机电一体化技术在煤矿中的应用

宋志海

（山西汾西矿业水峪煤业有限责任公司， 山西 孝义 032300）

伴随着现代科学技术的飞速发展，简单的机械难以达到工业生产的需要。在这样的需求条件下，很大程度上促进了不同学科的交叉及渗透，从而使工程领域朝着微电子学和计算机技术不断地迈进。科学技术的飞速发展已逐渐演变成一个新术语—机电一体化。这项综合技术使机械行业的技术结构，产品结构，功能和组成、生产方法和管理体系产生了巨大变化，该行业已进入了由“机械电气化”到“机电一体化”的发展阶段。

1 机电一体化技术的论述

机电一体化是一种交叉集成的技术，结合了包括机械、电子、计算机和信息技术等多种技术。机电一体化是一种新兴的集成技术，它将计算机和电子技术引入机械的主要功能、动力功能和控制功能当中，并将机械设备，电子设备和软件等技术相互融合，形成了相互交叉的一门综合性的新兴技术。其实质不仅是利用电子技术来取代或者简化机械功能，重点是将机械系统，微电子学和计算机技术，信息技术构成了完美的系统。

机电一体化技术具备以下优点：使使用的安全性和可靠性提升，并使性能更卓越。机电一体化产品均具备自动监控、诊断和报警等功能，对步骤进行了极大的优化且灵活方便；应用范围广，生产率高，工作效率高。机电产品的不同功能对于场合和领域的适应性较强，具有很强的适应能力，大大提高了控制以及检测的灵敏度和准确性；机电一体化产品它复合功能强，同样具备调整和维护的功能。，其自动检测和自动监视功能可以自动采取措施来应对工作中面临的故障进行防护，使得工作能够顺利开展。

2 机电一体化技术的发展过程和当前趋势

机电一体化技术有四个不同的发展过程：准备环节，计算机的问世标致着机电一体化技术的出现。在1960 年左右，日本率先提出了这个术语，但由于当时的技术水平较低，这项技术很难得到广泛推广及应用。在起步过程，信息技术，微电子技术以及第四代电子产品的推广使得这个技术得以面向社会。在这一反正发展过程中，机电一体化不断扩张其影响力并取得了长足的发展。在1980 年左右，机电一体化技术已经被全世界的专家所关注。机电一体化所带来的技术和产品不断产生。在繁荣时期，自1990 年左右以来出现了各种新技术的问世也带来了创新性的进展，飞速的变化和发展也使的机电一体化技术和产品影响到人们的生活并且进入到各个领域当中。中国制造的机电产品都拥有智能化，程序化和信息化的特点，并且体积小容易进行操作的维护，保护功能强且性能可靠。

机电产品的大量使用也使劳动强度大大降低。提高了生产率并且产生了很大的经济和社会价值。但是，中国的机电一体化技术仍远远落后于发达国家，发展趋势未来将是：

研究具备自主知识产权的核心技术，生产出具有自主知识产权的核心设备；提高产品的通讯功能，以满足集成自动化的需求；基于微处理器和微型计算机为条件的矿山运行状况的设备的和健康监控系统和处理器以及计算机和专家系统的操作设备等；机器人将继续是机电一体化技术未来研究的重要内容。

3 加大机电一体化技术的研究对于煤矿生产的重大作用

1）大大提升劳动效率。机电一体化产品的应用大大改善了落后的生产方式这一面貌。高新技术的自动化电子设备的使用也彻底改变了煤矿的传统作业模式，大大减轻了工人们的劳动强度，大大提高了生产力，劳动效率也得以提升。

2）更加使劳动安全得到很好的保障。传统煤矿的工作环境相对较差。在潮湿以及充满煤的环境中长时间和高负荷工作会对矿工的健康和生活品质产生较大的影响，在特殊情况下，还会对矿工的人身安全产生威胁。将机电一体化设备用于煤矿的开采，运输，不但可以降低矿工繁重的体力劳动压力，还可以很大程度减少发生事故的概率，有效预防与工作有关的伤病和职业病，并确保矿工的生命安全的到保障。

3）提高了经济效益与矿工的收入。煤矿机电一体化技术的使用大大提高了煤炭的产量，使企业的经济效益提升，还促进了矿工的收入提升。煤矿企业的快速发展也推动了其他相关产业的产生和发展，对促进当地经济增收和建设起到了重要的作用。

4 机电一体化技术在煤矿中的运用

1）机电一体化技术在采煤机中的应用。在采煤机的某个重要用途中，电牵引采煤机作为机电一体化技术。它包含液压牵引采煤机无法获得的多数特点与优势：牵引上的良好功能。在采煤机运行时它容易产生牵引力，在采煤机出现下滑现象时它依然容易展开发电制动工作；能适合大角度煤层。牵引电动机轴端包含停机时避免机具下滑的一些制动器，无需某些防滑设备，而容易适用于40°～50°角度的煤层；应用期限长，操作可靠。除了电动机的整流子与电刷存在磨损以外，和液压牵引的差距在于电牵引采煤机的部分元件无磨损，由此应用期限长，维修度较小，操作可靠；效率较高、框架单一；动态效果不错，反应特别灵活。电牵引采煤机机械仅仅展开一项电能转换工作，进而向机械能进行转换，传动体系简便，转换效率容易达到99%，不过对于液压采煤机来讲，当电能向机械能进行转换时，其转换效率仅可以处在65%左右，最高不超过70%。

2）机电一体化技术在提升机中的用途。目前，矿井提升机，即全数字化交直流提升机，是煤矿机电自动化、以及一体化率最大的装置。最重要的是内装式提升机,从结构方面把滚筒与驱动相融合，使机械～计算机～电力电子～自动控制的综合体得以全面显示，迅速改进了机械体系。而全数字化提升机运用总线方案，完全可靠，使电器配置快速完善，另外，硬件配置彼此兼容，较为简便。中国顺利研发的全数字化提升机，包含自主知识产权的特征，其操作单一、功能超前、可靠合理，其部分ASCS 是由双CPU 组成的电脑核心系统。

3）机电一体化技术广泛运用于带式输送机中。在国内，带式输送机包含传输量多、操作可靠、可形成自动化、质量高等特征，主要作为煤矿井下传输体系的运输装置。所以在机电一体化技术上，带式输送机目前已作为其分析重点。如今，基于机、液、电一体化的CST 可控软开启设备获得了大量应用。它作为某种软驱动设备，专门应用于金属矿石或者煤炭的长距离皮带输送机。一个皮带输送机主要由数台或者1 台CST 来进行驱动。相比发达国家，我国传输机的监控装置的可行性与性能、寿命以及敏感度均有所不同。与此同时，国内带式传输机通常进行3 点驱动，主要是因为没有解决开启延迟技术及监控网络技术与动态研究，从传输机角度来看，单机运量及长度具有限制性。

4）其他。对于煤矿机电一体化装置来讲，液压支架主要向电液控制目标前进, 把液压控制和电脑技术融为一体,以免对支架、以及顶板起到载荷冲击作用，有助于成组自动移架甚至是定压双向邻架得以实现。煤矿供电要求是容易适用于大功率装置，效率要高，供电要合理可行。所以需要对节能型产品进行全面推广。高压开关柜一般运用真空开关，其功能为应用期限长，维护量不大。如今，“微机保护”在低、高开关柜上得到了具体应用，能够具有远程遥测、遥控、遥调以及遥信，产生网络影响。

电子、机械等功能各不相同的技术相结合的健全系统是机电一体化系统，特别注重其子系统、组成要素之间的接口，实际上，机电一体化系统设计则是商品设计环节中最具变革性的阶段之一，也作为接口设计概念设计，概念设计的重点就是原理决策设计，对节省商品成本、强化商品功能产生决定性作用[1]。国内外目前研制了一些知识库或者设计知识目录，主要可以实现特殊效能的效能原理解，研制了容易对于简单功能加以求解的测试系统口，并研究了简单功能原理解的智能查询及系统表达方案[2]。在接口特征匹配的基础上，然而很少对机电一体化计算机原理性能求解进行研究。本文在接口特征匹配的基础上主要对机电一体化系统原理性能实现手段及求解方案进行了分析。

5 结语

由于煤矿生产逐渐向深层次发展，会提高其控制水平与规模的要求，因此会机电一体化技术会不断发展与提高。就目前很多高科技术的发展状况看，像网络、光纤、人工智能，还有生物工程在内的许多高新技术，已在机电一体化技术之中慢慢深入，从而机电一体化产品功能更健全、性能更卓越，随之而来智能化程度也会变高。所以，许多煤矿企业利用新的机电一体化技术装备，会取得更大的经济与社会效益的同时，其技术也会得到明显的提高，从而不断循环、不断发展下去，为企业经济和社会效益带来双重保障。