冉雙勇

（中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司， 重慶 400037）

1 采煤機(jī)概述

我國從20世紀(jì)開始引進(jìn)到成功研制出第一臺(tái)深截式采煤機(jī)僅僅用了2年的時(shí)間。目前，在礦山采掘工作中，采煤機(jī)是成套設(shè)備中成功應(yīng)用綜合機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)品之一。隨著自動(dòng)化技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)應(yīng)用中快速發(fā)展，其在采煤機(jī)中的應(yīng)用主要在以下三個(gè)方面發(fā)揮了重要作用。

1）使煤礦安全生產(chǎn)效率及質(zhì)量得到了重大的突破和提高。首先，新時(shí)代下從環(huán)保、高效、安全生產(chǎn)角度，自動(dòng)化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用都滿足了煤炭開采的需求。其次，自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)Σ擅簷C(jī)的重要數(shù)據(jù)信息自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)、處理，以經(jīng)過采煤機(jī)的這些檢測(cè)和處理的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，自動(dòng)采煤機(jī)還可以自動(dòng)采取有效的控制方案，使得各個(gè)采煤機(jī)械設(shè)備能夠運(yùn)行在最佳狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了智能化的控制。再次，常?？梢员苊庠O(shè)備故障，減少了采煤機(jī)設(shè)備的維修時(shí)間，使其在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到工作中，有效提高了采煤機(jī)的工作效率。最后，從環(huán)保角度看，可以節(jié)能減排，提高了煤炭開采的質(zhì)量[1]。

2）提高煤礦安全生產(chǎn)的安全性。煤炭開采是一項(xiàng)高危且復(fù)雜的工程，它需要人們長期處于非常復(fù)雜、非常惡劣的礦井工作環(huán)境當(dāng)中，所以，采煤機(jī)具備較高的穩(wěn)定性和安全性是煤礦安全生產(chǎn)的首要條件，自動(dòng)化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用正好彌補(bǔ)了人工開采所不可取代的需求。從可靠性方面看，在設(shè)備硬件系統(tǒng)中（如：液壓元件、壓力傳感器、流量傳感等），自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以使采煤機(jī)硬件系統(tǒng)的可靠性在很大程度上得到提高。從安全性方面看，為了讓采煤機(jī)的每一個(gè)設(shè)備及系統(tǒng)能安全運(yùn)行，可以在采煤機(jī)軟件系統(tǒng)中設(shè)置不同類型故障診斷、監(jiān)控程序、計(jì)算機(jī)信息處理、顯示功能等自動(dòng)化系統(tǒng)，讓這些自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行診斷，實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、監(jiān)控，進(jìn)一步提高煤礦安全生產(chǎn)的安全性。

3）自動(dòng)化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用不僅可以節(jié)省大量的人工勞動(dòng)力，為煤礦安全生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約大量的勞動(dòng)成本，還能對(duì)礦井工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全起到保障的作用。

2 采煤機(jī)自動(dòng)檢測(cè)改造思路及具體措施

目前，自動(dòng)化技術(shù)在整個(gè)煤礦安全生產(chǎn)中的很多領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用，如采煤機(jī)的礦井提升機(jī)系統(tǒng)、液壓牽引系統(tǒng)、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)等。采煤機(jī)是煤炭開采過程中裝煤、落煤最重要的一種采掘機(jī)械設(shè)備，因此，在運(yùn)行過程中，采煤機(jī)自身的正常運(yùn)行狀況直接關(guān)系到整個(gè)煤礦生產(chǎn)的效率。怎樣高效地找到故障發(fā)生點(diǎn)并排除故障是本文重點(diǎn)探討的問題[2]。

以液壓牽引采煤機(jī)為例（如圖1所示），對(duì)采煤機(jī)的自動(dòng)檢測(cè)改造，主要是對(duì)計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、傳感器、液壓牽引系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造。

圖1 采煤機(jī)液壓牽引系統(tǒng)簡圖

2.1 牽引主回路

牽引主回路是一個(gè)封閉式系統(tǒng)，也是液壓牽引采煤機(jī)重要的組成部分，它包含了定量雙向馬達(dá)和變量雙向泵兩個(gè)部分。合理地調(diào)整液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速，即合理地調(diào)整主油泵的排油方向及流量，達(dá)到改變牽引方向和牽引速度的目的，主油泵性能的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，所以主油泵的選擇至關(guān)重要。

2.2 傳感器的安裝

在油馬達(dá)對(duì)應(yīng)位置處安裝流量傳感器和流量、壓力傳感器（如圖2所示），將液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、扭矩和轉(zhuǎn)數(shù)等變?yōu)殡娦盘?hào)，輸入計(jì)算機(jī)處理，并輸出到顯示器顯示。為了方便維修人員查詢，液壓系統(tǒng)的參數(shù)可以設(shè)置保存一定的時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，工作人員可以通過系統(tǒng)查詢功能準(zhǔn)確判斷相關(guān)設(shè)備的故障情況。為了具體了解工作介質(zhì)的溫度變化情況，可以在主油管路上裝設(shè)一個(gè)溫度傳感器，再在適當(dāng)位置處安裝壓力傳感器，可以掌握主油路壓力的實(shí)際情況[3]。

圖2 帶傳感器的采煤機(jī)液壓牽引系統(tǒng)簡圖

2.3 改造措施

主泵在工作時(shí)其主回路可伴隨泄漏情況，即液壓元件存在泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，且由于主泵自身工作原理及結(jié)構(gòu)上的缺陷使系統(tǒng)散熱性較差，液壓油溫度也會(huì)隨著升高，因此，可以在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油和熱交換回路。在采煤機(jī)運(yùn)行過程中，主要元件輔助泵從油箱經(jīng)精濾油器吸入適量的冷油，排出的壓力油經(jīng)精濾油器、單向閥自動(dòng)進(jìn)入到主油路的低壓側(cè)，達(dá)到補(bǔ)償回路泄漏的目的。與此同時(shí)，油馬達(dá)所排出的一些熱油在經(jīng)過梭形閥、背壓閥及單向閥回油箱之后，再經(jīng)過冷卻器，又流回到油箱，熱油便得到冷卻。再在輔助泵出口處安接一個(gè)壓力傳感器，通過壓力傳感器的電信號(hào)將裝輔助泵的壓力傳輸給計(jì)算機(jī)，便可準(zhǔn)確檢測(cè)到液壓系統(tǒng)低壓和輔助泵工作的情況。為了讓輔助泵能正常運(yùn)行，安裝上的壓力傳感器的最低壓力值可根據(jù)采煤機(jī)的不同設(shè)定為輔助泵的最低壓力值，工作人員可根據(jù)顯示結(jié)果來判斷輔助泵和低壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀況[4]。

此時(shí)，采煤機(jī)的自動(dòng)檢測(cè)改造技術(shù)已基本可以實(shí)現(xiàn)。例如充分利用各種傳感器將采集到的數(shù)據(jù)信息（采煤機(jī)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)動(dòng)速度及排水量等）信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過自動(dòng)化處理技術(shù)，完成采煤機(jī)的自動(dòng)檢測(cè)。此計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)具有防止故障惡化的中斷功能，能夠在采煤機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)立即采取適當(dāng)?shù)奶幚矸桨?；具有?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、顯示功能，對(duì)傳感器傳輸過來的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤保存等多種功能。改造后的采煤機(jī)自動(dòng)檢測(cè)滿足煤礦開采各方面的要求，提高了煤礦生產(chǎn)的效率。

3 我國采煤機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

目前，與國外采煤機(jī)技術(shù)相比，不管在理論研究上還是技術(shù)實(shí)踐上，我國都還有很大的完善空間，所以在煤礦生產(chǎn)方面，我國采煤機(jī)在很多方面具有很大的發(fā)展前景。

1）在采煤機(jī)的應(yīng)用中，系統(tǒng)的可靠性將會(huì)不斷完善。第一，液壓牽引系統(tǒng)各方面性能應(yīng)不斷完善。如主回路泄漏情況、低壓穩(wěn)定性、散熱性、防潮性等。第二，提高采煤機(jī)各零部件的可靠性、穩(wěn)定性，延長設(shè)備的使用壽命，定期維護(hù)保養(yǎng)，使其質(zhì)量得到提升。如主油泵、馬達(dá)、傳感器等。第三，不斷提高采煤效率，并減少采煤的各種成本，特別是人工勞動(dòng)成本。

2）對(duì)采煤機(jī)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，如數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸、設(shè)備運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面都有待更深層次的探討研究。讓采煤機(jī)在煤礦井下的應(yīng)用達(dá)到更安全、更可靠的效果，真正實(shí)現(xiàn)采煤工作“高產(chǎn)、高效、環(huán)?！钡奶攸c(diǎn)。

3）煤炭開采設(shè)備正朝著“綜合化、微型化、自動(dòng)化、智能力”的方向發(fā)展。未來的采煤機(jī)由于零部件少，自身輕巧、靈便、智能，操作會(huì)更靈活，可以更好地適應(yīng)各種復(fù)雜的煤層地質(zhì)條件、惡劣的開采環(huán)境及立井、橫井的地理特性等。除此之外，隨著自動(dòng)化、智能化技術(shù)的迅速發(fā)展，在煤礦開采中也會(huì)逐漸應(yīng)用無人開采技術(shù)、記憶割煤技術(shù)等。

4 結(jié)語

對(duì)煤礦開采來說，在自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，對(duì)采煤機(jī)的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行切實(shí)有效的改造越來越重要。由于液壓牽引采煤機(jī)的液壓牽引系統(tǒng)采用了傳感器、計(jì)算機(jī)、顯示器等一體化的信息處理技術(shù)，使采煤機(jī)具有更好、更直接的故障診斷及警報(bào)功能，不僅大大提高了工作效率，縮短設(shè)備故障查找時(shí)間，增加了采煤機(jī)生產(chǎn)工作時(shí)間，還能使采煤機(jī)處于更好、更穩(wěn)定、更安全的正常運(yùn)行狀態(tài)中。未來，我國的煤礦安全生產(chǎn)企業(yè)要實(shí)現(xiàn)“高效、高產(chǎn)、環(huán)保”的美好發(fā)展前景指日可待。

[1]范忠民.對(duì)采煤機(jī)實(shí)施自動(dòng)檢測(cè)改造[J].煤礦自動(dòng)化，2001（5）：27.

[2]李曄.自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備方面的應(yīng)用分析[J].工藝與設(shè)備，2015（8）：202.

[3]王軍.電氣自動(dòng)化控制在礦山生產(chǎn)中的應(yīng)用研究[J].華東科技，2012（1）：404.

[4]朱家偉.采煤機(jī)速度對(duì)綜采工作面跟機(jī)自動(dòng)化改造思路[J].科技向?qū)В?014（7）：186.