煤矿工作面机电运输系统的智能化节能分析

梁志国 尚福浩

摘要：从目前形势来看，煤矿企业的总体经济效益并不乐观。为了响应国家能源改革的号召，节约电能和其他能源的利用是煤矿企业生产中必须要注意的问题。本文简要阐述了煤矿工作面机电运输系统的现状，并对煤矿工作面机电运输系统的智能化节能进行分析，以期为日后相关工作的顺利进行提供参考。

关键词：煤矿工作面;机电运输系统;智能化节能

煤矿企业是以电能驱动的大型能源企业，在煤矿作业面，机电运输系统中遍布着大型耗电设备。为了使煤炭企业的电能使用量小于能源开采量，保证煤炭企业的效益为正，必须控制电能的使用，减少煤炭企业的电费开支，结合生产实际，以提高煤炭企业的电能使用率，减少煤炭企业电费开支在总开支中所占的比例，改善作业面机电运输系统的运行情况。通过本文的研究，希望能为提高煤矿企业的总体经济效益贡献力量。

1、煤矿工作面机电运输系统现状

进入 21 世纪以来，计算机技术在各大科学和工程领域被广泛运用，将计算机技术与微电子技术、光纤传输技术、网络技术以及仿生生物工程技术相结合，把它们应用在各个工程中的机电控制领域，使各个领域中的控制手段和控制质量得到了长足的发展，形成了以自动控制为目的的控制技术。这不仅大大提高了工程企业的生产效率，还通过自动控制技术避免了多余能源的消耗，降低了能量成本，间接达到了节能的目的。同样，21 世纪以来，在中国煤炭生产领域，大量的机电运输系统参与到了煤矿工作面煤炭资源生产中，大大提高了煤炭资源的生产效率。而在当今的煤矿行业中，尤其是在煤炭生产工作面，大量的机电设备参与其中，将以计算机为基础的机电控制技术运用到煤矿工作面机电运输系统中，能有效提高系统的运行效率，还能达到节能的目的。为了更好地分析煤矿工作面机电运输系统，必须清楚了解其结构和运行顺序。一般煤矿工作面机电运输系统的运行顺序分为三步，即启动、通信、停机。

1.1 启动流程

煤矿工作面中的机电运输系统有严格的启动顺序，在配套工作面其他机电设备工作中，运输设备系统的启动顺序关系到整个配套过程的契合性及之后工作的流畅性，是煤炭生产顺利进行的基础。任何煤矿，工作面机电运输系统的启动顺序都大致相同，即：a）将皮带机正常启动，保证其正常运转;b）启动转载机，保证皮带机和转载机的搭接位置合理;

c）安排启动工作面刮板输送机和采煤机。此项启动中包含 2 个机电设备，虽然在启动顺序上安排在同一步，但也是有细微差别的，一般都是先启动刮板机，随后启动采煤机，它们是一个启动整体，又有前后差别。在实际生产工作中，相关操作人员要严格按顺序启动，避免机电设备之间发生“打架”的情况，以保证工作机电系统安全顺利地为采煤工作服务。

1.2 启动操作

对于具体的启动操作步骤，首先整个系统的启动总指令是由机电系统控制台发出的，通过通信电铃将系统预启动指令发送至转载机司机，由转载机司机准备系统预启动，通知皮带机司机和采煤机司机预启动皮带机、工作面刮板输送机和采煤机，并同时将启动信号回馈至控制台。控制台收到回馈信息后，便发出系统正式启动指令，之后皮带机、转载机、工作面刮板输送机、采煤机会在相应司机的辅助干预下依次启动，这时便完成了整个系统的启动工作。

1.3 通信操作

当前，井下工作面机电系统的通信主要是指控制台与各机电设备司机、机电设备司机之间的通信。在通信方式上，工作时仍然是以对讲机和长线电话为主要通信形式，但是，这种通信方式存在许多的不足和弊端，例如通信质量受影响因素较多、通信质量差、通信的连续性不足等。因此，通信方式急需改进。

1.4 停机操作

煤矿生产时刻存在着不确定性，同样，在井下机电运输系统运行的过程中，要时刻准备应对各种突发事件，因此，必须格外重视停机操作。一般停机操作分为正常停机和紧急停机两种，顾名思义，一个是正常情况下的停机，包括设备保养停机或者是常规歇机，通常是由控制台发出停机指令给转载机司机，转载机司机发送信号给采煤机和刮板输送机司机、皮带机司机，各个司机在接受停机指令后回馈各设备情况信息到控制台，控制台接收信息后依次反馈和发送停机质量给各个机电设备司机，之后采煤机司机、转载机司机、皮带机司机依次适时停机;另一个则是非正常情况下的停机，包括故障停机、事故停机、生产异常停机、灾难停机等。

2、工作面机电运输系统的智能化节能

近年来，煤矿积极引进科技型机电设备，所构成的机电运输系统不论是在运输效率上还是在节能效果上都有很大的改观。考察多个煤炭企业的机电运输系统可以看出，工作面机电运输系统根据信号的发送和接收形式的不同可以分为模拟式和数字式。从大体结构和运行效果上可以看出，模拟式机电运输系统在运行效果和维修保养简易性上表现得较为优异，但是，实时控制和灵活调配的能力不足，能耗较高，引进造价相较于数字式较低;而相比较于模拟式机电系统来说，数字式机电系统精度较高，灵活性较强，具有很好的处理功能，可以有效控制较为复杂的监督工作，而且它的节能效果优秀。下面以数字化机电运输系统为中心进行相关阐述。

2.1 智能化集中控制监视节能

在实际生产中，数字化机电运输系统通过实时分析运行转台和负荷情况，智能化的联机自动启停。利用变频的智能化启停系统，不但优秀地完成运输任务，还减少了电能的消耗，达到了节能的目的。同时，联机的自动启停能在很大程度上避免零负荷运转，比如减少设备因依次启动和停机而造成的空转和零负荷运转，从而降低能耗，而且联机之后的机电运输系统只需要一名井下设备总操作人员与控制台对接，这样不仅在一定程度上减少了人力、物力，还减少了设备系统的安全隐患，避免了因人员烦琐而引起的误操作、多余操作，保证了机电运输系统的安全运行，实现了机电运输系统的节能。

2.2 智能通话节能

井下环境复杂，在噪声较大的机电运输系统周围，通话质量直接关系到系统的运行效果。智能通话设备能较好地实现信息的传递，在智能识别噪声环境后，智能调整通话音量，以保证人与人之间的正常通信，避免因通话质量差而造成各种延误。这样不仅提高了工作效率，而且实现了设备节能。

2.3 智能不间断电源

在井下机电运输系统中运用智能不间断电源，包括设备电源的不间断和通信电源的不间断，能有效避免突发的电力故障导致停机而带来的设备损坏和能耗增加，而且畅通的通信能保证所有信息的实时传送，不但保证了工作的高效性，而且避免了因通信不畅导致的延误引发的能耗增加。

3、结语

随着经济的发展，中国对节能环保有了更高的要求。在中国，煤炭行业是一个典型的高能耗行业，改造煤炭行业的生产设备是未来的发展趋势。数字化工作面机电運输系统为降低能耗带来了新希望。通过上述分析可以看出，数字化的机电运输系统能从机电设备启动和停机上、智能监视和控制上、通信上提高机电运输系统的运行效果，并且同时降低机电运输系统的能耗。希望通过相关研究能提高煤矿企业的生产效益，促进煤矿产业的安全生产和节能增效。

参考文献

[1]杨复兴 .胶带输送机结构、原理与计算（下册）[M].北京：煤炭工业出版社，1993.

[2]张更业 .变频器调速驱动系统在煤矿胶带机输送系统中的应用 [J].工矿自动化，2007（2）：87-89.

[3]毛君，师建国，张东升 . 带式输送机启动特性和可控启动技术 [J]. 矿山机械，2004（2）：19-22.

[4]宋伟刚，赵琛 .带式输送机阻力随带速变化规律性的实验研究 [J]. 煤矿机械，2001（1）：16-18.