機電一體化技術在煤炭生產過程中的應用分析

趙鵬舉

摘 要：本文闡述了煤炭企業機電一體化技術的應用現狀，指出了機電一體化技術的含義及重要性，并從煤礦井下多個生產環節分析機電一體化技術的實際應用情況，為煤炭機電一體化在煤炭企業生產中發揮更大的應用價值提供參考。

關鍵詞：機電一體化技術；煤炭企業；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.069

0 引言

隨著科技的進步，煤炭生產向著自動化、智能化、系統化方向進展，機電一體化技術在煤炭生產中的應用有利于提高煤炭企業生產效率，降低安全事故率，為煤炭企業帶來經濟效益。但國內機電一體化技術起步較晚，新設備、新技術的研發條件、研發經費、技術引進等方面存在諸多不足。井下配套生產設備抗干擾能力及地質適應性等方面需要不斷完善。因此，通過結合國外先進技術及加強自主研發力度，有助于機電一體化技術與煤炭企業生產各個環節更充分的融合，為煤炭企業帶來更多的經濟效益。

1 煤礦采用機電一體化技術的意義

機電一體化技術融合了機械技術與電子技術，正向“光機電一體化技術”方向發展。機電一體化技術在煤炭生產中的應用主要包括：挖掘、采集、運輸、提升及監管等環節，常使用的硬件設備有采煤機械、電動裝置、傳輸裝置、提升裝置等裝置及其配套軟件系統。煤礦機電一體化有利于煤礦企業實現安全高效生產，節能降耗，主要表現在如下方面。

（1）降低勞動強度。機電一體化技術在煤礦生產中的應用，采用先進的自動化設備代替人工在惡劣的工況下從事生產活動，徹底改變了傳統的依靠人工的生產模式。大幅度降低了工作人員的勞動強度，有效的提高了煤炭產量、質量及生產效率。

（2）保證安全生產。在煤炭生產過程中 ，工況條件比較為惡劣，井下煤塵、潮濕、高溫、落煤等因素極大的威脅工作人員的健康及人身安全。機電一體化技術的應用使煤炭生產過程中采掘、輸送及提升等生產環節實現了機械化作業。目前采掘設備可實現人機分離，極大的提高了煤礦的生產安全。安全生產有利于提高煤炭企業的經濟效益。

2 機電一體化技術在煤炭生產中的應用

（1）在采煤過程中的應用。目前，采煤機是煤礦井下生產中綜采成套裝備之一，屬于綜采面機、電、液一體化核心設備。采煤機的應用大大降低了勞動強度、提高了生產的安全性，提高煤炭產量及采煤質量。其中滾筒式采煤機廣泛應用在煤礦綜采面，按牽引控制方式可分為機械牽式、液壓牽式和電牽引式。電牽引采煤機牽引力大、可靠性高、性能穩定、操作簡單、方便后期維護，適應各種地質條件，容易實現微機自動控制。

采煤機的類型及對應的型號要適合工作面的工況條件才能發揮出其性能優勢，選用采煤機時主要考慮煤層的堅硬程度、煤層厚度、頂板性質、底板性質及煤層傾角等因素。選用生產率、采煤高度、截深、截隔速度、牽引速度、牽引力及裝機功率等性能參數都匹配的采煤機。同時注意采煤機與液壓支架及刮板機的配套關系。

（2）在安全監控系統中的應用。隨著數字信號處理技術、半導體照明技術及光通信技術的不斷發展。出現了許多針對礦井下復雜電磁環境的安全監控系統。如KIJ95、KJF2000、KJ4 等監控系統。其中，最具代表性的是KJF2000監控系統。系統框圖如圖1所示，KJF2000監控系統由硬件與軟件兩部分組成。硬件系統利用溫度、壓力、氣體、風速及氮氧化物等傳感器，將采集的瓦斯氣體含量、一氧化碳濃度、進風和回風風速、環境溫度及檢測設備溫度等數據傳輸給監管中心，通過對檢測值與標準值的比對，發現異常值時啟動報警裝置，便于預防安全事故的發生。同時，為便于局域網及遠程數據終端與中心站的實時通信，該系統采用 TCP / IP 網絡協議。可實時進行曲線查詢、數據查詢、斷點查詢及預警查詢，監控數據也可按不同類型設定存儲時間。另外，監控系統利用Maplnfo地理信息系統軟件實現監控圖像顯示功能，監控數據可視化、采集信息地圖化。

（3）在煤炭運輸過程中的應用。1）在輸送設備中的應用。帶式輸送結構簡單，性能穩定，便于維護，可實現長距離、大運量連續運輸物料，目前在煤炭生產中屬于重要的運輸設備。普通帶式輸送機可實現傾角小于20°的煤炭運輸，花紋帶帶式輸送機及深槽帶式輸送機可使用于30°～60°傾角運輸。波紋擋邊輸送機及口袋式時帶式輸送機可實現垂直提升。輸送機的軟啟動裝置目前有CST可控性軟啟動裝置及變頻啟動裝置。軟啟動裝置控制帶式輸送機啟動平滑、運行平穩。2）在提升設備中的應用。礦井提升機是煤炭生產中常用的提升設備，實現煤炭從井下運輸到地面。隨著機電一體化技術在煤炭生產中的不斷融入需要，提升機的提升量大、安全性能高、運行效率都有了顯著提高。變頻調速技術也引入到提升機的調速系統，相比串電阻調速系統，零件配置少、電氣安裝簡潔，調速精確、速度切換更靈活、諧波污染小，效率更高。

3 結論

機電一體化技術的在煤炭生產環節中的應用，極大的提高了煤炭企業生產效率及安全性能。隨著煤炭開采難度的增大，機電一體化設備及各種控制系統需要不斷的完善。才能更好的適應煤炭生產的需要。

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