浅析自动化技术在煤矿机电设备方面的应用

2015-03-20朱家

机械管理开发 2015年6期

朱家

（晋煤集团寺河煤矿二号井，山西晋城 048000）

引言

随着经济社会的不断发展，我国的能源需求量也不断上涨，尤其是以煤炭为主的能源需求量。长期以来，我国煤炭在世界煤炭生产和消费领域中一直占有重要地位，然而，在产量日益增大的背景下，煤矿安全生产的形式却不能与它市场需求量成正比，尤其在一些陈旧的煤矿中，因设备落后等因素往往造成操作难度大、安全事故多等问题，为实际的工作带来了一定的困扰，从而降低了企业的生产效率，也埋下了一定的安全隐患。因此，如何解决这些问题成为煤矿企业当下面临的难题，而当下的大趋势已经为我们指出了答案，即引入自动化技术。

1 自动化技术概述

在机械设备的生产过程中，通过机器来完成各个环节的操作，包括对产品的自动检测，信息的传输和处理、对设备的控制，通过这种方式来实现人力的完全解放，就是自动化技术。自动化技术是一门综合性、专业性和实践性较强的技术，其组成内容也较多，包括电子技术、信息技术、自动控制技术及机械技术等，是一门多种技术相互结合形成的交叉学科，具有很高的技术含量。

20世纪70年代起，自动化技术开始在国外的大型机械上被广泛应用，而到了20世纪80年代，以微电子技术为核心的高新技术逐渐兴起，这在一定程度上推进了自动化技术的发展，尤其是计算机技术、传感技术等发展和兴起更是促进了煤矿机电设备性能的完善，使得机电设备进入到一个快速发展的新时期。当下，国外的很多机电设备都已经采用自动化技术及其电子控制系统，这也为我国的机电设备的发展指明了方向。

2 煤矿机电设备发展现状

煤炭行业在国外起步较早，经过五十多年的发展，其整体的技术水平、劳动生产过程、安全问题的控制等各方面都已经达到一个较为成熟的状态。当下，代表着高新技术的自动化技术在煤炭机电设备行业的应用越来越广泛，通常采用先进的大型自动化设备及相应的机械化操作能够明显的提高工作效率。

我国煤炭开发的技术呈现出多层次的发展现状，其中，大型矿井处于综合开采的发展阶段，而中小型的矿井则处于普通机械化的发展阶段，乡镇的煤矿开采发展则更为缓慢，直到今日仍在沿用原始的人工人力方式来运作，效率十分低下。而大型煤矿开采设备虽然在一定程度上引用了自动化技术，但与国外的发达国家相比较而言，还是有一定的差距，尤其是技术水平和设备设施方面，明显落后于发达国家。因此，在我国煤炭生产企业中，大力引进新技术，并将此技术运用到实际生产工作中，尤其是将自动化技术应用到煤矿开采设备中，实现整体水平的提升，对煤炭行业机电设备的发展具有十分重要的意义。

3 自动化技术在煤炭机电行业的应用

3.1 自动化技术应用于煤矿提升设备

在实际的煤矿开采中，煤矿提升设备是一种十分常用的大型机械，也是当前我国煤炭行业领域中应用的自动化程度最高的设备之一，它的主要作用就是提升开采的井下煤炭、下放材料和矸石，此外，还有升降矿井下的工作人员及其他相关设备。相关的提升设备的实际工作就是将煤矿及人员进行反复的升降运动，而且还要保证一定的速度，并平稳运行。在这个过程中，控制提升机的重要控制器就是电控系统，掌握好电控系统的操作技术和要领，对于实际的工作是十分重要的。

3.2 自动化技术应用于采掘设备

由于实际矿井下的工作环境十分恶劣，加之井下地理条件的复杂性，在实际开采煤矿的工作中，还必须要同时考虑到煤尘、地下水及矿井本身的稳定程度等一系列的安全因素。因此，煤矿工作人员的实际作业是处在一种高危的状态下，尤其是在开采任务量较大时，由于人力资源及相关设备的配套不到位，加剧了工作的危险性，且影响了工作效率。所以在现代化的采掘设备中，通过不断引入各种新型的大型机电设备，进一步减弱人工劳动强度，这些方法都能较好的实现综采自动化，而将自动化技术引入到煤矿开采设备中的典型应用就是电牵引采煤机。相较于一般的煤矿液压牵引的采煤机，它不但具备普通采煤机的全部优点，而且在牵引性能方面更胜一筹。我们熟知的电牵引采煤机，它对于自动化控制系统的应用就取得了很好的效果，它可以在采煤机前进的过程中同时进行采煤工作，同时还能保证足够的牵引力，即使是在采煤机下滑时，也能完成发电制动的工作，当牵引电动机轴端停机时，制动器也能够发挥作用，对于机械的下滑具有一定的预防作用，尤其是在40°～50°的大倾角煤层。因此，在实际的采煤工作中，如果遇到有较大倾角的煤层，可以运用电牵引采煤机来进行实际的作业，这样就不需要对其他的防滑设施进行设置，同样能够达到较好的防滑目的。如图1所示，是国产电牵引采煤机的运行和工作情况，在采煤机上安装了工况监测和控制系统后，经传感器和计算机对工作产生的数据进行收集、储存和整理，并作出相应的处理。

图1 电牵扯引采煤机工况监测与故障诊断系统

3.3 自动化技术应用于煤矿监控设备

由于煤矿行业本身具有一定的危险性，且劳动强度大，作业时间长，因此在实际煤矿的开采过程中，必须要对它生产的全过程进行全面监控，以保证作业人员及设备的安全。近几年来，煤矿事故频发，加重了煤矿企业的经济损失，也给相关作业人员的生命安全带来一定的威胁性，加之井下定位系统工作不到位而引发的事故更是屡见不鲜。因此，安全问题成为了困扰煤炭开采企业的重大问题，而将自动化技术应用到煤矿检测设备中，是有效预防安全事故的一种合理的手段，具体包括：安全监测、电网监控、工业电视及井下人员的跟踪定位，另外还包括井下移动通讯及其子系统等监控网络，通过这些全面的监控措施可以有效提高作业过程中的稳定性和安全性。

自动化技术在监控设备中的应用随着时间的推移，已经日渐成熟，在这个过程中，完善的自动化监测网络，不但能够实现地理位置信息的实时显示，而且对井下的情况也有全面的把控，通过自动通讯技术也可以实现井下情况的实时查询。此外，完善的自动化网络通过对通讯技术的引用能够有效的绘制出井下环境分布图，这样使得地上的人员能够随时了解井下的作业情况及人员分布。自动化网络检测系统将能够迅速获得井下作业的最原始资料，因此，一旦事故发生时，都可以通过这些原始资料对井下人员的身份进行识别，并对其地理位置信息进行扫描，这就为现场救援工作提供了宝贵的信息。由此可见，自动化技术在煤矿监测设备中的应用不仅能提高煤矿开采的工作效率，也促进了安全管理水平的提升。