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        電氣自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

        2014-03-22 17:39:33高虹
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年10期
        關(guān)鍵詞:電氣自動化機(jī)械設(shè)備技術(shù)

        摘 要:自動化技術(shù)作為科技進(jìn)步、生產(chǎn)發(fā)展的結(jié)晶,對機(jī)械設(shè)備具有重要作用。自改革開放以來,隨著機(jī)械控制技術(shù)的快速發(fā)展,我國電氣自動化技術(shù)得到了良好的應(yīng)用,尤其是在煤礦生產(chǎn)中,具有不可置疑的作用,它讓煤礦生產(chǎn)的高效高產(chǎn)、穩(wěn)定安全得到了保障。文章結(jié)合我國電氣自動化技術(shù),對電氣自動化發(fā)展現(xiàn)狀以及在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行了簡要的探究和闡述。

        關(guān)鍵詞:電氣自動化;技術(shù);機(jī)械設(shè)備;應(yīng)用

        我國作為能源生產(chǎn)大國,煤炭生產(chǎn)對工業(yè)發(fā)展、國家進(jìn)步具有重要作用。由于煤礦工作環(huán)境惡劣,一旦機(jī)械設(shè)施不足,自動化水平就會遭到影響。隨著現(xiàn)代化技術(shù)越來越發(fā)達(dá),電氣化、機(jī)械化對生產(chǎn)的要求越來越高。從目前的發(fā)展進(jìn)程來看,機(jī)械設(shè)備自動化技術(shù)已經(jīng)向智能化、精度化方向發(fā)展,自動化技術(shù)也逐步向功能多元化、集成化方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代控制、通信技術(shù)以及傳感技術(shù)作為當(dāng)代自動化技術(shù)的中流砥柱,現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)與自動化技術(shù)緊密生成。因此,在實(shí)際工作中,煤礦企業(yè)必須認(rèn)識到工作環(huán)境以及井下作業(yè)的安危,充分利用電氣自動化優(yōu)勢;在規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí),不斷提高相關(guān)設(shè)施的可靠程度,減少人力勞動,提高煤礦生產(chǎn)效率。

        1 電氣自動化發(fā)展現(xiàn)狀

        1.1 電氣自動化和煤礦單位的本安管理

        煤礦作為特殊行業(yè),在安全運(yùn)行過程中,從員工到安全設(shè)施,最后再到員工,始終是一個(gè)循環(huán)反復(fù)的過程,其中員工是最核心的要素?!兜V產(chǎn)資源法》、《中華人民共和國煤炭法》、《安全生產(chǎn)法》中關(guān)于安全管理最核心的本質(zhì)是保障員工安全,同時(shí)這也是安全生產(chǎn)的前提。煤礦作為高危行業(yè),安全生產(chǎn)直接影響經(jīng)濟(jì)效益,因此,在實(shí)際工作與管理中,必須將安全管理上升到本質(zhì)工作中。在傳統(tǒng)的煤礦安全管理中,應(yīng)用最多的是行政方案,通過綜合治理與集中整治等方式,通常只能在事后對事故進(jìn)行處理;對于煤礦安全,只能達(dá)到治標(biāo)的作用,而不能治本。

        從電氣自動化發(fā)展情況來看,煤礦本質(zhì)安全仍然屬于風(fēng)險(xiǎn)控制;如果將危險(xiǎn)源作為辨識的基礎(chǔ),對不安全行為及時(shí)進(jìn)行管理和控制,就能及時(shí)切斷因果鏈,把事后處理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑疤幚?,這樣從管理對象到目標(biāo)就能形成一套有效的因果鏈。在煤礦單位安全管理中,自動化過程越強(qiáng),安全事故在因果鏈中的比例就越小。因此,在實(shí)際工作中,必須強(qiáng)化管理體系,不斷提升管理能力。

        1.2 電氣自動化技術(shù)發(fā)展水平

        隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,煤礦自動化程度得到了很大的改善。電氣自動化是在工業(yè)控制的基礎(chǔ)上,通過理論控制、儀表儀器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其他技術(shù),對工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化、檢測、調(diào)度、控制與管理,從而不斷提高生產(chǎn)效率,保障生產(chǎn)量和安全的綜合性設(shè)施。在這過程中,電氣自動化主要由自動化軟件、硬件以及系統(tǒng)三個(gè)板塊構(gòu)成。在自動化系統(tǒng)中,雖然它本身不能構(gòu)建利益,但是在增強(qiáng)生產(chǎn)效率的過程中,能夠有效提高企業(yè)生產(chǎn)效益,減小企業(yè)目標(biāo)和生產(chǎn)效率之間的矛盾,同時(shí)這也是現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)。

        為了讓編程接口越來越標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在結(jié)合技術(shù)中展示了重要的作用。當(dāng)前,市場上的產(chǎn)品與廠家已經(jīng)高達(dá)幾百家,不同的產(chǎn)品都具有不同的表達(dá)形式和編程語言,缺乏統(tǒng)一的形式。在應(yīng)用IEC61131后,不僅能讓產(chǎn)品接口統(tǒng)一化,還能讓產(chǎn)品被更多的應(yīng)用和接受。與此同時(shí),IEC61131還明確了語法和語義,在減小編程時(shí)間的同時(shí),保障管理程序,增強(qiáng)代碼應(yīng)用率;已經(jīng)作為國際化標(biāo)準(zhǔn),被廣泛運(yùn)用在電氣自動化中。

        在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)普遍應(yīng)用的同時(shí),PC與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在企業(yè)、商業(yè)管理方面得到了良好的應(yīng)用。在機(jī)械設(shè)備自動化技術(shù)中,由于它具有良好的靈活性,所以正在被更多的用戶使用。在這過程中,Windows NT、WindowsCE等微軟技術(shù)根據(jù)簡單、方便、易于維護(hù)和集成等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為工業(yè)使用的統(tǒng)一平臺、語言與規(guī)范。

        在Profibus、FF、Interbus等現(xiàn)場總線與分布式控制中,現(xiàn)場總線通過一連串的自動化系統(tǒng)以及智能設(shè)施生成通訊總線。在這過程中,分布式控制就是將I/O設(shè)備、現(xiàn)場模塊以及PLC總線有機(jī)的聯(lián)系起來,進(jìn)而將輸出、輸入設(shè)備轉(zhuǎn)變成執(zhí)行器與檢測器。而現(xiàn)場總線則是講中央控制室的監(jiān)控、監(jiān)視軟件以及PLC中的CPU與工業(yè)計(jì)算機(jī),通過串行電纜、斷路器、馬達(dá)、智能儀器、變頻器進(jìn)行連接,這樣就能將大容量的信息集中到中央控制器上。

        在IT技術(shù)與電氣自動化中,用戶需求直接影響電氣自動化發(fā)展,同時(shí)它也推動了IT與自動化的貫通;在電子商務(wù)普及的同時(shí),直接加劇了商務(wù)信息的融合。在此期間,信息技術(shù)直接影響電氣自動化,一方面是管理層,它可以滲透到工業(yè),企業(yè)管理通過網(wǎng)絡(luò)存儲、提取,對生產(chǎn)過程及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控,這樣就能第一時(shí)間掌握生產(chǎn)信息;另一方面,它能拓展到自動化設(shè)施、機(jī)械以及結(jié)構(gòu)中。當(dāng)信息技術(shù)穿透到執(zhí)行器、傳感器、儀表與控制器中后,多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就會擁有良好的應(yīng)用前景。

        在薪酬和人力資源管理中,通過自動化系統(tǒng)能夠進(jìn)行黨組織、檔案、人員部門與勞動合同等信息管理,從而不斷提高工作效益,確保信息資料以及檔案的準(zhǔn)確性。

        2 電氣自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

        2.1 采掘機(jī)械電氣自動化

        為了保障生產(chǎn)效率與安全,近年來國內(nèi)外機(jī)械采掘都逐步向電牽引發(fā)展,在較多的電機(jī)驅(qū)動的同時(shí),增加裝機(jī)容量,讓電機(jī)以橫向布置的形式呈現(xiàn)。根據(jù)不完全數(shù)據(jù)顯示:采煤機(jī)的裝機(jī)功率已經(jīng)超過1000kw,部分已經(jīng)高達(dá)1500kw,牽引電機(jī)的功率為120kw,速度為不大于30m/min。由于交流牽引具有良好的應(yīng)用效率和可靠性,在維護(hù)方便、抗污能力好等優(yōu)勢下,受到很多企業(yè)重視。

        在這過程中,控制技術(shù)以計(jì)算機(jī)作為核心技術(shù),由多種故障診斷以及工況監(jiān)測構(gòu)成,同時(shí)這也是高效率、大功率設(shè)施的優(yōu)勢。在輸送機(jī)方面,目前電氣自動化正向著重承載、多樣化等方向發(fā)展,并且很多企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用雙速電機(jī);在副、主電機(jī)液壓平衡的前提下,應(yīng)用計(jì)算機(jī)對工作狀況進(jìn)行監(jiān)控。而液壓支架,則是以電液控制與大流量系統(tǒng)為核心,一般移架速度都會達(dá)到6到8秒每架。在高可靠性、大功率的機(jī)電一體化技術(shù)中,讓生產(chǎn)更加集中,進(jìn)而讓單產(chǎn)轉(zhuǎn)變成高效高產(chǎn)。

        從我國目前的機(jī)械設(shè)備采掘應(yīng)用狀況來看,調(diào)整牽引方式仍然是液壓,而電牽引相對較晚,國產(chǎn)的采煤機(jī)只有MG3344-PWD等。在薄煤層機(jī)械設(shè)施投入運(yùn)營后,主要電控從國外引進(jìn),也由部分采煤機(jī)在國內(nèi)生產(chǎn)。目前,連接能力小、過煤量小,沒有工況監(jiān)測的支架仍然在國內(nèi)機(jī)械單位與研究生研究;通過衛(wèi)星計(jì)算機(jī)與PLC對掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控還處在發(fā)展階段,和發(fā)達(dá)國家還存在很大差距。

        運(yùn)輸提升機(jī)械電氣自動化自十一屆三中全會召開以來,我國煤礦產(chǎn)量得到了很大的提升,很多大眾煤礦,在井下作業(yè)時(shí)應(yīng)用膠帶進(jìn)行運(yùn)輸,從而讓膠帶運(yùn)輸與監(jiān)控得到了很大的發(fā)展。在系統(tǒng)替代綜合保護(hù)的環(huán)境下,PLC與網(wǎng)絡(luò)開始普遍應(yīng)用,礦井安全監(jiān)控與生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)連接,從而達(dá)到地面監(jiān)控的目的。另外,也有部分煤礦開始應(yīng)用直流數(shù)字調(diào)整體系,并且擁有明顯的效果。但是我們也應(yīng)該看到,膠帶自動化也由部分保護(hù)不能過關(guān)。

        隨著新型電子設(shè)施被廣泛應(yīng)用,高效率、高斬波率的斬波器進(jìn)入運(yùn)營狀態(tài),以PLC和微機(jī)為重心的設(shè)備進(jìn)入運(yùn)營。隨著變頻技術(shù)與變頻同步技術(shù)的快速發(fā)展,發(fā)達(dá)國家在電控提升機(jī)方面開始以PLC為重心;通過PLC在提高安全監(jiān)視、工藝控制、行程控制等方面,逐漸讓產(chǎn)品得到統(tǒng)一,這樣也讓整個(gè)微機(jī)得到監(jiān)控,所有安全設(shè)備使用雙線型回路,讓監(jiān)控回路得到保障。在以微機(jī)為重點(diǎn)的故障診斷中,不僅能良好的診斷出裝置,還能增強(qiáng)自動化進(jìn)程。在我國,提升機(jī)多以交流提升機(jī)為主,轉(zhuǎn)子串調(diào)速為主要的調(diào)速形式;60%的直流提升機(jī)是F-D型拖動,也由部分礦井使用繼電器進(jìn)行控制。在改革以來,我國開始引進(jìn)SCR-D數(shù)字型控制直升機(jī),而國產(chǎn)的一般以虛擬居多;在微機(jī)與PLC投入使用后,以計(jì)算機(jī)為根本的提升機(jī)得到了很大的發(fā)展。

        2.2 煤礦自動化監(jiān)控系統(tǒng)與管理模塊

        在設(shè)備管理模塊中,前期管理主要負(fù)責(zé)靜態(tài)信息,在分類處理后,將其保存到數(shù)據(jù)庫中,方便設(shè)備購置和等級,從而更好的了解工作狀態(tài)。在設(shè)備租賃管理模塊中,礦方必須先支付退租或者租賃申請,并且根據(jù)對應(yīng)的名稱與型號進(jìn)行填寫;在申請備案后,再由負(fù)責(zé)進(jìn)行審查。在部門驗(yàn)收、檢查中,也只有檢驗(yàn)合格后才能進(jìn)入下一步,辦理手續(xù)或者交接。在設(shè)備使用管理中,它作為主要的模塊,在礦井生產(chǎn)中必須遵守相關(guān)秩序以及要求,根據(jù)養(yǎng)護(hù)方案進(jìn)行維護(hù)。

        在設(shè)備管理模塊中,主要包含事后維護(hù)與計(jì)劃維護(hù)兩個(gè)方面。在這過程中,計(jì)劃維護(hù)需要提交對應(yīng)的維修方案以及缺陷故障等,從而制定更好的維修方式,保障維護(hù)工作。

        在礦產(chǎn)安全中,為了確保監(jiān)控系統(tǒng),在生產(chǎn)與研究煤礦監(jiān)控時(shí),已經(jīng)推出了AVI、TF200、K195、K190等。使用最多的是DCS體系,當(dāng)前很多大型煤礦已經(jīng)設(shè)置了監(jiān)控系統(tǒng)或者監(jiān)測儀。雖然能基本上滿足煤礦安全,但是由于壽命短、缺乏穩(wěn)定性、種類少、維護(hù)量大,對監(jiān)控工作可靠性造成了很大的影響。因此,在實(shí)際工作中,必須不斷推動電氣自動化技術(shù)開發(fā),從根本上保障生產(chǎn)安全。

        從電氣自動化采煤工藝來看,采煤已經(jīng)從中煤、厚煤向薄煤發(fā)展,有鏈牽引到無鏈牽引。目前,我國受生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)條件影響,液壓支架系統(tǒng)只用于400萬噸的煤礦施工。

        3 結(jié)束語

        電氣自動化技術(shù)作為機(jī)械設(shè)備的重要部分,對煤礦生產(chǎn)具有重要作用。在工業(yè)化生產(chǎn)快速發(fā)展的今天,為了推動生產(chǎn)效益,必須不斷加強(qiáng)科研力度,進(jìn)行電氣自動化技術(shù)創(chuàng)新,然后才能更好的應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備中,實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益,推動現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)。

        參考文獻(xiàn)

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        作者簡介:高虹,女,副教授,1988年畢業(yè)于西安科技大學(xué)工業(yè)電氣自動化專業(yè),畢業(yè)以來長期從事電氣工程及其自動化專業(yè)的教學(xué)和研究工作。

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