煤矿机电自动化控制技术的优势及应用分析

◎王慧洲

引言

为了提高煤矿开采效率，近年来煤矿企业逐渐将大型机械设备应用于矿井开采工作中。由于各类机械设备的使用方法和维修保养方法不尽相同，所以需要专业的管理人员根据不同设备采取相应的管理工作，如若设备管理不当那极有可能埋下安全隐患，引发安全事故。因此，在煤炭开采过程中，煤矿企业应重视机电设备管理的标准化建设工作，完善事故预防管理措施，同时制定严格的事故预防管理制度，以此降低煤矿事故的发生，确保开采工作安全进行。

一、机电自动化技术概述

所谓机电自动化技术是在传统机械科学技术的基础上，但由于电子技术和计算机技术的迅速进展，使得机械自动化技术的实际应用范围还涉及机械技术、信息技术、电子接口技术等现代信息技术。同时，还引入了操作技术。自动化和电子化能够极大地提高企业的经营管理水平。而煤炭行业又是劳动强度和危险性都相对较大的行业。把智能化信息技术运用于企业生产和管理工作流程中，就能够减轻企业人员的工作劳动强度，有效保护职工的生命、健康和安全，从而推动了企业的发展煤矿公司也朝着现代化方向发展。

二、煤矿机电自动化控制技术的优势

1.提升工作安全性。

井下采掘深度的加大使得煤矿开采所面临的环境更为恶劣，同时采掘条件的未知性也带来了一系列的安全隐患，引发安全事故，例如瓦斯爆炸、顶板塌方等，其危险系数极高，并且这些事故都是突发性的，无任何预兆，给煤矿企业的经济利益和工作人员的生命安全造成了较大的损害。再加上井下工作人员大多数不具备完备的专业知识储备，无法对突发情况进行预判及处理，使得事故出现的概率增大。因此，应当以安全为前提开展生产工作，应用自动化控制技术实现对机电设备的远程操控，减少人力的参与，尽可能地保证开采过程中不对工作人员造成伤害。此外，自动化控制技术引入之后，煤矿的生产效率相比于纯人工作业提高了许多，而且计算机技术的控制算法可以对一些参数进行实时监控并进行预警，在很大程度上降低风险发生的概率。

2.完善煤矿机电运输信息系统。

为提升煤炭的总体利用效益，煤炭公司必须不断完善矿井内机电交通运输的网络系统，并把智能化信息技术运用于信息系统之中。它不但能够按照需求分析矿井内机电交通运输系统的复杂性，还能够即时收集运输设备的信号，从而真正完成对机电交通运输系统的闭环控制，为机电交通运输系统的科学管理创造了条件。完善煤矿机电运输信息系统，不仅可以实现装载机的自动化控制，同时还可以用机电运输信息系统的控制分析模块，实现精准高效的系统分析与维护，但是仅限于机电运输装置的数字化维度进行分析。

3.提高煤矿生产水平。

煤炭这一行业毕竟还是以盈利为目的的，企业更加注重低成本、高收益，而机电自动化控制技术在引入之后，可以将所有设备都控制在一个局域网内来统一管理，并且所有设备的运行状态都可以实时在显示屏上显示出来，这样可以根据开采的具体进程进行设备参数的调节，以实现生产效率最大化。尽管煤矿开采工作是在地下封闭空间内进行，常年信号不佳，但由于采用了自动化控制技术中的屏蔽和抗压工作模式，设备能够克服环境所带来的不利条件处于正常运行的状态。此外，机电自动化控制技术还能够及时地对危险情况进行预警和处理，保证了事故发生之后人员逃生与救援工作的顺利进行，在减少成本投入的基础上，大大地提升了煤矿企业的生产效率。

三、煤矿机电维修管理中存在的问题

1.日常维护不到位并缺乏检修重视度。

部分煤矿企业在日常生产中，缺乏对煤矿机电设备的维修管理，从领导层到基层人员没有足够的维护意识，导致机电设备检修工作难以落实到位。当生产运行中发生设备故障后在进行检修，通常会给生产带来影响，也会使设备的寿命缩短，不利于煤矿企业的生产，同时也增加了煤矿企业的设备购买成本。

2.机械构件。

按照机械种类不同对故障分类，机械构件故障主要表现为：矿车设备故障，举升、驱动构件运行动力不足；挖掘机发动机运行、设备牵引力、提升能力、牵引能力不足等故障；输送设备故障，发动机无法启动、输送速度缓慢等。对于电力电机系统和整体设备故障的处理，主要是对设备线路和构成元件检查，及时更换老化、损坏的线路、元件，并检查线路连接情况，避免出现接触不良而产生电弧对设备造成进一步的损坏。另外，任何机械构件出现故障的主要原因，是设备长期投入使用，在运行过程中会出现不同程度的磨损、腐蚀、老化情况，对设备整体性能产生影响，整体表现为排气过热、分成变化、设备振动异常、发声异常、电压、电压异常、磨损残留等。例如，本企业在设备使用后期，因为设备长期处于高负荷状态下运行，设备零件出现不同程度的腐蚀、老化、磨损情况，故障率逐渐升高，液压马达、空压机、压油缸等大型配件部件出现不同程度的磨损情况，维护保养较为困难，对于相关故障的处理多采用新型设备引进方式，并在使用过程中加强设备管理。

3.缺乏对机电设备的防护。

由于煤矿开采的环境比较恶劣，较高的湿度以及大量的粉尘，对机电设备的影响比较严重，因此在这种恶劣环境下，煤矿机电设备如果没有做到相应的防护工作，就会造成设备的损坏。同时，相关工作人员在机电设备运行中，由于工作意识不够等原因，也很容易导致机电设备发生故障。

四、煤矿机电自动化控制技术的具体应用

1.在煤矿采掘设备中的应用。

自动化控制技术的应用能够使煤矿井下开采过程中设备最大化发挥作用。对于采煤机，自动化控制技术的应用可以精准计算截割路径、截割机转轴的转速，实施自动调控。借助计算机技术对采掘设备进行统一的管理与控制，系统可以自动记录整理所采集的数据，并根据煤壁状况对参数进行智能调整，使得采煤效率大大提升。有一部分煤矿开采中经常会用到空压机这一设备，若人员操作不到位，则会导致空压机排气量骤增，存在一定的安全隐患。但是在结合自动化控制技术之后，不仅能够对排气量进行准确控制，还能够在一定程度上降低能耗，对煤矿开采作业起到了积极的作用。煤矿井下的环境较为恶劣，自动化控制技术的广泛应用使得人工并不用进入危险度极高的环境内作业，并且还能够以最快速度对数据进行收集、传输，使得技术人员能够对现场状况进行实时评估。

2.矿井井下传送带中的应用。

在煤矿企业生产环节中，井下传送带作为运输中的一个关键性设备，必须保证能够连续地进行作业，而传统的矿井井下传送带已经无法满足目前对于生产运输的需求，运输量较低，安全性也有待提高，在使用了国内自主研发的运输设备后，极大地改善了这一现状。新型的带式运输机主要运用了机电一体化设备以及CST 可控软件，确保煤矿生产运输的连续性。在新型的带式运输机中更加智能化，最大程度地减少设运输的错误率。但是在现阶段煤矿机电自动化集控在矿井井下传送带中的应用，仍然存在着一些问题亟待解决，其中最为突出的问题就是矿井传送带中间的驱动点稳定性较差，这就为矿井工作增加了运行的隐患。

3.在煤矿储运设备中的应用。

煤炭资源在采出之后需要借助一系列的运输设备储运到地上，在此过程中应用最多的就是皮带输送机，因此该设备长期处于工作状态，这也就促进了机电一体化自动控制技术的应用，例如变频调速、电机控制等。当系统启动之后，PLC 处于初始化阶段，在这一阶段，系统会对设备进行自动检修。系统运行后，可以及时采集数据，并根据所采集的数据对皮带轴的转速进行精准调控，在节约成本的同时避免了皮带输送机负载量大、长期工作的不利情况。相比于人工作业，系统能够更加精准地对设备进行控制，大大提升了煤矿生产效率。

4.供电系统自动化建设。

供电系统作为煤矿建设的重要组成部分，其自动化建设不仅能有效提高煤矿的开采效率，而且能真正实现自动化供电。目前，在我国许多煤矿企业的开采工作中，矿山设备是电力驱动的设备，运输和采矿需要实时供电，如果没有供电，采矿系统就会瘫痪。在自动供电系统的建设过程中，利用专用以太网网络进行电力监控系统、输电系统、电力系统、无人值守变电站自动供电，同时避免了人工操作、及时分配等一系列问题，提高了供电效率。

5.矿井监控中的应用。

国内矿井监控工作起步较晚，缺乏相关的理论技术，过去大多采用国外进口的监控设备。由于煤矿生产工作本身具有较高的风险，所以必须增强对矿井的监控强度，如果在煤矿生产工作中发生意外的事故，相关监控的管理人员应及时地对情况进行全面了解后上报，积极地采取相应的应对措施，最大程度地确保矿井下工作人员的生命安全。将煤矿机电自动化集控技术应用到矿井监控管理工作中，能够通过自动化的处理，有效改善煤矿企业对矿井监控工作的质量水平。在过去，煤矿企业普遍对于矿井监控工作的管理力度较低，在机械设备、技术以及工作经验等方面都存在着一些不足，与国外的一些发达国家相比，并未建立完善的自动化体系，因此煤矿企业的实际生产效率得不到有效的提升。近些年来，通过应用煤矿机电自动化集控技术，让企业在监控工作体系上得到了完善，能够实现高质量的矿井监控。除此之外，在矿井监控中通过应用煤矿机电自动化集控技术还能够精确地了解矿井中瓦斯的含量，并针对实际情况采取相应的防范措施，提高矿井施工的安全性。

五、煤矿机电自动化控制技术优化措施

1.建立完善的煤矿机电管理制度。

为了有效管理煤矿机电设备的正常运行，煤矿企业的相关部门应先建立完善的机电设备管理制度，根据不同设备制定针对性的管理方案，保证机电管理工作的全面化开展。在制定机电设备安全管理制度时，相关人员应针对煤矿掘进的不同阶段制定相对应的机电管理制度，确保机电管理制度有效贯穿至煤矿开采全过程中，以此降低机电在各阶段出现故障的概率。另外，管理人员在落实管理责任的过程中，对违反机电管理制度的行为应及时制止并加以警告，必要时可依照机电管理制度做出相应处罚，以此杜绝不良行为再次出现。除此之外，在制定机电管理制度的同时，还应完善机电运行过程中的突发事件应急预案，一则为了减少安全隐患的存在，二则有利于工作人员在遇到紧急安全事故时，能及时采取有效措施加以应对处理，在一定程度上可减少人员伤亡。

2.积极优化机电设备并应用新技术。

加强对煤矿企业机电设备的维修力度，能够更好地优化这些机电设备，使机械设备的工作效率得到提高。优化机电设备时，需要对设备故障率最高的部位及时进行优化与改造，保证机电设备实现高效运行，对那些比较核心的设备及时了解并予以优化调整，必要时增加安全装置。另外，只有积极更新并改造机电设备，才能使设备的运行稳定性和技术先进性得到提升，有利于更好地实现煤矿机电设备的零缺陷管理。

3.加强煤矿机电信息化建设。

利用信息化技术加强煤矿机电的安全管理是有效保证机电安全运行的重要手段。加强煤矿机电的信息化建设能完成各机电设备间的信息传输，将煤矿掘进各阶段所用机电设备的基本信息如：具体参数、使用年限以及维修记录等录入至计算机软件的系统数据库内，当工作人员操作机电设备前，便可调出相关数据以作了解。当机电突发故障时，也可根据数据参数进行处理，能大幅度提高机电设备的管理效率。另外，还可将设备传感器安装至机电设备上，以便操作人员能实时了解机电设备的运行状态，一旦在运行过程中发现异常，操作人员便可立即停止工作，有利于操作人员快速发现故障原因，不但提高了机电设备的安全性，还能有效避免安全事故的发生。

4.提升相关人员的综合素质。

煤矿企业在生产中应该重视对员工的管理与培训，良好的培训模式，可以提高维修人员的维修水平，并使维修人员的综合素质得到提高。煤矿企业定期邀请专家开展培训，对提升维修人员的工作水平有着良好的效果，有利于及时发现机电设备的故障并作出针对性的维修和保养措施。还应该建立惩奖机制，对于工作中表现优秀的人员，给予物质奖励和精神奖励，对不遵守规章制度的人员进行批评，使其改变工作态度，对保障煤矿企业的生产具有重要的意义。

5.完善设备状态的管理制度。

设备的状态管理具体包括对设备的检测和对设备技术两方面的管理工作，设备检测氛围在线自动检测和离线检测，设备技术管理通过检验设备运行参数是否正确，能够对设备整体的运行情况进行跟踪，有效地监督设备的动态情况，从而实现对设备状态的有效管理。

6.煤矿提升机的自动化技术应用。

煤矿提升机是在煤矿开采过程中，通过提升物料、人员和设备，即通过提升容器将煤矿井下运输到煤矿井下的作业机械。煤矿提升机可以实现自动传感、信息传输和信号实时控制。目前，一些高科技的煤矿提升机已经完全实现了控制数字化。在实施过程中，运营商只需使系统适应其需求，以便设备更好地满足实际需求。

结束语

综上所述，煤炭资源的开采对中国的发展起到了至关重要的作用，尽管现如今新能源不断崛起，但传统能源的地位仍然不可替代。近几年来高新技术飞速发展，且广泛应用于中国煤矿开采中，使得中国煤矿的生产效率大大提升，人力成本降低，但井下设备由于长期处于较为恶劣的环境下，极易出现腐蚀、老化等问题，性能受到影响。因此，应当有效应用自动化控制技术，对设备进行实时监控与维修，从而提高煤矿企业的经济效益，保障工作人员的生命安全。