帶來(lái)巨大的價(jià)值與效益，可以預(yù)見(jiàn)其在今后的煤炭生產(chǎn)中將得到完善和發(fā)展。盡管如此，縱觀我們當(dāng)前的煤礦機(jī)電一體化現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，與國(guó)外行業(yè)相比還有諸多不足之處。隨著諸多的新型機(jī)電一體化產(chǎn)品的廣泛使用，今后我們應(yīng)該在在下面幾方面加強(qiáng)研究：一是加強(qiáng)科研，投入資金，積極研發(fā)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤礦機(jī)電一體化技術(shù)，并將其作為煤炭生產(chǎn)的關(guān)鍵和核心技術(shù)。二是在通信功能上要進(jìn)一步加強(qiáng)改進(jìn)，以適應(yīng)煤炭生產(chǎn)的需要。三是積極探索煤礦機(jī)器人技術(shù)，這也是國(guó)外同行研究的重點(diǎn)之一。

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