胡振南

（兗礦東華重工有限公司，山東 濟寧 273500）

煤礦生產(chǎn)產(chǎn)能的提高離不開機電設備及其的自動化應用，要充分合理地引入先進的自動化技術和手段，如PLC、GIS、光纖傳感技術等，將其應用于煤礦機電設備之中，包括礦用皮帶機電氣控制系統(tǒng)、安全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、機電設備管理系統(tǒng)等，較好地提升煤礦機電設備管理水平，提高煤礦機電設備的利用率。

1 煤礦機電設備的自動化技術概述

（1）電子信息技術?？梢栽诿旱V機電設備中采用電子信息技術，如電力電子技術、微電子技術，體現(xiàn)電子器件的高靈敏性和快速反應特點，提高煤礦機電設備的便捷操作水平。以煤礦生產(chǎn)的大功率設備為例，可以在掘進機、提升機、開采運輸設備、排水及通風設備中采用微電子技術，實現(xiàn)相關信息的實時采集、檢測、傳輸和處理，有效控制大功率設備的生產(chǎn)運行過程。

（2）機電一體化技術。隨著煤礦機電設備的智能化、柔性化發(fā)展趨勢，要在煤礦機電設備中引入機電一體化技術，實時監(jiān)控煤礦機電設備運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備故障，進行自動化的故障報警和處理，提高煤礦機電設備的運行效率。

（3）控制技術?？梢詫⒂嬎銠C網(wǎng)絡技術和控制技術引入到煤礦機電設備之中，實現(xiàn)煤礦機電設備中的驅動裝置、控制裝置、生產(chǎn)器械的自動化控制，滿足煤礦機電設備的應用需求。

2 煤礦機電設備自動化技術應用存在的問題剖析

（1）缺乏完善的管理制度。由于煤礦機電設備自動化技術應用相對復雜，因而要以完善的管理制度為保障。然而當前的煤礦機電設備自動化應用缺乏完善的管理制度和體系，仍舊沿襲原有的設備管理機制和模式，導致機電設備自動化技術的應用價值無法充分體現(xiàn)。

（2）缺乏合理全面的煤礦生產(chǎn)設備工程設計。在自動化技術應用于煤礦機電設備的過程中，缺乏對自動化技術應用的全面工程設計，對于煤礦機電設備安裝、費用預估、采礦進度的設計不足，無法充分發(fā)揮自動化技術的優(yōu)勢功能和特點，增大了煤礦開采的安全隱患。

（3）煤礦機電設備安裝技術及操作不夠規(guī)范。部分生產(chǎn)作業(yè)人員沒有全面掌握煤礦機電設備的安裝技術和操作規(guī)程，在安裝實踐中存在錯誤或疏漏，增大了煤礦機電設備生產(chǎn)作業(yè)的安全隱患，降低了煤礦自動化機電設備的開采效率。

3 自動化技術在煤礦機電設備中的應用探索

3．1 PLC自動化技術在煤礦皮帶機電控制系統(tǒng)中的應用

煤礦皮帶機電氣控制系統(tǒng)主要是實現(xiàn)對皮帶機的自動控制和操作，可以將先進的PLC自動化技術應用于皮帶機電氣控制系統(tǒng)之中，提高皮帶機的自動化程度，采用以PLC為核心的可編程電控裝置、調速型液力偶合器和行星齒輪減速器等，實現(xiàn)皮帶機的軟起動和制動控制，遠程監(jiān)測和控制各個皮帶機的各個參數(shù)，在多級驅動、輸送機變向運行及功率平衡的技術支持下，延長皮帶機的單機輸送長度，并在變頻器技術的應用下，實現(xiàn)電機的穩(wěn)定、節(jié)能、快速啟動和調速，實現(xiàn)井下皮帶機電氣自動化控制。系統(tǒng)采用的傳感器主要包括有：（1）速度傳感器。重點監(jiān)測皮帶機皮帶的速度，監(jiān)測并獲悉皮帶打滑、超速等問題。（2）跑偏傳感器。主要實現(xiàn)對皮帶機皮帶的跑偏狀況的實時快速監(jiān)測，一旦出現(xiàn)跑偏信號，則要切斷電源，實現(xiàn)對皮帶機的跑偏保護。（3）煙霧傳感器。重點監(jiān)測皮帶機運輸煤礦過程中因摩擦而出現(xiàn)燃燒或過熱的現(xiàn)象，主要是針對礦井下的惡劣環(huán)境而設計的。（4）溫度傳感器。主要實現(xiàn)對皮帶的保護，避免皮帶機運輸煤礦過程中因溫度過高而引發(fā)皮帶起火或煤炭燃燒的現(xiàn)象。（5）堆煤傳感器。主要針對皮帶上出現(xiàn)過多的煤堆積的現(xiàn)象，避免皮帶的損壞。（6）縱撕傳感器。主要監(jiān)測皮帶機的彎曲程度，由此判定皮帶運行過程中的撕裂故障。（7）語音傳感器。主要進行語音提示和語音故障報警，體現(xiàn)控制系統(tǒng)的人性化設計。（8）拉線傳感器。主要是通過急停開關進行控制，實現(xiàn)對礦用帶式輸送機的緊急停車信號檢測和綜合保護。

具體應用功能包括有：（1）動態(tài)顯示?？梢岳肞LC自動化皮帶機控制系統(tǒng)進行動態(tài)顯示，通過良好的人機控制界面，顯示帶速、軸溫、打滑、跑偏、縱撕、堆煤、煙霧等運行環(huán)境參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)故障信號并提示預警。（2）連鎖功能。可以采用集控、手動、檢修、就地、閉鎖等不同控制方式，進行電機的順序啟動和反順序停止，通過軟啟動和軟停車的方法，實現(xiàn)大功率運輸機系統(tǒng)的重載啟動和低加速度平穩(wěn)啟動，提高多級皮帶機的運行效率。（3）故障保護。自動化系統(tǒng)能夠及時監(jiān)測和發(fā)現(xiàn)皮帶機系統(tǒng)的打滑、堆煤、超速等故障，自動控制皮帶機停車，對于超溫、煙霧故障時自動啟動灑水裝置。

3．2 光纖傳感技術在煤礦機電設備安全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的應用

由于煤礦機電設備運行故障會引發(fā)燃燒及次生災害，為此，要加強煤礦重大災害的監(jiān)測和預警，可以引入光纖傳感技術，集中實時采集煤礦機電設備的安全狀態(tài)參數(shù)，如振動、溫度等，從而較好地提高煤礦機電設備信息融合和狀態(tài)監(jiān)測水平。

具體來說，主要有以下三種光纖傳感技術：（1）基于光纖光柵的物理量監(jiān)測技術?？梢岳迷摷夹g制作煤礦上使用的光纖溫度傳感器，并與其他機械結構相結合進行使用，如：位移傳感器、氫氣傳感器、濕度傳感器等，更好地適應煤礦環(huán)境的要求。（2）基于拉曼散射的分布式溫度監(jiān)測技術。可以利用煤礦光纖分布式測溫系統(tǒng)，檢測煤礦采空區(qū)內(nèi)部的溫度、距離，準確判定采空區(qū)“三帶”的分布及采空區(qū)頂板垮落砸斷測溫光纜的位置，并進行皮帶機、電纜的溫度異常監(jiān)測和定位排查。（3）基于可調諧激光光譜吸收的氣體監(jiān)測技術。利用該技術制作煤礦用的光吸收類氣體傳感器，利用激光二極管的波長掃描和電流調諧特性，進行氣體的測量，為應急救援提供數(shù)據(jù)支撐。

基于光纖傳感技術的煤礦機電設備安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測設備運行狀態(tài)，主要包括有：（1）主井提升機狀態(tài)監(jiān)測。包括驅動電機、變速箱、導向輪、滾動軸承振動和溫度的監(jiān)測，液壓站溫度及壓力的監(jiān)測，潤滑泵的壓力監(jiān)測，高壓開關柜電纜接頭溫度監(jiān)測，變壓器繞組的溫度監(jiān)測，噪聲監(jiān)測。（2）壓風機狀態(tài)監(jiān)測?？諝鈮嚎s機溫度及振動監(jiān)測，電機溫度及振動監(jiān)測，壓縮機管道的壓力監(jiān)測。（3）中央泵房水泵狀態(tài)監(jiān)測。重點監(jiān)測水泵及電機軸承的溫度及振動，水泵壓力及水位等狀態(tài)。（4）一采主皮狀態(tài)監(jiān)測。監(jiān)測皮帶機機頭、給煤機、機尾的溫度及振動，水箱及冷水塔的水壓及水位，油泵油壓參數(shù)等。并對一采主皮、一采三號皮實施分布式溫度在線監(jiān)測。

3．3 自動化技術在煤礦挖掘設備中的應用

由于煤礦井下作業(yè)極其復雜和惡劣，因而煤礦開采作業(yè)必須要采用各種大型采掘設備，實現(xiàn)煤礦的自動化、綜合化開采作業(yè)，可以引入電牽引采煤機設備，利用其良好的牽引性能和特點，在自動化控制系統(tǒng)的作用下，由電牽引采煤機提供較大的牽引力，利用自動化控制系統(tǒng)發(fā)電制動，有效牽引住下滑的制動器，適用于40°～50°的傾斜煤層，能夠有效地提高煤礦開采率。

3．4 基于GIS的煤礦機電設備精細化管理系統(tǒng)的應用

面對日趨網(wǎng)絡化、數(shù)字化、信息化、自動化的管理趨勢，煤礦機電設備管理和維護也引入了Jsp技術、GIS地圖開發(fā)工具，設計和應用基于GIS的煤礦機電設備精細化管理系統(tǒng)，優(yōu)化了煤礦機電設備的管理模式，采用GIS地圖管理模式，實現(xiàn)了煤礦機電設備計劃采購、入庫、領用、出庫、點檢、回收、報廢的全過程管理，實現(xiàn)了煤礦機電設備維檢辦公自動化。

4 結語

綜上所述，自動化技術為煤礦機電設備帶來極大的便利，有效提高煤礦機電設備應用效率，實現(xiàn)煤礦自動化開采、挖掘作業(yè)，進行煤礦作業(yè)過程的實時自動化監(jiān)測和控制，較好地規(guī)避煤礦作業(yè)生產(chǎn)過程中的安全隱患，實現(xiàn)煤礦安全高效的生產(chǎn)。