呂皋鳴

(寧武能源投資有限責(zé)任公司，山西 寧武036000)

1 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)涵

一般說(shuō)，機(jī)電一體化是指在原有的機(jī)械技術(shù)的基礎(chǔ)之上，再運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)和光學(xué)技術(shù)等具有時(shí)代特征的技術(shù)設(shè)備，使原有的生產(chǎn)模式和生產(chǎn)手段更加地具有科學(xué)性。而煤礦機(jī)電一體化，就是將機(jī)電一體化運(yùn)用在煤炭行業(yè)中，作為一種新型的技術(shù)來(lái)提高原來(lái)的機(jī)械操作水平，控制了煤礦工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全系數(shù)。在進(jìn)行煤礦開(kāi)采工作時(shí)，用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)控制整體操作，并嚴(yán)格深入煤礦開(kāi)采工作的每個(gè)環(huán)節(jié)，利用計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算和監(jiān)測(cè)煤礦開(kāi)采工作的進(jìn)度。

2 煤礦機(jī)電一體化的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代化煤礦發(fā)展的需要，對(duì)煤礦機(jī)械化采煤提出更高的要求，對(duì)井下、井上的運(yùn)輸和提升系統(tǒng)的要求也就越來(lái)越高。礦井提升機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化較好的礦山大型設(shè)備，全數(shù)字化，交、直流提升機(jī)。特別是內(nèi)裝式提升機(jī)，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動(dòng)合為一個(gè)整體，大大簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，充分體現(xiàn)了機(jī)械—電力電子—計(jì)算機(jī)—自動(dòng)控制的綜合體。全數(shù)字化提升機(jī)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，以及簡(jiǎn)單而快速的通信功能。

應(yīng)提高我國(guó)煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的程度:以計(jì)算機(jī)為機(jī)電一體化的核心裝置，因?yàn)橛?jì)算機(jī)運(yùn)算和存貯能力非常強(qiáng)，且體積和功耗小，更加適合于工作空間狹小的煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)盡可能的選用功能強(qiáng)大的嵌入式計(jì)算機(jī)，從而保證工作性能更可靠。對(duì)于新開(kāi)發(fā)的煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品，應(yīng)具有通信功能。同時(shí)，要選用很好的開(kāi)放性和高可靠性的通信模塊，方便與控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接通信控制;要對(duì)礦用傳感器進(jìn)行深入研究和開(kāi)發(fā)，提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命。同時(shí)考慮傳感器的數(shù)字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在比較惡劣的工作環(huán)境下進(jìn)行信號(hào)的測(cè)量，并保證其測(cè)量準(zhǔn)確度，具有自校正、自診斷、狀態(tài)識(shí)別和自我調(diào)節(jié)等功能;要關(guān)注國(guó)內(nèi)外高新技術(shù)的發(fā)展，將那些適于煤礦井下工作環(huán)境的高新技術(shù)用于煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品，從而提高煤礦現(xiàn)代化，達(dá)到煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

現(xiàn)代電牽引采煤機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用。與液壓牽引相比，它具有5 大特點(diǎn)。

1)良好的牽引特性?？梢栽诓擅簷C(jī)前進(jìn)時(shí)提供牽引力，使其克服阻力移動(dòng)，也可以在采煤機(jī)下滑時(shí)進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，向電網(wǎng)反饋電能。

2)可用于大傾角煤層。牽引電動(dòng)機(jī)軸端裝有停機(jī)時(shí)防止機(jī)器下滑的制動(dòng)器，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)制動(dòng)力矩為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1.6～2.0 倍。所以電牽引采煤機(jī)可用在40°～50°傾角的煤層，而不需要其他防滑裝置。

3)運(yùn)行可靠，使用壽命長(zhǎng)。電牽引和液壓牽引不同，前者除電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子有磨損外，其他元件均無(wú)磨損。因此工作可靠，故障少，壽命長(zhǎng)，維修工作量小。

4)反應(yīng)靈敏，動(dòng)態(tài)特性好。電控系統(tǒng)能及時(shí)調(diào)整各種參數(shù)，防止采煤機(jī)超載運(yùn)行。

5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高。電牽引采煤機(jī)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能只做一次轉(zhuǎn)換，效率可達(dá)99%，而液壓采煤機(jī)的效率只有65%～70%左右。

4 煤礦機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 智能化

作為未來(lái)礦難救援工作的主力軍，其首先就應(yīng)該擁有智能化系統(tǒng)。智能化系統(tǒng)圍繞微機(jī)處理機(jī)，結(jié)合大量的軟件和硬件資源，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的職能化控制，保證機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)控制和探測(cè)的功能，能夠自行處理一些程序范圍的簡(jiǎn)單問(wèn)題，從而達(dá)到其用于礦難救援工作的設(shè)計(jì)目的。

4.2 可視化

要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的可視化功能，就要求我們能夠?qū)C(jī)器人的相關(guān)技術(shù)和虛擬成像技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力、圖形處理功能，建立良好的人機(jī)交互性能虛擬儀器控制面板，以適應(yīng)煤礦機(jī)器人的各種可視化救援和檢測(cè)操作。

4.3 網(wǎng)絡(luò)化

為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人救援工作的網(wǎng)絡(luò)化，需要利用總線(xiàn)和虛擬儀器，通過(guò)總線(xiàn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的總體控制，從而確保機(jī)器人的綜合功能和運(yùn)行可靠性。

4.4 綠色化

目前，全球都在提倡綠色環(huán)保。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)各個(gè)企業(yè)的環(huán)保工作越來(lái)越重視。因此，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)以綠色安全無(wú)公害為里程碑，優(yōu)化生產(chǎn)模式，在每個(gè)環(huán)節(jié)都要將環(huán)保放在首位，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)保護(hù)的共同發(fā)展，不能因?yàn)檠矍袄娑鲆暳碎L(zhǎng)遠(yuǎn)利益。所以實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電一體技術(shù)的綠色化，是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果。

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