機電一體化技術與我國刮板輸送機制造業水平的探討

張建明

（山西焦煤西山煤電集團公司西曲礦選煤廠，山西　古交　030200）

引言

隨著我國煤礦行業發展規模的不斷擴大以及自動化采煤水平的提升，當前自動化采煤已經逐步成為我國乃至全球煤礦采掘行業的發展趨勢與發展方向。工作面刮板輸送機作為綜采設備的關鍵組成部分，制造水平在很大程度上決定著行業發展穩定性以及經濟效益等方面的內容，當前我國刮板輸送機的裝機功率不斷提升，已經超過3X800 kW以上，逐漸接近發達國家的制造水平，其發展過程中機電一體化技術具有十分重要的影響。

1　刮板輸送機制造業的發展現狀與趨勢

刮板輸送機屬于綜采設備的重要組成部分，其通過融合傳感器技術與計算機和自動控制技術實現機電一體化技術的應用與發展，通過機械的自動化處理將煤礦工人從繁重的勞動中解放出來，同時還大大增強了生產效率與生產穩定性，對于實現煤礦的綜合開采效率提升、促進行業發展都具有一定的幫助。當前我國的刮板輸送機制造業的發展水平與發達國家依然存在一定差距，特別是在生產效率方面具有一定的技術差別，但是由于我國十分重視刮板輸送機的安全管理，實際安全事故發生率已經逐步控制在3%以內，實現了安全可靠的發展需要[1]。

隨著科學技術的不斷發展以及機電一體化應用水平的不斷完善，未來刮板輸送機的發展趨勢一定是向著全自動化與智能化的方向靠攏，通過融入CTS可控驅動裝置來實現自動軟啟動以及使用ACTS自動調鏈裝置來進行隨動鏈條收緊，這樣一來不但可以提升刮板輸送機運行的效率與穩定性，還可以降低故障發生幾率，同時對工況進行監測和反饋，降低生產安全風險與隱患。

2　我國刮板輸送機制造業存在的問題

2.1　陳舊設備的更換問題

我國刮板輸送機制造業的發展起步時間較晚，正式開始生產的刮板輸送機來源于20世紀70年代左右，當時由于生產力水平低以及科學理論指導相對匱乏，生產出的一大批具有安全生產隱患以及生產力較為低下的設備，后來隨著科學技術的發展以及外來技術的不斷影響，當前盡管刮板運輸機的運行穩定性與安全性已經取得了明顯的提升，但是一些煤礦為了縮減成本，降低資金投入，依然在使用一些較為陳舊的設備，不但消耗資源同時還存在著一定的生產隱患，不利于我國煤礦行業的可持續發展，如何處理這些陳舊設備，提升企業的綜合競爭力也成為當前切實需要考慮的問題[2]。

2.2　自動化與智能化建設不足

在CST軟啟動系統的設計與應用上，德國DBT公司早年研發成功的設備就已經具有優良的運轉性能，通過行星減速器以及摩擦離合器的應用在加上電液自動控制系統的影響，不但可以對設備進行軟啟動，還可以對內部裝置形成良好的過載保護，從而防止鏈條被卡主時燒毀電機。而我國在這方面的研發成果幾乎處于空白狀態，曾經也有公司對這種技術進行過研發，但是基本都以失敗告終，至今沒有與之對應的軟啟動系統。

美國JOY公司也曾經在自動調鏈裝置的研發中取得了技術突破，通過自動測量和識別鏈條的張力與運轉狀態進行傳感器的準確控制，實現了隨動預收緊的效果。我國對這項技術當前已經著手在研究，一些公司也取得了一定的研究進展，但是由于機電一體化的理論體系建設薄弱，這對于我國實現煤礦行業的全面智能化與自動化帶來不利影響。

3　機電一體化技術對提升我國刮板輸送機制造水平的重要性

就當前我國刮板輸送機的制造業發展現狀來看，整體發展水平低、不平衡以及缺乏設計創新性是其主要存在的問題。為了進一步提升刮板輸送機的制造水平，提升我國工作面刮板輸送機的運行穩定性與工作安全性，就必須要繼續發展機電一體化技術，特別是高精尖領域的機電一體化技術，實現計算機、信息處理以及傳感自動化技術的綜合運用，通過融入信息化以及智能化的內容，提升刮板輸送機的自我調節能力。

1）自動調鏈與軟啟動。由于隨著時代的不斷進步與發展，當前我國煤礦企業都在加快建設集約化生產與規模化生產，通過產業內部結構改革與外部整合等方式集中主要生產力，提升生產效率，優化內部生產結構。企業在提升生產效率的同時還可以對生產成本進行有效控制，而相應的刮板運輸機也向著大功率、長距離以及自動化的方向發展，隨著輸送能力的增加，刮板運輸機還需要更高的驅動能力以及自動控制水平，這時就需要加入自動調鏈系統與可控制的軟啟動技術，這兩種技術的應用主要是通過改善刮板輸送機的運行穩定性實現主電機空載的啟動效率以及在負載情況下的啟動可靠性來實現提升刮板輸送機的整體運行壽命[3]。另外，自動調鏈裝置最大的優勢就是可以實現隨動調節刮板鏈條的松緊，不會由于松緊度調節不合理或者運行過程中應力集中出現鏈條崩斷的情況，不僅可以延長鏈條的壽命周期，降低更換時間，而且可以提升企業綜合經濟效益。

2）刮板輸送機的自動工況檢測與技術診斷。刮板輸送機的自動工況檢測系統與故障技術診斷系統的建立對于完善刮板輸送機的流程優化，降低故障發生概率與安全風險，提升綜合經濟效益都具有一定的幫助。其應用過程中主要依靠融合傳感器技術與自動化控制技術來實現對信息的捕捉和收集，然后通過計算機進行集中運行和處理，對于故障進行報警或直接進行排除，這樣可以大大降低從業人員的勞動強度與工作人數，提升工作效率，通過對刮板輸送機的隨動監控還可以對電氣控制系統和驅動系統進行隨時故障識別與診斷，從而實現更高水平的智能化與信息化。

3）綜合自動化技術的應用。刮板輸送機未來的發展趨于智能化與自動化，作為綜合自動化技術的應用，必須要結合網絡技術與計算機的內部控制技術實現整個綜采工作面設備的遠程控制，這樣一來甚至可以做到零人工生產，大大提升了綜采設備的運行性能，降低了人工生產過程中操作失誤以及工作疲勞所帶來的生產風險與安全風險，同時還可以通過協調各部分設備之間的工作關系來實現工作面的自動化生產，為企業獲得良好的經濟效益以及品牌信譽，促進行業的可持續發展[4]。

4　結語

機電一體化技術作為融合微電子、計算機以及傳感器和自動控制等不同領域的綜合性學科，其不斷發展與突破為實現我國的現代化以及工業化都具有舉足輕重的作用。隨著機電一體化技術的迅猛發展，當前其應用范圍也在不斷擴大，對于刮板輸送機的制造業水平而言，不但可以提升制造的質量控制精度以及效率，而且可以延長產品壽命，降低整體成本，為真正實現我國煤礦事業的全面可持續發展奠定基礎和保障。

[1]劉波，柴光遠，孫國莉.用機電一體化技術提高我國刮板輸送機制造業水平[J].起重運輸機械，2003（12）：8-10.

[2]胡登高.刮板輸送機力學系統分析及實驗研究[D].北京：中國礦業大學，2016.

[3]高波豐.煤機裝備制造業可靠性工程與質量管理平臺建設[D].太原：太原理工大學，2016.

[4]周洋.淺談我國機械自動化技術技術應用現狀與發展趨勢[J].企業導報，2011（11）：277.