論煤炭機械中機電一體化的應用

王 敏 張曉東

(河南萬合機械有限公司，河南 鄭州 452371)

機電一體化技術就是機械、計算機、信息處理和自動控制技術有機綜合運用的復合技術，是以機械的主功能，動力功能上引進計算機和電子技術，將機械裝置和電子設備以及軟件等有機結合所構成系統的總稱。機電一體化將機械與電子技術融為一體，使物流、能流、信息流融為一體，使人們清楚地認識到，應用機電一體化技術發展煤礦機電產品，是實現高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產品更新換代的重要途徑。

一 電子(微電腦)控制系統在煤礦機械中的應用

1.在線監控、自動報警及故障自診，即對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態監控，出現故障能動報警并準確地指出故障的部位，從而改善操作員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設備的使用壽命。

2.節能降耗，提高生產效率。例如井下使用的膠帶輸送機、通風機、提升機等，使用變頻起動、PLC控制系統，節電量就為30%左右，同時生產效率也大大提高。

3.自動化或半自動化程度的提高?。煤礦機械實現自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產效率，并減少因操作者的經驗不足，對作業精度的影響。

4.其他應用?。一些國外生產的輸送機、采煤機、綜掘機等采用了電子(微電腦)控制的自動變速器，能夠根據外負荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比，從而改變功率，這不僅充分利用了電動機功率，大大提高了能耗經濟性，而且也簡化了操作，降低了勞動強度，提高了設備的安全性能，提高作業人員操作的安全性，目前我國在綜合機械化采煤機上采用電子(微電腦)控制。可實現無人操作，使機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業，也配備了無線遙控裝置，可遠程遙控也可微電腦編程控制。

二 機電一體化技術在采煤機中的應用

機電一體化技術在采煤機中的應用機電一體化技術在采煤機的一個典型應用就是電牽引采煤機。它具有許多液壓牽引采煤機不具備的優勢和特點：良好的牽引特性。在采煤機前進時它可以提供牽引力，在采煤機下滑時它還可以進行發電制動;可用于大傾角煤層。牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，可用在40°～50°傾角的煤層，而不需要其它防滑裝置;運行可靠，使用壽命長。與液壓牽引不同是電牽引采煤機除電動機的電刷和整流子有磨損外，其它元件沒有磨損，因此運行可靠，使用壽命長，維修量小;反應靈敏，動態特性好;結構簡單、效率高。電牽引采煤機機械傳動結構輕便簡單，只做一次轉換電能轉換為機械能，轉換效率可高達99%，而液壓采煤機的電能轉換機械能的轉換效率只有65%～70%左右。

三 機電一體化技術在提升機中的應用

目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設備是礦井提升機，為全數字化交直流提升機。尤其是內裝式提升機，在結構上將滾筒和驅動合二為一，大大簡化了機械結構，充分體現了機械～電力電子～計算機～自動控制的綜合體。而全數字化提升機高度可靠，采用總線方式，使電器安裝大大簡化，此外，硬件配置簡單，互相兼容。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化提升機，其核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統，其性能先進、操作簡便、準確可靠。此外，我國還應用SIMADYND和S7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機。目前，最大裝機容量已達到5000kW，主、副井提升機可做到全自動化，不需要專門的絞車司機。

四 機電一體化技術在帶式輸送機中的應用

帶式輸送機是我國煤礦井下輸送系統的主要運輸設備，由于長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統的主要運輸設備。因此，成為近幾年來機電一體化技術的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置。它是一種專門為平滑起動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設計的軟驅動裝置。一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動。由于尚未解決動態分析和在線監控技術以及啟動延遲技術，我國帶式輸送機的中間驅動點不能不知過多，一般為3點驅動，這樣就限制了輸送機的單機長度和運量。而且，輸送機的監控設備功能少、可靠性較差、靈敏度和壽命都較低，和發達國家相比存在顯著的差距。

五 其他煤礦機電一體化裝置

液壓支架則向電液控制方向發展，將計算機技術與液壓控制有機結合，實現定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產生沖擊載荷。煤礦供電的特點是供電要可靠，質量要高，能滿足大功率設備的要求。因此應該推廣節能型產品。高壓開關柜采用維護量小，使用壽命長的真空開關。采用集中補償和就地補償相結合的辦法提高功率因數，減少供電系統無功電流，減少無功功率損耗。目前高、低開關柜普遍采用了“微機保護”，具備網絡功能，可以實現遠程遙控、遙測、遙信和遙調

隨著科學技術的快速發展，以及煤礦機電一體化的產品大量使用，其所創造的價值及效益將是以往不可想象的。同時各種新型機電一體化產品的大量使用也促進了機電一體化產品的技術、性能的不斷提高及完善。因此，機電一體化技術是企業信息化的重要支撐技術，是礦山綜合自動化的基礎。機電一體化技術在煤礦采、掘、運裝備的應用和推廣，極大地提升了我國煤礦生產的綜合實力，為實現高效、安全、潔凈、結構優化的煤炭工業生產打下了扎實的基礎。