简论煤矿机电一体化技术在煤矿机械中运用

【摘 要】机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。近年来，机电一体化技术得到迅猛发展，机电一体化技术在煤矿中运用，大大改善了煤矿生产的劳动强度、工作环境及安全系数，同时实现了高效、安全、机械化采煤。随着国家对煤矿安全生产的重视 ， 煤矿设备投入的不断增加，机电一体化技术在煤矿机械中的应用将更加广泛。鉴于此，本文对机电一体化技术在煤矿机械中的应用进行了探讨。
【关键词】煤矿机械；机电一体化技术；应用
一、前言
机电一体化又称机械电子工程学，是一门跨学科的综合性高技术。机电一体化是集机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、软件编程技术等多学科的交叉综合，它的发展和进步也促进了相关技术的发展和进步。机电一体化技术从 20 世纪 70 年代中期开始在国外机械上得到应用。20 世纪80 年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起，推动了机械制造技术的迅速发展，特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在机械上的应用，极大促进了煤矿机电产品的性能，使煤矿机械进入了一个飞跃的发展时期。由于煤炭生产是将数百、数千万吨煤炭从地层深处采掘、运送到地面，因此需采用大量的机电设备才能实现这一目标，而机电一体化煤矿产品则是实现高产高效的最好选择。采用机电一体化产品将大大改善煤矿生产的劳动强度、工作环境及安全系数，同时在降低能耗、保证安全生产方面也实现了特定的价值。目前，我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破， 在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。但与国外发达国家相比，还有不小差距。

二、机电一体化技术在煤矿机械中的应用

1、机电一体化技术在采煤机中的应用

近年来， 我国电牵引采煤机的研发取得了长足的进步， 在消化吸收国外引进采煤机技术的基础上， 进行二次开发， 拥有了许多具有自主知识产权的换代产品

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， 在我国煤矿综合机械化采煤工作面， 国产采煤机已经占据主导地位， 完全采用国产装备的高产高效工作面不断涌现。传统的采煤机结构比较复杂，而且体积比较大，移动不便，使用范围也比较局限。目前采用的电牵引采煤机结构简单，体积小，尺寸小，重量轻，其在为采煤机提供前进牵引力过程中，克服了采煤机移动时产生的阻力，不仅提高了生产效率，而且有效的提高了煤矿产量，充分发挥了机电一体化的绝对优势。比如，在煤矿开采过程中，随着开采深度的进一步加深，经常会遇到大倾角的煤层，有的呈现40～50°的倾斜角，由于倾角大，要求采煤机要具备良好的制动性，坡度陡的特点对采煤机的要求十分严格。利用机电一体化的设备在电动机的轴端安置了防滑制动器，该装置有很好的停电设置功能，可有效将电动机的转矩提升1.6—2倍，避免采煤机出现下滑的情况发生，同时将剩下的电能返回到电网中。国内研发的采煤机大多能够熟练的使用机电一体化技术，例如MGD150N W 型采煤机，在其实际应用过程中就取得了较好的效果。

2、机电一体化技术在输送机中的应用

输送机的使用是煤炭生产机电一体化的有力体现。当前，我国关于带式输送机方面的核心技术方面的研究与新产品的开发相继取得了较好的进展，我国已自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机，极大地提高了带式输送机的技术水平， 煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白。同时，还开展了带式输送机的核心技术与关键元部件的理论研究及产品开发活动，很多运输机具有及时故障诊断和自我保护等功能，在使用过程中如果出现轴承温度过高、跑偏以及断带等故障，可以自行进行保护。例如目前应用比较广泛的机、电、液一体化的CST 可控软启动装置，这种装置适用于运用平滑起动来输送荷载大、惯性强的材料或设备，可以说是专门为煤矿长距离皮带运输机设计的软驱动装置。一台带式输送机可同时受到一台或几台CST驱动，解决了带式输送机的大运量、长距离的驱动难题，促进了煤矿开采的进度和步伐。

3、机电一体化技术在矿井提升中的应用

在煤矿生产中，因为现代化煤矿发展的需要，对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。矿井提升是将井下煤炭运送至地面的过程，提升效率与安全度是关系矿井效益的重要环节。矿井专用提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备。目前国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型，我国自主研发的第一台全数字化的直交流提升机，核心部分就是利用双CPU计算机操作系统，真正做到了主、副提升机的全方位自动化。我国直径达到两米以上的提升机有 90% 的都是交流提升机。不仅高度可靠，而且具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能。这种全数字化的提升机采用总线的方式来达到将电气安装进一步简化的目的，可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度，进一步提高矿井提升机的工作效率。在交流提升机中，最常见的是内装式提升机，内装式提升机占据了非常重要的地位，该提升机将滚筒和驱动合为一个整体，是典型的机电一体化设备，从结构的角度将滚筒与驱动有机的结合，机械结构大大简化，具有硬件配置简单、互相兼容等特点，是机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体，更好的实现机电一体化。

4、机电一体化技术在煤矿掘进中的应用

煤炭生产过程主要包括“掘进、采煤、装、运输、提升”等几大系统。掘进作为煤矿开采的基础工作，掘进的效率影响采煤的效率，为此在现代化矿井中将机电一体化技术应用于掘进中是必然的。掘进机是目前大多数煤矿广泛使用的掘进机械，其电气部分普遍采用了由矿用隔爆兼本质安全型开关箱、矿用本质安全型操作箱、矿用隔爆型电铃、矿用隔爆型压扣控制按钮、隔爆照明灯、掘进机用隔爆型三相异步电动机、GJ 低浓度甲烷传感器等组成的掘进机电气系统。与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。其控制系统将控制和保护功能模块化（主控制器）、有故障记忆功能、有应急遥控功能（遥控器）、操作箱液晶屏与开关箱显示仪表同步显示、开关箱与操作箱之间的通讯采用动力载波技术，仅用两芯通讯电缆便可实现，通讯电缆采用快速插头连接方式。 整个电气系统具有设计理念新、保护功能全、显示功能强大、内部元件配置高、结构紧凑、安装方便、可靠性高等特点。 以可编程控制器 plc 为核心，对油泵、截割、欠压、短路、超温、过载、过流、三相不平衡、电机绝缘进行监控和保护，同时显示各电机运行状态、工作电压、截割电机负荷和各种故障信息。
三、结语
总之，机电一体化在煤炭生产中的广泛应用，不仅减轻了操作人员的劳动强度，而且极大地提高了煤矿的生产水平和能力，创造了巨大的经济效益和社会效益。但是，我国的煤矿机电一体化技术与发达国家相比，还有一定的差距。随着诸多的新型机电一体化产品的广泛使用，今后我们应该在在下面几方面加强研究：一是加强科研，投入资金，积极研发具有独立知识产权的煤矿机电一体化技术，并将其作为煤炭生产的关键和核心技术。二是在通信功能上要进一步加强改进，以适应煤炭生产的需要。
参考文献：
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