王 芳

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦， 山西 古交 030205）

引言

傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械設(shè)備需要工人進(jìn)行高難度的機(jī)械操作，對(duì)工人的素質(zhì)要求較高，并且由于煤礦開采的危險(xiǎn)度極大，也讓開采工人時(shí)刻面臨著未知的安全隱患。電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展使煤礦企業(yè)無法滿足于傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械設(shè)備的工作效率，市場對(duì)煤炭需求量的不斷增加也推動(dòng)了煤炭機(jī)械設(shè)備的升級(jí)更新。

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦行業(yè)中應(yīng)用的必要性

1.1 提高安全可控程度

煤炭行業(yè)與交通、建筑行業(yè)被稱為生產(chǎn)行業(yè)中的“三大高危生產(chǎn)行業(yè)”，煤炭開采過程是一個(gè)極其危險(xiǎn)的工作過程。因此在煤炭開采過程中確保工作人員的生命安全是第一位的，因?yàn)槊禾块_采的核心內(nèi)容就是工人，一旦采煤過程中工人出現(xiàn)意外就會(huì)打破“工人- 煤礦- 工人”的生產(chǎn)循環(huán)，造成人員傷亡，給煤礦企業(yè)帶來損失。但是電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用，會(huì)減少大量的工人進(jìn)入采煤現(xiàn)場，降低意外事故的發(fā)生幾率。同時(shí)，電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠提高采煤現(xiàn)場的安全可控程度，對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行有效識(shí)別，在危險(xiǎn)到來之前先截?cái)辔ｋU(xiǎn)源的發(fā)生條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤現(xiàn)場的安全控制[1]。

1.2 提高采煤作業(yè)效率

電氣自動(dòng)化采煤機(jī)械設(shè)備的工作效率肯定比人力工作效率要高，人需要休息，但機(jī)器不需要。相比較人工操作，自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的工作情況更加穩(wěn)定，平均的開采精度和準(zhǔn)確度普遍高于人工。在未來，隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，控制技術(shù)與人工智能技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備中的進(jìn)一步利用會(huì)讓煤礦機(jī)械設(shè)備的性能更加完善，開采效率、開采精度、開采準(zhǔn)確度都會(huì)得到大幅的提高。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦行業(yè)的應(yīng)用方向

提高煤礦機(jī)械設(shè)備的工作效率，解放人工，實(shí)現(xiàn)機(jī)械與電氣自動(dòng)化的結(jié)合是當(dāng)前煤礦行業(yè)內(nèi)的共識(shí)。電氣自動(dòng)化技術(shù)就相當(dāng)于煤礦行業(yè)的一場機(jī)器改革，只有牢牢抓住這個(gè)改革機(jī)遇，企業(yè)才能有更好的發(fā)展、更光明的未來。在面對(duì)一場改革時(shí)，企業(yè)往往是抱著觀望的狀態(tài)，猶豫不決，但是企業(yè)需要明白未來煤礦開采的發(fā)展方向，積極借鑒國外煤礦行業(yè)的成功案例，舍下當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)利益，建設(shè)好一套完整的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械的集成，將精密的電子信息控制技術(shù)用在煤礦機(jī)械設(shè)備中，切實(shí)提高企業(yè)的工作效率和安全控制。接下來介紹電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用實(shí)例。

2.1 采掘機(jī)械中的故障診斷技術(shù)

采掘機(jī)械是電氣自動(dòng)化技術(shù)的主要應(yīng)用陣地，采掘機(jī)械是接觸采煤現(xiàn)場最多的機(jī)械，需要應(yīng)對(duì)的環(huán)境最復(fù)雜，也最惡劣。相比較傳統(tǒng)的采煤機(jī)械，電氣自動(dòng)化采煤機(jī)的主要特點(diǎn)是通過控制采煤機(jī)械的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行姿態(tài)來提高采煤機(jī)對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力。自動(dòng)化應(yīng)用提高了采煤機(jī)的性能，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)無人作業(yè)的工作效果，體現(xiàn)出科技進(jìn)步對(duì)實(shí)業(yè)的發(fā)展推動(dòng)。自動(dòng)化采煤機(jī)的自動(dòng)系統(tǒng)主要包括四個(gè)，分別是恒功率自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)、自動(dòng)射線探測以及故障診斷。恒功率調(diào)速系統(tǒng)主要通過改變采煤機(jī)的牽引速度的設(shè)置值來限制主發(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行功率，控制負(fù)載功率的變化范圍。從而使采煤機(jī)的工作效率發(fā)揮到最大。井下采煤工作環(huán)境的能見度低，環(huán)境地形環(huán)境變化無常，自動(dòng)調(diào)高技術(shù)能夠讓采煤機(jī)自動(dòng)識(shí)別井下的地形變化，調(diào)整采煤機(jī)的高度，防止采煤機(jī)在工作過程中出現(xiàn)連續(xù)截割頂板巖層而毀壞采煤機(jī)械設(shè)備的情況。故障診斷是基于采煤機(jī)械自動(dòng)化監(jiān)控進(jìn)行的，自動(dòng)進(jìn)行工程路況的監(jiān)視是電氣自動(dòng)化技術(shù)在采煤機(jī)械設(shè)備中的主要應(yīng)用，其主要工作原理是通過監(jiān)測采煤機(jī)械的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)的變化，對(duì)采煤機(jī)械及其當(dāng)前所處環(huán)境進(jìn)行分析。這里還會(huì)用到數(shù)據(jù)分析技術(shù)。一旦發(fā)現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)或者運(yùn)行姿態(tài)有變，信息分析系統(tǒng)就會(huì)立刻進(jìn)行參數(shù)分析，并發(fā)出警報(bào)，判斷機(jī)器處于故障中。電氣自動(dòng)化技術(shù)在采煤機(jī)械中的應(yīng)用能夠大幅度提高采煤機(jī)的工作效率，減少采煤機(jī)的磨損，延長采煤機(jī)的使用壽命[2]。

2.2 安全機(jī)械中的信息處理技術(shù)

安全問題一直以來都是煤礦行業(yè)的頭等大事。電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦安全機(jī)械的應(yīng)用，提高了安全機(jī)械對(duì)煤礦工作環(huán)境的檢測精度，并且能夠及時(shí)地將采集到的信息通過中央信息控制系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，代替了傳統(tǒng)的人工信息處理，能夠讓工作人員更快地掌握信息數(shù)據(jù)，增強(qiáng)對(duì)意外風(fēng)險(xiǎn)的控制程度。目前煤礦行業(yè)中用到的井下瓦斯檢測遙控儀器、采煤工作環(huán)境的溫度、濕度檢測儀器和斷電儀器等都已經(jīng)開始了電氣自動(dòng)化技術(shù)融合實(shí)驗(yàn)，并在一些大型煤礦中投入使用，反響很好，有著巨大的發(fā)展前景。我國目前在自動(dòng)化傳感器領(lǐng)域的研究相對(duì)落后，煤礦企業(yè)需要進(jìn)一步重視。

2.3 運(yùn)輸機(jī)械中的PLC 技術(shù)

電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦運(yùn)輸機(jī)械中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在PLC 技術(shù)的應(yīng)用上。我國煤礦企業(yè)常用的運(yùn)輸機(jī)械為帶式運(yùn)輸設(shè)備，但是只有少部分的煤礦企業(yè)重視數(shù)字調(diào)整系統(tǒng)，大部分企業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和PLC 技術(shù)的了解程度不夠。PLC 技術(shù)是電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備中的核心系統(tǒng)，其工作原理是將高轉(zhuǎn)電子頻率和高效率的轉(zhuǎn)波器作為基礎(chǔ)進(jìn)行運(yùn)營。在運(yùn)營狀態(tài)下，PLC 和計(jì)算機(jī)處理器作為工作核心來實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦運(yùn)輸機(jī)械的控制。在控制過程中，計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)運(yùn)輸機(jī)械進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸機(jī)的數(shù)字控制，給運(yùn)輸機(jī)械的安全提供了有力的保障。由于社會(huì)對(duì)煤炭資源的需求量逐年增加，煤炭的開采量也在不斷增長，使用PLC 技術(shù)能夠提高運(yùn)輸機(jī)械在運(yùn)輸過程中的安全控制，其先進(jìn)的轉(zhuǎn)波監(jiān)控能夠起到有效的感知作用。

2.4 監(jiān)控系統(tǒng)與電氣自動(dòng)化技術(shù)

監(jiān)控系統(tǒng)也是重要的煤礦機(jī)械設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)視采煤工作的情況。自動(dòng)化采煤機(jī)械容易發(fā)生故障，在采煤過程中如果出現(xiàn)失控等情況，都需要依靠監(jiān)控系統(tǒng)來察覺。由于采煤環(huán)境的能見度低，尋常的監(jiān)控?cái)z像機(jī)很難拍攝到采煤環(huán)境中的情況，我國煤礦企業(yè)中使用的監(jiān)控系統(tǒng)一般都是借鑒國外先進(jìn)的紅外設(shè)備和遙感設(shè)備來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的。遙感設(shè)備和紅外線設(shè)備對(duì)傳感器的要求很高，電氣自動(dòng)化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用環(huán)節(jié)也是作用在自動(dòng)傳感器的研究中。但是目前國內(nèi)對(duì)自動(dòng)遙感方面的研究還不夠多，加大自動(dòng)傳感器的研究是未來電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用的一大研究熱點(diǎn)。

3 煤礦行業(yè)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展前景

電氣自動(dòng)化技術(shù)與煤礦機(jī)械設(shè)備的融合應(yīng)用已經(jīng)是大勢所趨。在未來，智能自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步融合到煤礦機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)研究中，隨著人工的減少，煤礦企業(yè)在未來需要在設(shè)備維修和故障診斷上下更多的功夫，重視培養(yǎng)維修人員的專業(yè)技能，提高對(duì)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的維護(hù)程度，畢竟自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備損失一臺(tái)就會(huì)影響企業(yè)的開采進(jìn)度和工作效率。同時(shí)還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化傳感器的研究，提高監(jiān)控系統(tǒng)，增強(qiáng)對(duì)設(shè)備工作的監(jiān)控[3]。