浅谈机电一体化在煤矿机械中的应用

2021-04-03崔建磊张超

中国设备工程 2021年14期

崔建磊，张超

（兖矿东华重工煤机装备制造分公司，山东济宁 273500）

机电一体化技术不是单一的技术形式，它是由计算机技术、自动化技术、电子信息技术和机械技术共同组成的一门综合技术形式，这些技术在近几年逐渐地成熟和发展，让微型技术取得了较大的突破，这些微型处理技术也提高了机电一体化技术在煤炭机械中的应用，不断有效地提高了煤矿机械的运行效能，还有效地提升了机械的安全性和工作性能，使煤矿机械设备发生了质的飞跃，从而也推进了煤矿企业向智能化方向不断地发展。

1 机电一体化技术在煤矿机械设备中的重要作用

近年来，随着机械水平的发展和提高，煤矿行业的发展也获得了极大的动力，从某个角度讲，机电一体化技术的水平直接影响着煤矿企业的发展，近年来，煤矿企业也增强了对煤矿机械设备的升级和维护，这让煤矿企业的机电设备的使用寿命有所延长，同时，也使机电设备的性能得以充分发挥。

众所周知，煤矿开采作业的环境都很恶劣，都是在复杂的地下进行的，导致煤矿机械设备长期处在这样的环境中进行运作，地下的空气、温度、湿度等因素对电气设备有很严重的影响，可能会让煤矿机电设备出现各种各样的安全隐患，而机电一体化技术可以弱化环境对煤矿机械设备的影响，解放人手，通过机电一体化技术在煤矿设备的应用不断发展和进步，不但让煤矿企业的劳动安全得到了很好的保障，还减轻了煤矿工人的工作量，同时还降低了矿井下的安全事故发生率，有效保障了煤矿工人的生命安全。对于那些应用了机电一体化技术的煤矿机械设备，其工作效率比传统煤矿机械设备有非常明显的改善，让煤矿的生产质量和效率得到了非常大的提高，尤其是应用了自动化控制技术和计算机处理技术的煤矿机电设备，无论是工作性能还是运行效率都得到了很大的提升，这让煤炭企业的产量得到了有效的提升，让企业获取了极大的经济效益，同时使煤矿工人的劳动所得也有所增加，改善了他们的生活，煤矿行业的发展，也极大的促进了附属行业和能源行业的发展，对周边区域的市场经济影响也较大。

2 机电一体化技术在煤矿机械中的应用

2.1 在煤矿掘进机控制系统中的应用

煤矿掘进机是近年普遍应用在煤矿作业中的一种机械设备，掘进机主要是依靠PLC（可编程控制器）技术进行控制的，可以对电路和元器件以及油泵进行有效的监控和保护。其内部的电气系统是隔爆型的照明灯、安全型的操作箱以及煤矿专用的隔爆兼本质安全型开关箱等元器件共同组成。这样结构的电气控制系统设计理念还是比较超前的，也让整个电气系统的安装变得更加的简便。

新型的煤矿掘进机的控制系统具备故障记忆功能，能够有效地控制主控制器，并对其起到有效的保护作用，还可以将掘进机的实际工作电压和运行数据通过隔爆兼本质安全型开关箱显示仪表和操作箱的液晶屏显示出来，就连故障信息也能够被很好地显示出来，因为在操作箱和开关箱之间采用的是动力载波技术。当PLC技术对回路进行控制时，主要是通讯器来操控操作箱对信号的收集进行控制，同时通过程序来控制继电器的输出，实现电机的开关控制，利用机电一体化技术让掘进机的控制系统对机械设备的漏电检测和电流互感器都实现了自动化控制，结合PLC技术对整个电气控制系统实现了良好的保障。

2.2 在煤矿生产监控系统中的应用

煤矿开采和生产最需要重视的就是安全问题，而机电一体化技术在煤矿生产监控系统中的应用，有效地解决了传统安全生产监测工作中出现的问题，极大减少了煤矿生产过程中出现的安全隐患。有效地保障了煤矿工人的人身安全，降低了事故发生的概率，是现代煤矿生产中的一个重要里程碑，我国是从20世纪90年代初，机电一体技术才开始逐渐地被应用在煤矿的机械设备中，研究和发展的时间较发达国家来说相当短，而监控系统则是进入新世纪后才开始研发和应用的，虽然发展时间较短，但是随着我国科学技术的发展，以及煤矿企业对安全生产的重视，加大了对煤矿安全生产监测和监控系统的研究和开发，随着机电一体化技术的成熟和发展，我国煤炭监控系统的水平得到了很好的提升，逐渐靠近国际先进水平。

2.3 在煤矿采煤机中的应用

煤矿采煤机是煤矿生产作业中最重要的机械设备，它的生产运行效率直接关乎着煤矿的产量和企业的经济效益，将机电一体化技术应用在煤矿采煤机中，衍生出来的电牵引采煤机，无论是在生产效率上还是在机械性能上，都比传统的煤矿采煤机提升了许多。电牵引采煤机采用的是电控制操作，在给采煤机提供牵引力时有效地突破了采煤机因为移动而产生的阻力，这种方式相比传统的液压牵引采煤机要先进的多，一点电牵引采煤机发生下滑现象，电制动就会马上启动，并将多余的电能回归到电网中。在煤矿作业过程中，随着开采的深度越来越深，煤层的倾斜角就会发生相应的变化，逐渐向50度角发展，应对这样的情况就需要采煤机的制动性能非常强，而应用了机电一体化技术的牵引电动机在轴端就有较好的控制装置，有效阻止了采煤机在实际工作中出现下滑现象。现阶段，我国很多自主研发设计的采煤机，都可以很好的融合机电一体化技术，以后，随着机电一体化技术的深入研究，会生产更多更高效的煤矿机电设备。

2.4 在皮带输送机中的应用

在煤矿开采作业中，还有一种最常用的机械设备，那就是输送机，皮带输送机因为其运输能力强、工作效率良好及长距离持续性运输的特点，被广泛应用在煤矿开采作业中，皮带输送机的这些性能和优点对煤矿企业来说非常重要，是煤矿企业产业链中满足生产运输需求的重要组成机械设备，在皮带输送机中应用机电一体化技术，不仅让这种机械设备的性能和优点更加的凸显，还提高了皮带输送机的稳定性和高效性。

现阶段，我国煤矿开采中常用的就是这种机电液一体化的CST可控软件启动形式的皮带输送机，CST可控软件可以对皮带输送机的驱动装置进行有效的控制，使其能够平稳地运行，从而保障了煤炭资源长距离平稳地输送到指定地点。虽然我国的机电一体化皮带输送机还存在很多技术问题，在一定程度上还对输送长度及能力有一定的限制，在启动和监控以及控制等方面还存在着一些技术缺陷，这些导致输送机的驱动点设置过多，相信这些问题通过机电一体化急速的成熟和发展可以得到很好的解决，并让机电一体化技术在皮带输送机中有更加良好的改进和应用。

3 机电一体化技术在煤矿机械中的应用发展分析

目前，随着计算机技术和互联网技术的高速发展和普及，让人们实现了远程交流，在煤矿企业中，利用这种远程交互技术，让中控人员实现了在陆地对矿井下作业进行远程控制和监测，这种现代化的监控方式对煤矿现场安全作业有效开展以及各生产流程的顺利进行具有非常重要的意义。未来，机电一体化技术会向细微化方向发展，会更加的便捷化、高效化、平稳化。这些都会给煤炭企业的发展注入强大的发展动力，这些机电一体化机械设备的操作和控制都会变得越来越简单，并且机械设备的体积也会集中化，占用的空间会更少，对环境的要求也会越来越随意，对操作人员来说，更容易操作。与此同时，也会让煤矿开采工作实现全自动化控制，无须人员下井进行操作，大大降低了生产事故的发生。因此，在一定程度上提高了生命安全性和突发事故的应激性，并增强了自我保护措施。这种更加精细化的机电一体化技术发展和煤炭机械设备的融合，为煤炭企业的稳定发展提供了更加可靠的保障。