煤礦機電一體化的應用現狀與發展趨勢

呂皋鳴

(寧武能源投資有限責任公司，山西 寧武036000)

1 煤礦機電一體化技術的內涵

一般說，機電一體化是指在原有的機械技術的基礎之上，再運用先進的計算機技術、自動控制技術、微電子技術和光學技術等具有時代特征的技術設備，使原有的生產模式和生產手段更加地具有科學性。而煤礦機電一體化，就是將機電一體化運用在煤炭行業中，作為一種新型的技術來提高原來的機械操作水平，控制了煤礦工作的勞動強度，提高了安全系數。在進行煤礦開采工作時，用計算機技術來控制整體操作，并嚴格深入煤礦開采工作的每個環節，利用計算機來計算和監測煤礦開采工作的進度。

2 煤礦機電一體化的應用現狀

隨著現代化煤礦發展的需要，對煤礦機械化采煤提出更高的要求，對井下、井上的運輸和提升系統的要求也就越來越高。礦井提升機是一種實現機電一體化較好的礦山大型設備，全數字化，交、直流提升機。特別是內裝式提升機，從結構上將滾筒和驅動合為一個整體，大大簡化了機械結構，是典型的機電一體化設備，充分體現了機械—電力電子—計算機—自動控制的綜合體。全數字化提升機具有可重復性故障尋址、完整的診斷設施和自診斷功能，以及簡單而快速的通信功能。

應提高我國煤礦機電一體化產品的規范化、標準化、系列化和通用化的程度:以計算機為機電一體化的核心裝置，因為計算機運算和存貯能力非常強，且體積和功耗小，更加適合于工作空間狹小的煤礦機電一體化產品。在設計煤礦機電一體化產品時，應盡可能的選用功能強大的嵌入式計算機，從而保證工作性能更可靠。對于新開發的煤礦機電一體化產品，應具有通信功能。同時，要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊，方便與控制網絡進行連接通信控制;要對礦用傳感器進行深入研究和開發，提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命。同時考慮傳感器的數字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在比較惡劣的工作環境下進行信號的測量，并保證其測量準確度，具有自校正、自診斷、狀態識別和自我調節等功能;要關注國內外高新技術的發展，將那些適于煤礦井下工作環境的高新技術用于煤礦機電一體化產品，從而提高煤礦現代化，達到煤礦自動化生產。

3 機電一體化技術在采煤機中的應用

現代電牽引采煤機是機電一體化技術在采煤機的一個典型應用。與液壓牽引相比，它具有5 大特點。

1)良好的牽引特性。可以在采煤機前進時提供牽引力，使其克服阻力移動，也可以在采煤機下滑時進行發電制動，向電網反饋電能。

2)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，因為它的設計制動力矩為電動機額定轉矩的1.6～2.0 倍。所以電牽引采煤機可用在40°～50°傾角的煤層，而不需要其他防滑裝置。

3)運行可靠，使用壽命長。電牽引和液壓牽引不同，前者除電動機的電刷和整流子有磨損外，其他元件均無磨損。因此工作可靠，故障少，壽命長，維修工作量小。

4)反應靈敏，動態特性好。電控系統能及時調整各種參數，防止采煤機超載運行。

5)結構簡單、效率高。電牽引采煤機機械傳動結構簡單、尺寸小、重量輕，電能轉換為機械能只做一次轉換，效率可達99%，而液壓采煤機的效率只有65%～70%左右。

4 煤礦機電一體化的發展趨勢

4.1 智能化

作為未來礦難救援工作的主力軍，其首先就應該擁有智能化系統。智能化系統圍繞微機處理機，結合大量的軟件和硬件資源，從而實現機器人的職能化控制，保證機器人能夠實現多點控制和探測的功能，能夠自行處理一些程序范圍的簡單問題，從而達到其用于礦難救援工作的設計目的。

4.2 可視化

要實現機器人的可視化功能，就要求我們能夠將機器人的相關技術和虛擬成像技術有機地結合起來，運用強大的計算機運算能力、圖形處理功能，建立良好的人機交互性能虛擬儀器控制面板，以適應煤礦機器人的各種可視化救援和檢測操作。

4.3 網絡化

為實現機器人救援工作的網絡化，需要利用總線和虛擬儀器，通過總線進行網絡化的總體控制，從而確保機器人的綜合功能和運行可靠性。

4.4 綠色化

目前，全球都在提倡綠色環保。隨著人們環保意識的增強，對各個企業的環保工作越來越重視。因此，煤礦機電一體化技術應以綠色安全無公害為里程碑，優化生產模式，在每個環節都要將環保放在首位，實現經濟和生態保護的共同發展，不能因為眼前利益而忽視了長遠利益。所以實現煤礦機電一體技術的綠色化，是推動社會發展的必然結果。

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