郭文禮

（西山煤電建筑工程集團(tuán)有限公司礦建第二分公司，山西太原 030053）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，礦山資源的生產(chǎn)已經(jīng)不足以支撐現(xiàn)代化發(fā)展，所以為了滿足社會的需要，要加大對礦山資源的開發(fā)力度，而礦山資源的開發(fā)與設(shè)備狀況有著直接的關(guān)系。在以往的礦山開發(fā)當(dāng)中，設(shè)備的不先進(jìn)導(dǎo)致了開發(fā)效率的低下，已經(jīng)滿足不了社會生產(chǎn)的需要，所以礦山企業(yè)要通過對設(shè)備的改進(jìn)，使得礦山開發(fā)的效率提高。而隨著我國社會科技的不斷進(jìn)步，許多企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了較為先進(jìn)的礦山設(shè)備，尤其是隨著自動化技術(shù)在礦山設(shè)備中的應(yīng)用，使礦山的開發(fā)效率有了很大提高。

1 自動化技術(shù)的簡介

自動化技術(shù)是在進(jìn)行礦山開采時(shí)，通過對程序的編輯，以數(shù)字的形式對設(shè)備進(jìn)行操作，通過對數(shù)字的識別完成設(shè)備的運(yùn)作。另外，自動化技術(shù)可以通過系統(tǒng)的聯(lián)合共同完成下發(fā)的指令，具有較高的可靠性。在運(yùn)行時(shí)需要通過編程的語言進(jìn)行分析，從而控制設(shè)備的操作。通過模塊之間的相互配置來共同完成操作，模塊是一個(gè)不能拆卸的整體。而自動化技術(shù)具有非常強(qiáng)大、較為完善的功能，使用過程中可以靈活組合，可以滿足許多不同系統(tǒng)的控制需要，也可以通過一些簡單的邏輯語言進(jìn)行輸入，設(shè)備識別后可以進(jìn)行有效的表達(dá)。自動化控制系統(tǒng)的安裝比較方便，可以在很多不同的環(huán)境下工作。另外，它還具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能有效屏蔽外界的干擾，適合在礦山開采時(shí)工作。

2 自動化技術(shù)應(yīng)用的意義

在礦山生產(chǎn)中，因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境比較惡劣，同時(shí)可能會有有害氣體產(chǎn)生，很容易發(fā)生安全事故。在以前，開采等工作大部分是通過人力完成的，安全性得不到保障，而自動化技術(shù)可以有效縮短工作的步驟和環(huán)節(jié)，通過計(jì)算機(jī)來控制設(shè)備操作，在很大程度上減少人力的使用，并在一定程度上減少運(yùn)行成本。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程相比，自動化技術(shù)通過與機(jī)電控制的密切結(jié)合，綜合所有設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，憑借自身靈活組合性和易于延展性，在礦山生產(chǎn)中被逐漸推廣和應(yīng)用。并且，不同的模塊可以進(jìn)行重組，這樣便于設(shè)計(jì)明確的編程流程。

自動化控制系統(tǒng)還可以通過多邏輯圖和梯形圖的分析，實(shí)現(xiàn)程序的表達(dá)，有效減少操作人員的操作步驟。它還具有可靠度較高的防干擾模塊，因?yàn)榫碌墓ぷ髑闆r較惡劣，為了防止系統(tǒng)被其他條件干擾，設(shè)置了具有屏蔽效果的模塊。這樣保障機(jī)電控制系統(tǒng)在復(fù)雜度較高的情景下，也可以較長時(shí)間地順利運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 自動化控制技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用

3.1 在礦山監(jiān)測和監(jiān)控中的應(yīng)用

自動化控制技術(shù)可以運(yùn)用在礦山監(jiān)測和監(jiān)控工作中。最初，我國在自動化設(shè)備應(yīng)用于礦山監(jiān)測方面的經(jīng)驗(yàn)較為缺乏，設(shè)備主要從國外進(jìn)口，導(dǎo)致我國的礦山機(jī)電自動化控制較為落后。但是，隨著科技的不斷進(jìn)步，我國對自動化設(shè)備的應(yīng)用和使用在逐步上升，通過對礦山企業(yè)的實(shí)際狀況分析，摸索出了適合我國礦山發(fā)展的機(jī)電自動化監(jiān)控系統(tǒng)。通過機(jī)電自動化監(jiān)控礦山生產(chǎn)技術(shù)的不斷推廣，我國礦山生產(chǎn)的效率不斷提升。自動化控制技術(shù)的使用，明顯提升了民煤井下對瓦斯預(yù)警準(zhǔn)確度和效率。

3.2 在風(fēng)門控制中的應(yīng)用

自動控制化系統(tǒng)通過對數(shù)字的運(yùn)算和分析來進(jìn)行對設(shè)備的操作，可以通過一些簡單的程序和計(jì)算來發(fā)出操作指令，控制機(jī)電設(shè)備，可靠性比較高。通過簡單的操作，可以實(shí)現(xiàn)對礦山井下風(fēng)門的自動開閉。風(fēng)門的開關(guān)閉是一項(xiàng)難度比較大的工作，以往都是通過人工進(jìn)行風(fēng)門操控，有時(shí)出現(xiàn)風(fēng)門開閉不及時(shí)，因撞壞風(fēng)門或風(fēng)門關(guān)閉不嚴(yán)而漏風(fēng)，具有很大安全隱患。應(yīng)用自動化技術(shù)之后，可以有效減少安全事故的發(fā)生和人力資源的使用，為企業(yè)節(jié)約成本。另外，在礦山設(shè)備中得到有效推廣之后，自動化控制技術(shù)將來會全面滲透到礦山開采的全部過程，為生產(chǎn)過程提供安全保障，大大提高礦山的生產(chǎn)效率。

3.3 在運(yùn)膠帶輸送機(jī)控制中的應(yīng)用

通過自動化技術(shù)在運(yùn)膠帶機(jī)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了許多以往不能完成的工作。首先，它在礦山機(jī)電設(shè)備控制中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的目標(biāo)。其次，自動化技術(shù)控制裝置通過對運(yùn)膠帶輸送機(jī)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，反映出運(yùn)膠帶輸送機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)，從而設(shè)定出其運(yùn)行的正常標(biāo)準(zhǔn)。然后，可以通過減小電流來實(shí)現(xiàn)運(yùn)膠帶機(jī)的減速，如果數(shù)據(jù)小于正常標(biāo)準(zhǔn)也可以通過增大電流來保障運(yùn)膠帶機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。最后，它還可以實(shí)現(xiàn)若干部運(yùn)膠帶輸送機(jī)的自動化控制，減少設(shè)備空運(yùn)行，節(jié)約電費(fèi)和設(shè)備磨損。

3.4 在選礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

在選礦生產(chǎn)工作中引進(jìn)自動化技術(shù)，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)選礦生產(chǎn)手動化操作，運(yùn)用設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模的選礦生產(chǎn)，可以提升選礦的速度。通過引進(jìn)自動化技術(shù)，能夠加快選礦生產(chǎn)的速度，同時(shí)提升選礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。在對自動化選礦生產(chǎn)進(jìn)行指標(biāo)制定過程中，如果不能選礦生產(chǎn)中相關(guān)礦產(chǎn)資源進(jìn)行細(xì)化分類，則會造成礦產(chǎn)資源分類粗獷、指標(biāo)不統(tǒng)一，進(jìn)而容易在選礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。而一些礦山企業(yè)在進(jìn)行選礦工作中沒有對礦產(chǎn)資源進(jìn)行細(xì)化分類，造成自動化技術(shù)在應(yīng)用過程中無法體現(xiàn)出其實(shí)際價(jià)值。對于選礦自動化設(shè)備的機(jī)器操控，也是影響選礦生產(chǎn)質(zhì)量的一項(xiàng)重要因素。

3.5 在采煤機(jī)中的應(yīng)用

在礦山生產(chǎn)中，采煤機(jī)是最重要的設(shè)備之一，而將變頻器自動化集控技術(shù)運(yùn)用于電牽引采煤機(jī)，可以為采煤機(jī)提供足夠的牽引力，加大電能的利用率，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況隨意調(diào)節(jié)采煤機(jī)的行走速度和采煤高度，最大限度地滿足井下采煤需求。與以往的采煤設(shè)備相比，它具有許多的優(yōu)勢，并且故障概率較小。另外，因?yàn)槠渥陨淼姆€(wěn)定性，在維修方面也不需要耗費(fèi)太多人力財(cái)力。它操作簡單，可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的操作實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)。所以自動化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用，是一個(gè)新的發(fā)展目標(biāo)，并逐漸得到推廣，將為我國的礦山產(chǎn)業(yè)帶來源源不斷的動力。

3.6 在提升機(jī)中的應(yīng)用

在以前的礦山生產(chǎn)中，提升機(jī)一般是通過繼電器控制，隨著自動化技術(shù)的應(yīng)用，可以對原來的繼電器提升機(jī)進(jìn)行改造。在改造過程中，要先移走原來的操作臺、再安裝新操作臺。在升級期間，原來的操作臺要繼續(xù)控制生產(chǎn)，要想使系統(tǒng)升級也要安裝新舊系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化閘。另外，可以通過對傳動回路中閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的測試，獲得各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)而再一次對設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。

隨著自動化技術(shù)的使用，以變頻器為核心的調(diào)速系統(tǒng)在交流礦井提升機(jī)上的應(yīng)用越來越多，改變了以往交流轉(zhuǎn)子串電阻分級調(diào)速的控制模式。變頻調(diào)速屬于無級調(diào)速閉環(huán)控制，爬行速度容易控制，對提升機(jī)相關(guān)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行和停止過程中，沖擊比較小，提升機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)。它可以對提升機(jī)運(yùn)行全過程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動化控制，使運(yùn)行更加安全可靠。與轉(zhuǎn)子串電阻分級調(diào)速電控系統(tǒng)相比，其對電網(wǎng)的污染減少，能有效控制諧波污染，能耗降低30%左右。安裝好的設(shè)備不能直接投入使用，要先進(jìn)行一段時(shí)間試運(yùn)營，如果可以完整地完成既定工作，便可以逐漸投入使用。

在礦山作業(yè)時(shí)，安全是第一項(xiàng)任務(wù)，作業(yè)前首先要嚴(yán)格檢查設(shè)備的安全方面，另外還要對該設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)。自動化技術(shù)可以提高提升機(jī)的安全性，通過降低操作的步驟提升礦山開采的效率。

3.7 在井下供電的應(yīng)用

電力系統(tǒng)的生產(chǎn)由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電5 個(gè)環(huán)節(jié)組成，由于產(chǎn)品的特殊性，電能的生產(chǎn)、運(yùn)輸、消費(fèi)必須同時(shí)完成。近10 多年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用，電力自動化的理論和實(shí)踐取得了飛速的發(fā)展，大部分功能由微機(jī)自動實(shí)現(xiàn)，數(shù)字化電力系統(tǒng)成為可能，電力自動化的內(nèi)容也從元件自動化、孤島自動化的模式逐步走向全面系統(tǒng)的綜合管理模式上來，電網(wǎng)管理由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型上升至科學(xué)分析型，大大提高了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，但是按照傳統(tǒng)的功能需求數(shù)字化后形成的簡單自動化系統(tǒng)仍然難以避免形成孤立的“島狀態(tài)”，系統(tǒng)之間無法共享數(shù)據(jù)，設(shè)備重復(fù)投資現(xiàn)象嚴(yán)重，無法形成統(tǒng)一的運(yùn)行管理系統(tǒng)，造成資源的浪費(fèi)，也給系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)帶來了困難，甚至給電力系統(tǒng)帶來事故。因此，電力自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，面向電力系統(tǒng)大系統(tǒng)的特征和多部門應(yīng)用、多專業(yè)需求的角度，設(shè)計(jì)出一套全方位、一體化的電力自動化系統(tǒng)成為擺在礦山信息化工作人員面前的一項(xiàng)重要且艱巨的任務(wù)。

3.8 生產(chǎn)監(jiān)控自動化

地下采掘工作有一定危險(xiǎn)性，如粉塵超標(biāo)、瓦斯?jié)舛冗^大、地層變動等，會導(dǎo)致相應(yīng)的危險(xiǎn)事故。自動化監(jiān)控是以計(jì)算機(jī)為操作端，利用傳感器將攝像頭拍攝到的具體情況回傳至控制中心，方便控制中心對各個(gè)生產(chǎn)階段進(jìn)行監(jiān)控。這種監(jiān)控可以及早發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)，給工人安全撤離爭取時(shí)間，從而提升工人工作的安全性。20 世紀(jì)80 年代，我國第一批生產(chǎn)監(jiān)控設(shè)備開始在礦山生產(chǎn)中應(yīng)用。目前，自動化技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用仍然以監(jiān)控設(shè)備最為完善，這與其應(yīng)用歷史不可分割，當(dāng)然也與國家對礦山安全生產(chǎn)的監(jiān)督也有很大關(guān)系。

4 礦山機(jī)電自動化控制的發(fā)展趨勢

對于礦山企業(yè)來說，自動化技術(shù)可以提高井下作業(yè)的安全性，同時(shí)也能減少使用人力資源、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，所以自動化控制技術(shù)在礦山中的應(yīng)用是一個(gè)發(fā)展方向。企業(yè)要在增強(qiáng)設(shè)備的采集信息能力同時(shí)，對設(shè)備的信息進(jìn)行有效分析，并通過開發(fā)智能的自動化設(shè)備，來引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。

5 結(jié)束語

隨著我國礦山企業(yè)機(jī)械化水平的不斷發(fā)展，自動化控制技術(shù)在機(jī)電設(shè)備中被廣泛應(yīng)用，礦山技術(shù)的自動化也已經(jīng)成為一種趨勢，在礦山作業(yè)中發(fā)揮著重要作用。所以，要進(jìn)一步推動自動化技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的發(fā)展，提升企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。只有快速提升礦山開采效率，有效拉動我國經(jīng)濟(jì)增長，才能促使我國煤炭行業(yè)向世界水平邁進(jìn)。