煤礦機械設備電氣自動化的技術應用

李海濤

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責任公司，山西 長治 046000）

引言

電氣自動化是機械設備發(fā)展過程所必須達到的目標之一，也是相應工作升級進步的必然需求。實現(xiàn)電氣自動化，要對現(xiàn)有機械設備的薄弱環(huán)節(jié)形成認識，從機械設備在相關工作中表現(xiàn)出的關鍵作用點入手，展開機械設備的電氣自動化設計或改進。

電氣自動化又可以稱之為電氣工程及其自動化，是一個高等的專業(yè)，涉及到了許多方面的知識。這些多方面的知識融合而成的產物，就是電氣自動化技術的核心。電氣自動化技術相關概念早在上世紀就已經提出，20世紀60年代開始在機械設備中進行應用，到20世紀80年代，電氣自動化技術的應用已經取得了一定的成果。到目前為止，電氣自動化技術的應用領域已經十分廣泛，從大型機械設備到小件物品，電氣自動化技術都得到了充分應用，也發(fā)揮出了很大作用，迅速推動我國科技進步水平。

1 煤礦機械設備電氣自動化現(xiàn)狀及存在問題

根據(jù)目前的實際情況來說，電氣自動化技術在煤礦機械設備中的應用并不是很廣泛，對于煤礦產業(yè)的發(fā)展需求來說，電氣自動化技術的應用稍顯落后。因此，需要在實際工作中，加強電氣自動化技術的實際應用［1］。

在煤礦機械設備中，電氣自動化技術的應用存在不少問題。

首先，電氣自動化技術應用水平不高，和國外存在明顯差距。雖然我國電氣自動化技術實現(xiàn)了較大發(fā)展，距離世界先進水平的差距不斷縮減。但是，電氣自動化技術的應用，尤其是在煤礦機械設備等礦山設備中的應用，距離世界先進水平卻存在不小的差距。例如，我國采煤機的電氣自動化的最大牽引功率僅為500kW，相關牽引設備需要從國外進口，不論是在硬件方面還是軟件方面，對國外依賴程度都很高，沒有實現(xiàn)獨立發(fā)展［2］。

其次，電氣自動化技術的應用存在誤區(qū)。電氣自動化技術應用的目的在于提升煤礦機械設備的運行效率和安全，強化對設備運行作業(yè)的監(jiān)測和控制，提高煤礦作業(yè)質量提升經濟效益。值得注意的是，只有實現(xiàn)設備安全穩(wěn)定的運行，才能實現(xiàn)經濟效益提升。但是，部分煤企在應用電氣自動化技術時，犯了本末倒置的錯誤，將經濟效益放在了首要位置，將設備安全穩(wěn)定擺在了經濟效益之后，這與煤礦安全生產形成了背離。

同時，電氣自動化技術的應用速度較慢。根據(jù)當前的實際情況來看，能源危機不斷凸顯的大環(huán)境下，采煤作業(yè)的要求正在不斷升高。因此，煤礦作業(yè)需要實現(xiàn)電氣自動化技術的快速應用，力爭在短時間內提升采煤作業(yè)的成效，使其符合社會實際需求。但是，電氣自動化技術的應用卻比較緩慢，往往需要較長時間才能完成。而且應用效果并不理想，需要反復優(yōu)化完善。這就拖慢了煤礦生產速度的提升，阻礙了煤礦企業(yè)的高速發(fā)展。

2 電氣自動化技術在煤礦機械設備中的應用

1）電氣自動化技術在采掘設備中的應用。

采掘設備是煤礦中十分重要的一類設備，除核心的掘進機械設備之外，還有一系列輔助設備。在煤礦采掘作業(yè)中，主要是依靠電力作為采掘作業(yè)的核心動力源。在采掘設備上，多電機驅動系統(tǒng)應用逐漸廣泛，在煤礦生產規(guī)模不斷增長的情況下，多電機系統(tǒng)的容量也在不斷提高，單機牽引功率已經超過了120kW。通過電力作為驅動動力，可以有效提升采掘設備的運行效率和作業(yè)穩(wěn)定性，增強了設備的抗性，縮減了機械設備的維護工作量，優(yōu)化了采煤作業(yè)環(huán)節(jié)。在電氣自動化技術的應用過程中，計算機技術是不可或缺的關鍵技術。通過計算機技術，能夠實現(xiàn)采掘設備的數(shù)據(jù)采集、處理、分析、故障診斷等多方面的基本功能，促使煤礦機械設備的自動化程度不斷提升［3］。

在采掘設備不斷實現(xiàn)電氣自動化的同時，其他相關輔助設備也實現(xiàn)了電氣自動化的應用。比如輸送設備，傳統(tǒng)的輸送設備承載力較低、功能單一，難以符合煤礦生產發(fā)展進步的實際要求。但是，通過電氣自動化技術的應用，輸送設備正在向重承載、多功能的方向發(fā)展。在某些國家，雙速電機已經投入到輸送設備中，通過計算機能夠對其形成全面監(jiān)控，及時調整輸送設備運行狀態(tài)。而就液壓支架來看，其是保證煤礦生產安全的重要道具，通過電氣自動化，就可以使實現(xiàn)高壓供液和自動化電液控制等功能，提升液壓支架的工作性能，確保煤礦作業(yè)安全。圖1為某型液壓支架。

圖1 液壓支架

2）電氣自動化技術在提升設備中的應用。

我國煤礦的快速發(fā)展開始與20世紀80年代，在能源需求迅速增長的背景下，采煤量急劇攀升，這就要求提升設備必須實現(xiàn)大幅升級發(fā)展。膠帶運輸機是主要的厚煤輸送設備，為了提升膠帶運輸機的升級發(fā)展，相關企業(yè)開發(fā)出了工況監(jiān)控系統(tǒng)，在實際使用中表現(xiàn)出了強大的功能。工況監(jiān)控系統(tǒng)主要包括了PLC編程技術和計算機技術，將膠帶運輸機的運行安全保證工作實現(xiàn)了系統(tǒng)化和綜合化。不僅如此，基于分散式DCS自動化控制系統(tǒng)，能夠對各項設備實現(xiàn)分散式控制，提升了控制系統(tǒng)的容錯能力。除此之外，我國還開發(fā)出了全數(shù)字直流調速系統(tǒng)，通過實際應用，其表現(xiàn)出了十分高效的調速效果，極大優(yōu)化了輸送作業(yè)。與之對應的集中監(jiān)控系統(tǒng)能夠對膠帶運輸機的各個工藝流程進行集中監(jiān)控，甚至可以通過計算機技術對其建立生產模型，用以預測分析最佳工況，進行設備管理。

電氣自動化技術還催生處理變頻技術，通過變頻技術，可以在最大程度上優(yōu)化煤礦機械設備的運行效率和能量耗用，起到維護機械設備使用壽命和降低采煤作業(yè)經濟成本的作用。比如，在運輸機或提升機中，可以通過變頻技術對電機的運轉進行變頻控制，根據(jù)實際作業(yè)需求，確保運輸機或提升機始終處于最優(yōu)工作狀態(tài)，實現(xiàn)能耗降低。圖2為變頻提升機系統(tǒng)示意圖。

圖2 變頻提升機系統(tǒng)示意圖

3）電氣自動化技術在通風系統(tǒng)和排水系統(tǒng)中的應用。

通風系統(tǒng)是煤礦生產的一個重要系統(tǒng)，相關設備眾多，功能意義重大。在通過系統(tǒng)中應用電氣自動化技術，需要做好兩個方面的工作。第一個方面是做好井下環(huán)境監(jiān)測，即對井下的瓦斯?jié)舛取⒎蹓m濃度等危險因素進行監(jiān)測；第二個方面是進行通風系統(tǒng)的自動化控制，根據(jù)相關監(jiān)測數(shù)據(jù)，對通風系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行及時調整，確保瓦斯?jié)舛取⒎蹓m濃度等危險因素能夠被控制在合理范圍之內，不會對煤礦生產形成影響。

排水系統(tǒng)也是煤礦生產的一個重要環(huán)節(jié)，應用電氣自動化技術，主要是實現(xiàn)排水系統(tǒng)三個方面的自動化功能。第一，通過電氣自動化技術實現(xiàn)排水系統(tǒng)的自動給水和排水，并且可以對給水量和排水量實現(xiàn)精準控制。第二，排水系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以自動發(fā)現(xiàn)問題并作出警報，同時對故障進行自動處理，防止問題擴大，保證采煤安全。第三，將排水系統(tǒng)的各項工作數(shù)據(jù)、運行信息全面自動地反饋至地面，匯入煤礦生產總體數(shù)據(jù)庫，以便進行全局工作規(guī)劃與調度。

3 結語

電氣自動化技術是機械設備的發(fā)展趨勢，煤礦機械設備對于實現(xiàn)電氣自動化技術的應用更是具有重大的意義。雖然目前電氣自動化技術在煤礦機械設備中的應用還存在一定問題，但是只要認識到電氣自動化技術的重要性，并且從采掘設備、提升設備、通風系統(tǒng)等煤礦關鍵環(huán)節(jié)入手，則能優(yōu)化電氣自動化技術的應用。

［1］ 李波.談煤礦機械設備電氣自動化技術應用［J］.科技與企業(yè)，2012（12）：15.

［2］ 胡軒.論煤礦自動化的未來發(fā)展［J］.國投新集劉莊煤礦，2012（6）：47.

［3］ 譚得健.我國煤礦自動化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.中國礦業(yè)大學學報，2010（9）：20.