郝華清　蘇偉

【摘要】自動化技術是人類科學技術進步的重要體現(xiàn)，也是推動社會科學技術進一步發(fā)展的重要條件，在煤礦生產(chǎn)中引入電氣自動化技術不僅有利于提高煤礦開采效率，而且有利于保障煤礦生產(chǎn)安全。本文主要闡述和分析了煤礦生產(chǎn)中不同機械電氣自動化技術的應用情況及發(fā)展趨勢，希望能夠為煤礦生產(chǎn)企業(yè)更加科學、合理地應用電氣自動化技術提供參考。

【關鍵詞】煤礦生產(chǎn)；電氣自動化技術；機械設備；應用

煤礦生產(chǎn)的作業(yè)環(huán)境十分艱苦、惡劣，特別是礦井下地質(zhì)及其復雜，生產(chǎn)中用到的機械設備種類多，整體上自動化水平不高，使得實際生產(chǎn)效率及生產(chǎn)安全受到嚴重影響。隨著自動化技術在國內(nèi)不斷推廣和普及，我國工礦企業(yè)中自動化技術的應用范圍日趨擴大，且自動化控制精度不斷提高，自動化控制開始朝著智能化方向發(fā)展，為工礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了十分有利的條件。

一、采掘機械設備的電氣自動化

目前，國內(nèi)外工礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中應用的采掘機械設備已經(jīng)慢慢實現(xiàn)了電牽引，其裝機容量也要明顯大于傳統(tǒng)牽引方式，特別是橫向布置式多電機驅動開始投入使用，為煤礦生產(chǎn)創(chuàng)造了很大的便利。從煤礦行業(yè)來看，采煤機總裝機功率基本都達到了1000KW，部分甚至達到了1500kw，同時牽引電機功率在2*50kw左右，牽引速度最高可達到30m/min。其中，交流電牽引式采煤機的采煤效率較高，其抗污能力好，后期維護比較方便，因此備受煤礦企業(yè)青睞。采掘機械的控制技術是建立在計算機技術基礎上的綜合運用多種互感器來進行工況監(jiān)測和故障診斷的自動化系統(tǒng)，體現(xiàn)了現(xiàn)代高效率、大功率采煤機械的特征。

同國外自動化控制技術相比，我國煤礦企業(yè)中應用的采掘機械設備的自動化技術水平仍然較低，采煤機的牽引方式、調(diào)速方式多為液壓牽引，采煤機械的最大裝機功率液壓牽引為800kw，電牽引為830kw。國內(nèi)電牽引的應用較晚，目前，MG3344-PWD是唯一投入應用的國產(chǎn)電牽引式采煤機，交流電牽引式采煤機的核心電控部分仍需從國外引進。在國內(nèi)，上海及西安等城市相繼研制出了電牽引采煤機，部分機械已經(jīng)投產(chǎn)。刮板運輸機的運輸效率仍然比較低下，連接強度不高，輸煤量少。綜采設備的電氣自動化控制程度不高，在控制和檢測方面有很多不足，缺少必要的故障診斷功能。同時微機控制還未達到推廣水平，微型計算機自動控制掘進機處在初步應用階段，仍落后于采煤先進國家。

二、運輸提升機械的電氣自動化

自上個世紀80年代起，我國煤礦生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)量也急劇增加，膠帶運輸設備開始在大中型煤礦企業(yè)的日常生產(chǎn)中投入使用，在此期間，膠帶運輸控制系統(tǒng)開始研發(fā)，取得了較快發(fā)展。計算機及PLC技術的發(fā)展，使得DCS結構可以有效地連接安全生產(chǎn)控制系統(tǒng)，充分滿足了地面監(jiān)控的需要。除此以外，部分高等院校研發(fā)的膠帶機數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)也開始在煤礦生產(chǎn)中投入使用，其應用效果十分顯著。而且大量的應用實踐表明，計算機結合工業(yè)電視膠帶監(jiān)控系統(tǒng)的推出和使用，也能夠大幅度提高煤礦運輸效率。但是膠帶自動化依然存在部分保護未過關的問題。我國目前應用的運輸提升機以交流提升為主，主要通過轉子串電阻方法進行調(diào)速，除了極少數(shù)大型礦井應用PLC控制以外，很多礦井仍然沿用繼電器與接觸器進行控制。

改革開放后，國內(nèi)引進SCR-D型號的直流數(shù)字化控制提升機約30臺，國產(chǎn)SCR-D提升機主要按照其模擬線路進行控制。在此期間，微機與PLC聯(lián)合監(jiān)測與采集數(shù)據(jù)的SCR-D提升機大量投入使用。最近幾年，建立在計算機技術基礎上的提升機電氣保護裝置有了飛速發(fā)展，在很大程度上提高了提升機的運行安全性。同時隨著電力電子器件行業(yè)的迅猛發(fā)展，一些高效率、高頻率斬波器相繼投入使用，極大地提高了運輸提升機械設備的自動化控制精度?，F(xiàn)階段，在很多采煤國家中，以PLC作為控制核心的提升機電氣自動化技術日臻成熟，通過PLC技術能夠實現(xiàn)安全回路全面監(jiān)測、提升工藝控制以及同路行程控制等多個功能，實現(xiàn)了提升機產(chǎn)品標準化，與此同時，一些煤礦企業(yè)將雙線回路推廣應用于全部安全部件中，在安全監(jiān)控回路中引入冗余技術，基本達到了全微機監(jiān)控的效果，有利于維持提升機安全、高效運行，其中，故障診斷裝置中采用微機這一核心技術，進一步提高了自動化程度。

三、膠帶運輸機控制系統(tǒng)

在集中控制系統(tǒng)中，PLC是控制核心，用戶界面主要包括控制軟件和工業(yè)監(jiān)測，由此主控制站具備了如下聯(lián)鎖功能。首先，在地面生產(chǎn)系統(tǒng)與主皮帶機之間設置了連鎖功能，能夠保證在出現(xiàn)事故時不緊急停車。其次，同時具備了單機、手動、集控及檢修等多種工作模式；再次，上位機監(jiān)測能夠顯示電流、膠帶速度、過煤量等數(shù)據(jù)，也能夠反映堆煤、打滑、跑偏以及煙霧等故障現(xiàn)象，通過故障警示及自動語音報警形式提示。最后，電控裝置與CST、變頻器、電軟啟動裝置等相互配合，能夠對膠帶輸送機的傳輸速度進行控制，可實現(xiàn)軟停車和皮帶機軟啟動，在很大程度上滿足了重載啟動及平穩(wěn)加速啟動要求。

四、安全監(jiān)控控制系統(tǒng)

近年來，我國從國外引進了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)和相關的制造技術，同時也自主研發(fā)和推出了類似于AVI、KJ2、TF200和K195等安全監(jiān)控系統(tǒng)，多屬于DCS系統(tǒng)，這類系統(tǒng)的計算機應用水平和結構逐漸達到了國際中上游標準，發(fā)展?jié)摿薮?。在國?nèi)煤礦生產(chǎn)中，很多大規(guī)模煤礦企業(yè)已經(jīng)應用了監(jiān)控系統(tǒng)，如斷電儀、瓦斯遙測儀、自動噴霧裝置及風電閉鎖裝置等相繼投入使用，基本滿足了工礦企業(yè)安全生產(chǎn)的需要。但是由于與自動監(jiān)控系統(tǒng)相配套的傳感器類別少，質(zhì)量不高，如使用壽命短、運行不穩(wěn)定及維護困難等，部分安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠程度不高，整體利用率低下。這就需要在今后的自動化技術研究中，利用科學技術，加大傳感器的開發(fā)力度，不斷提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

綜上所述，現(xiàn)階段，電氣自動化技術在煤礦生產(chǎn)領域中的應用范圍越來越廣，極大地提高了煤礦生產(chǎn)效率，使得煤礦生產(chǎn)得以順利開展。但需要認識到的是，目前我國煤礦機械的電氣自動化水平仍然不高，在自動化控制精度及效果方面仍有不足，相信在科技水平不斷發(fā)展的背景下，我國的煤礦機械電氣自動化水平將進一步提升，并為煤礦企業(yè)安全、高效生產(chǎn)創(chuàng)造更加有利的條件。

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