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摘要：機(jī)電一體化作為煤礦機(jī)電設(shè)備發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)于提升井下生產(chǎn)工作效率和安全性均有積極的推動(dòng)意義。敘述了機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)涵及展開相關(guān)研究的必要性，從多方面探討了機(jī)電一體化技術(shù)在井下機(jī)電設(shè)備中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；概述；必要性；應(yīng)用分析

0引言

煤炭作為中國(guó)的傳統(tǒng)能源，有著悠久的開采歷史，因而中國(guó)中東部地區(qū)煤炭礦區(qū)多為老舊礦區(qū)，不僅工作環(huán)境相對(duì)艱苦，且礦區(qū)生產(chǎn)設(shè)備普遍老舊落后，使得礦區(qū)生產(chǎn)效率始終不高。特別是近年來(lái)伴隨中國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加速和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，陳舊落后的煤炭生產(chǎn)設(shè)備更加難以滿足社會(huì)發(fā)展需求，自動(dòng)化、智能化、電子化成為煤炭生產(chǎn)工藝發(fā)展的必然趨勢(shì)。其中，機(jī)電設(shè)備的一體化技術(shù)作為集自動(dòng)控制、在線監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警等眾多功能于一體的新型高效技術(shù)，對(duì)于提升煤礦生產(chǎn)的安全性和與工作效率有著積極推動(dòng)作用。

1機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化技術(shù)是綜合機(jī)械、計(jì)算機(jī)、電子、信息等眾多學(xué)科技術(shù)融合而成的一門高新技術(shù)。借由傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備同現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、信息等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合研制出具備良好智能的自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)，從而使原本需人為操作的各種設(shè)備功能通過(guò)電腦軟件即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，并使設(shè)備操控的精準(zhǔn)度及效率大幅提升。一般而言，一個(gè)完整的機(jī)電設(shè)備一體化技術(shù)應(yīng)具備自我控制、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、自我診斷、事故預(yù)警等功能，相較于傳統(tǒng)設(shè)備，其不僅操作更加便捷且適用范圍更加廣泛，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性及工作效率等也均獲得顯著提升，現(xiàn)階段其已在中國(guó)煤炭自動(dòng)化生產(chǎn)、井下安全監(jiān)控、新型產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)備更新?lián)Q代等多方面獲得廣泛應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益[1]。

2機(jī)電設(shè)備一體化對(duì)于煤礦生產(chǎn)的必要性分析

2.1能降低井下作業(yè)強(qiáng)度提升生產(chǎn)效率

在傳統(tǒng)煤炭回采中，由于其機(jī)電設(shè)備多依靠人工操作，自動(dòng)化水平不足，加之設(shè)備體積與重量龐大、搬移困難，不僅導(dǎo)致機(jī)電能耗偏大且作業(yè)生產(chǎn)效率低下。而新型一體化機(jī)電設(shè)備則可通過(guò)計(jì)算機(jī)與微電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自控控制，加之控制電路中大量集成電路與編程控制的應(yīng)用，機(jī)電設(shè)備的體積與重量大幅減小，極大便利了井下各項(xiàng)作業(yè)的順利開展。目前，伴隨大量機(jī)電一體化采煤設(shè)備的普及應(yīng)用，傳統(tǒng)粗放型生產(chǎn)模式已逐漸消失，不僅煤炭生產(chǎn)效率獲得極大提升，井下作業(yè)人員的工作強(qiáng)度也顯著降低[2]。

2.2能改良井下作業(yè)環(huán)境提升生產(chǎn)安全性

由于以往煤炭井下作業(yè)環(huán)境的惡劣性，使得作業(yè)人員總是在高溫、高濕、多粉塵環(huán)境中從事大體力勞動(dòng)，時(shí)間一長(zhǎng)不可避免會(huì)對(duì)井下作業(yè)人員身心健康造成不可挽回的負(fù)面影響，加之過(guò)去國(guó)家對(duì)煤炭生產(chǎn)監(jiān)督力度不足，由于設(shè)備老舊和作業(yè)不規(guī)范而導(dǎo)致的安全事故頻發(fā)，造成了不良社會(huì)影響。而機(jī)電設(shè)備一體化技術(shù)的應(yīng)用，能讓井下巷道采掘、煤炭回采與運(yùn)輸、安全監(jiān)控等多方面實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制的自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化和智能化，如此就可將工人從惡劣的工作環(huán)境與高強(qiáng)度的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，改為使用遠(yuǎn)程操控設(shè)備，并借助系統(tǒng)自帶的監(jiān)控、預(yù)警功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全隱患的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與排除，從而更好地保障生產(chǎn)安全。

2.3提升煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益

通過(guò)對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的普及應(yīng)用，煤炭生產(chǎn)企業(yè)不僅能大幅提升自身產(chǎn)量，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，且由于生產(chǎn)安全系數(shù)的提高，安全事故的發(fā)生幾率也大幅降低，從而有助于為企業(yè)創(chuàng)造良好的社會(huì)形象，提升企業(yè)社會(huì)效益。

3機(jī)電一體化技術(shù)在井下設(shè)備中的應(yīng)用

3.1機(jī)電一體化技術(shù)在進(jìn)行運(yùn)輸設(shè)備中的應(yīng)用

機(jī)電一體化運(yùn)輸機(jī)作為普及較為廣泛的一體化機(jī)電設(shè)備，在技術(shù)上主要通過(guò)液壓控制與機(jī)電控制相融合的CST（可控啟動(dòng)傳輸裝置）可控軟啟裝置實(shí)施控制。CST裝置是專門針對(duì)井下的長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸而設(shè)計(jì)，通過(guò)其不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的靈活操控，并可對(duì)設(shè)備運(yùn)行中的各類故障實(shí)施自我監(jiān)測(cè)，如對(duì)運(yùn)輸機(jī)日常運(yùn)行中常見(jiàn)的軸溫異常、皮帶倒轉(zhuǎn)與打滑、斷帶、跑偏等問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、提前預(yù)警與自我保護(hù)。但鑒于當(dāng)前部分關(guān)鍵技術(shù)如輸送帶傳輸過(guò)程動(dòng)態(tài)分析等技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)突破，導(dǎo)致一體化輸送機(jī)在運(yùn)輸長(zhǎng)度及運(yùn)量上受到一定制約，這也是今后仍需繼續(xù)研究的問(wèn)題之一[3]。

3.2機(jī)電一體化技術(shù)在采煤設(shè)備中的應(yīng)用

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，井下采煤機(jī)逐漸從傳統(tǒng)液壓控制轉(zhuǎn)變?yōu)槲C(jī)遠(yuǎn)程控制，相較于以往的采煤設(shè)備，一體化采煤機(jī)不僅具備更加優(yōu)良的牽引性，能為移動(dòng)中的采煤機(jī)提供穩(wěn)定可靠的牽引力，且采煤機(jī)下滑時(shí)可進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，停機(jī)時(shí)也具備良好的防滑制動(dòng)，從而使其可應(yīng)用于大傾角煤層開采中。同時(shí)作業(yè)中，牽引電機(jī)除自身磨損外基本不會(huì)出現(xiàn)其它意外而導(dǎo)致磨損，能極大提升設(shè)備使用周期。此外，機(jī)電一體化化采煤機(jī)還具備構(gòu)造簡(jiǎn)潔、維護(hù)便利、反應(yīng)靈敏、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，加之其電能轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95%以上，明顯優(yōu)于以往液壓采煤機(jī)的70%，可見(jiàn)機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)上有著顯著應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，為企業(yè)創(chuàng)造了良好經(jīng)濟(jì)效益。

3.3機(jī)電一體化技術(shù)在通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用

將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到井下通風(fēng)設(shè)備的控制管理上，在提升通風(fēng)效率、保障井下安全的同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消耗的改良控制。如，在井下通風(fēng)機(jī)中綜合運(yùn)用變頻啟動(dòng)和PLC（可編程邏輯控制器）控制技術(shù)，便能實(shí)現(xiàn)對(duì)電能消耗的有效降低，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)調(diào)查顯示，井下通風(fēng)設(shè)備引入PLC控制技術(shù)及變頻啟動(dòng)技術(shù)后，通風(fēng)耗電量降低幅度可達(dá)30%左右，與此同時(shí)生產(chǎn)回采效率也獲得顯著提升。通風(fēng)系統(tǒng)中綜合運(yùn)用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊手段和自動(dòng)化測(cè)控變頻技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化尋優(yōu)操控，從而最大化降低能耗，解放勞動(dòng)力，延長(zhǎng)設(shè)備使用周期，從而為企業(yè)創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，該系統(tǒng)所具備的報(bào)警保護(hù)功能，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)安全隱患的提前發(fā)現(xiàn)與及時(shí)處置，從而大幅提升安全系數(shù)。

3.4機(jī)電一體化技術(shù)在井下安全在線監(jiān)控上的應(yīng)用

所謂在線監(jiān)控是指運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)井下生產(chǎn)相關(guān)各類機(jī)械的動(dòng)力裝置、液壓系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置、作業(yè)裝置、制動(dòng)裝置等進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，同時(shí)對(duì)于設(shè)備運(yùn)行時(shí)的異常狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)自動(dòng)的預(yù)警提醒，并向有關(guān)技術(shù)人員提示故障發(fā)生區(qū)域。通過(guò)這一技術(shù)，不僅大幅減少了井下設(shè)備威脅人員的工作量，還能進(jìn)一步有效提升設(shè)備運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)維護(hù)成本的最大化節(jié)約。同時(shí)，該技術(shù)還可有效縮短設(shè)備檢修與維護(hù)實(shí)踐，延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行壽命[4-5]。

4結(jié)語(yǔ)

機(jī)電設(shè)備的一體化技術(shù)雖發(fā)展時(shí)間尚短，但其巨大的發(fā)展?jié)摿?，使其具備了廣闊的發(fā)展空間。在可見(jiàn)的未來(lái)，伴隨現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)不斷發(fā)展，先進(jìn)的機(jī)電設(shè)備一體化技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用必將越發(fā)廣泛，不僅會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)煤炭生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)革新，提升井下生產(chǎn)作業(yè)的安全、高效開展，也將必然成為煤炭產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)久可持續(xù)發(fā)展的必要保障。

參考文獻(xiàn)：

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作者：白海軍 單位：同煤集團(tuán)大斗溝礦機(jī)安隊(duì)