電氣自動化在現代化煤礦中的應用

摘要：基于當前煤礦開采條件以及現代化煤礦開采對開采設備的要求，電氣自動化在現代化煤礦開采中具有良好的應用前景。文章結合煤礦開采現狀，分析了電氣自動化在通風系統、排水系統、供電系統以及采煤設備上的應用。

關鍵詞：現代化煤礦開采；電氣自動化；開采設備；通風系統；排水系統；供電系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD64 文章編號：1009-2374（2015）14-0054-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.026

隨著機械自動控制技術的成熟和完善，電氣自動化技術在許多領域得到了大量的應用，極大地提高了生產水平。對現代煤礦行業而言，現代煤礦行業要提高生產效率，提高設備和人員操作的可靠性，必須將電氣自動化技術應用于采煤工藝，規避傳統采煤工藝帶來的風險。而且從當前煤礦生產工藝來看，我國煤礦行業要向現代化煤礦轉變，也必須利用電氣自動化技術取代傳統設備老化，解決綜采工作面工作效率低下帶來的問題。

1 電氣自動化在通風系統中的應用

受煤礦生產條件和生產對象的影響，煤礦生產環境非常惡劣，生產環境存在大量有毒氣體，通風系統在保障安全生產中發揮了至關重要的作用。基于煤礦通風系統的特點，基于電氣自動化技術的通風自動化系統應采用分散、分層、冗余等方式進行設計方式。煤礦的通風自動化系統以光纖傳輸、以太環形網絡、多機備用等主要技術為基礎，以確保自動通風系統的可靠性。自動通風系統分別使用VC++和組態控制軟件作為主站和分站的控制軟件實現方式，以便更好地控制自動化通風系統。由于煤礦通風系統的特殊性要求，通風系統還應具備良好的自動控制功能、現場手動操作、報警、故障分析、數據處理等多項功能。

2 電氣自動化在排水系統中的應用

排水系統與通風系統都屬于煤礦安全保障體系的重要組成部分，將電氣自動化技術應用于排水系統可極大地提升排水系統的性能，擴展排水系統的功能。根據煤礦排水系統的特點以及配礦排水系統的要求，基于電氣自動化技術的排水系統應具備以下功能：

2.1 自動操作功能

在無人操作情況下，排水系統會根據系統程序設置要求或根據煤礦積水狀況，自動實施開啟或關閉水泵操作，科學合理地調度機械設備，優化排水系統工作方式，提高工作效率，提高礦井的安全度性。

2.2 自我保護功能

當排水系統處于負壓、過載、超溫或泄露等狀態下運行時，排水系統會根據設備或系統運行問題自動提交設備安全運行備用預案，及時改變設備或系統運行狀況，保證系統安全運轉，從而實現安全生產。

2.3 數據傳輸功能

自動排水系統可將泵房的運行實時數據上傳至地面指揮中心系統，以便指揮中心管理人員實時掌握泵房運行工況，再根據泵房運行工況向泵房發送相應的指令，達到遠程有效控制排水的目的。

2.4 綜合控制功能

自動排水系統不僅需要具地面遠程控制功能，還需要具備手動控制、本地控制功能，以上三種功能缺一不可，否則都無法保證自動控制人工參與核準。

2.5 管理決策功能

排水系統應用自動化技術的表現形式為嵌入控制策略軟件在排水系統中大量應用，嵌入控制策略軟件可分析系統運行狀態，根據系統運行情況制定針對性管理策略，保障排水系統的安全性，提高排水系統運行的效率和效果。

3 電氣自動化在供電系統中的應用

將電氣自動化技術應用于煤礦供電系統后，系統的主要組成部分為四個部分，綜合保護器、地面集控中心、監控分站和傳輸通道。綜合保護器通過測量分析供電線路和配電裝置的運行狀況，保障線路和設備穩定運行。測量和控制手段包括遙測、遙信、遙控和遙脈四種方式，遙測用于電流、電壓和功率因素進行測量；遙信用于斷路器以及其他保護動作的信號位置的測量；遙控是指對分閘和合閘進行遠側控制，修改其定值和投退保護。遙脈功能為通信，電度表遠程通信和抄表。監控分站屬于中間環節，連接地面集控中心和現場設備，將收集和轉換現場設備信息。傳輸通道是通過以環網連接監控中心和變配電所，實現監控系統運行工況，提高網絡的抗干擾性能，優化網絡通道。地面控制中心主要承擔監控和檢測功能，并對各類數據、報表進行分析。

4 電氣自動化在采煤機械中的應用

電氣自動化應用于采煤機械后可有效改善采煤設備的技術水平，電氣自動化在采煤機械中可以有很好的應用。如電氣自動化應用于采煤機后，逐漸出現大功率滾筒式采煤機；將電氣自動化應用于牽引系統后，牽引系統實現了從有鏈牽引向無鏈條電牽引的轉變；將電氣自動化應用于液壓之后，液壓支架從單一的掩護式支架轉變為不同功能的兩柱式液壓支架類型。其中許多液壓支架系統在發達國家均得到普遍應用，綜采工作面的工作效率顯著提升。電氣自動化在液壓支架系統上的應用在我國也有很好的應用，年產量超過400t的煤礦作業均采用液壓支架電液控制系統。除采煤機、牽引系統以及液壓支架外，許多采煤機械的提高都離不開電氣自動化的發展及應用。

另外，應用電氣自動化后，采煤技術的人性化特點更加明顯。例如液壓支架點電液控制系統可通過遠程監控系統監控，掌握煤層的具體情況，以煤層具體情況為依據，改變采煤機操作方式。例如采煤機根據煤層的厚度、硬度變化情況，調整采煤機運行速度及受力點，極大地提高了采煤機采煤效率，促使綜采工作面的工作效率邁向新的臺階。在近期進行的項目選型、調研工作，與科研單位在龐礦田實施，重點檢測采煤機的故障診斷、故障預報、工礦在線檢測、自動運行的控制系統、顯示和傳輸系統等問題，逐步完善電氣自動化在煤礦生產中的應用。最后，電氣自動化在采煤機械中的應用可實現對采煤機械進行遠程監控，提高采煤時的安全性。工作人員通過遠程控制系統調整采煤設備運行參數，以適應采煤環境的需求，從而提高采煤效率。

5 結語

煤礦行業作為我國經濟發展的重要支柱產業，煤礦行業的發展對我國經濟發展有著根本的影響。我國煤礦要實現現代化煤礦建設目標，煤礦企業必須改造傳統采煤技術，重視電氣自動化技術在采煤系統中的應用，結合電氣自動化技術的優點，改變傳統電氣設備落后的局面，提高開采工作的安全性，提高開采工作的效率，鞏固我國經濟發展的基礎。

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作者簡介：徐剛（1987-），男，遼寧阜新人，中國神華能源股份有限公司神東分公司上灣煤礦助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責任編輯：陳 倩）