煤礦機電安全管理在煤礦生產中的應用

＊朱澤斌

（晉能控股煤業集團馬道頭煤業有限責任公司 山西 037003）

煤礦開采使用的機電設備主要涉及開采設備、通風設備、抽水設備、防護設備、運輸設備、瓦斯抽放設備、供電設備等。涉及種類多樣，且每種設備都會影響到煤礦的安全生產。這些設備都需要在良好的條件下正常運行，實際煤礦開采現場環境較為惡劣，如不能妥善管理所有的機電設備，容易導致部分設備因受潮、粉塵、坍塌等因素造成損壞或無法使用。

目前煤礦企業對所有機電設備的安全管理都存在一些問題，不能將礦區的所有機電設備進行實時管理，基本都是定期點檢，而且過程存在漏洞，不能完全掌握實際的設備狀態。在設備出現問題時，無法第一時間了解設備的故障信息，并且當設備狀態影響到安全生產時，無法及時將設備關閉。當前的管理模式存在很大的安全隱患。

通過對機電設備運行狀態的智能化管理，找出了當前管理模式的弊端，便于提出更好的研究方向，從根本上解決問題。

1.機電設備安全管理方法

(1)傳統的管理方法

目前大多數煤礦企業采取的機電設備管理方法過于傳統，僅限于：建立設備臺賬，定期查看設備運行情況，檢修設備，記錄設備維修保養信息。由于煤礦開采現場環境較為惡劣，容易導致部分設備因受潮、粉塵、坍塌等因素造成損壞或無法使用。僅靠維修人員周期性的檢測，不能實時掌握機電設備的運行狀態，無法遠程控制機電設備。

(2)建立新方法的思路

為了能夠徹底解決上述問題，采用更智能的安全管理方法：將機電設備運行和互聯網相結合。總體思路：通過一種安全管理系統對所有機電設備進行智能化管理。

系統組成結構如下：機電設備運行監測組件、控制單元組件、網絡通訊組件、云端服務器、執行與報警組件。

機電設備運行監測組件的作用是監測所有機電設備的運行情況。監測組件包含監測傳感器模塊，涉及多種傳感器，例如監控通風設備需要使用風速傳感器，監控抽水設備需要使用流量傳感器，監控供電設備需要使用電流、電壓傳感器等。

控制單元組件的作用是接收機電設備運行監測組件發送的監測信號，并與數據庫中設備運行正常時采集的各參數正常范圍進行比較，如各參數在正常數值范圍內，則表明機電設備運行正常，如某些參數超出正常數值范圍，控制單元會持續記錄單位時間內異常機電設備的運行數據，如單位時間內數據仍然處于異常狀態，控制單元發送信號至執行與報警組件，報警器響起，提醒維護人員出現異常的具體機電設備，便于進行檢修。同時系統控制單元組件判斷異常機電設備停止運行是否會影響礦井內人員生命狀態及其他設備狀態，如不影響，控制單元發送信號至執行組件，對異常機電設備進行關閉。

采用此種方法對機電設備進行管理，不僅可以實時監控各種機電設備運行的狀態，還可以在機電設備出現工作異常時進行報警提示。對于安放在礦井較遠位置且不影響其他設備及礦井環境的機電設備，系統會將其關閉，避免異常運行加劇設備的損壞。

機電安全管理系統結構示意如圖1所示。

圖1 機電安全管理系統結構示意圖

2.機電安全管理實施方案

(1)總體方案

機電安全管理實施主要采用機電安全管理系統。系統主要由機電設備運行監測組件、控制單元組件、網絡通訊組件、云端服務器、執行與報警組件構成。機電設備運行監測組件的作用是監測所有機電設備的運行情況。監測組件包含監測傳感器模塊，涉及多種傳感器，例如監控通風設備需要使用風速傳感器，監控抽水設備需要使用流量傳感器，監控供電設備需要使用電流、電壓傳感器等。控制單元組件的作用是接收機電設備運行監測組件發送的監測信號，并與數據庫中設備運行正常時采集的各參數正常范圍進行比較。執行與報警組件用于提醒維護人員出現異常的具體機電設備，便于進行檢修，同時對異常機電設備進行關閉。

(2)實施細則

進行機電設備安全管理時，需要將所有設備進行編號，不同類型的機電設備需要根據監測類型安裝不同的傳感器，安全管理系統在初次使用時，需要將所有設備進行檢查，確保所有設備運行正常，系統將采集所有設備正常運行的數據作為基礎數據。安全管理系統持續采集所有機電設備的運行參數。

如各參數在正常數值范圍內，則表明機電設備運行正常，如某些參數超出正常數值范圍，控制單元會持續記錄單位時間內異常機電設備的運行數據，如單位時間內數據仍然處于異常狀態，控制單元發送信號至執行與報警組件，報警器響起，提醒維護人員出現異常的具體機電設備，便于進行檢修。同時系統控制單元組件判斷異常機電設備停止運行是否會影響礦井內人員生命狀態及其他設備狀態，如不影響，控制單元發送信號至執行組件，對異常機電設備進行關閉。系統的管理流程示意圖如圖2所示。

圖2 系統的管理流程示意圖

3.機電安全管理方法實施效果

使用科學化的機電安全管理方法，采用智能化的機電安全管理系統，能夠避免煤礦企業對所有機電設備的安全管理存在的問題，能夠將礦區的所有機電設備進行實時管理，避免過程存在監管不到位的漏洞，能夠完全掌握實際的設備狀態。

對煤礦生產使用的機電設備進行管理時，對通風設備、供電設備、排水設備等各設備進行狀態監控，包括關鍵電路中的電流電壓等狀態，例如：通風設備中的電機控制電路出現了電壓低或電流異常情況，但此狀態不足以讓通風設備完全癱瘓，所以未觸發報警，但此問題會導致礦區內的通風量下降，長期將會導致礦區內的氧氣含量下降。對礦區內的工作人員產生健康損害。通風設備正常情況下運行時，其通風量與礦區內氧氣濃度，有害氣體濃度，控制電路的電流和電壓都相互關聯，系統檢測時會將這些數據都進行單位時間內對比，當發現控制電路的電流出現波動或異常趨勢，電壓呈現衰減趨勢，氧氣濃度和有害氣體濃度短時間內無明顯異常，但通風量相比正常情況有下降趨勢，此時系統將判定為異常狀態，通知維修人員進行檢修。

采用此種方法對機電設備進行管理，不僅可以實時監控各種機電設備運行的狀態，還可以在機電設備出現工作異常時進行報警提示。對于安放在礦井較遠位置且不影響其他設備及礦井環境的機電設備，系統會將其關閉，避免異常運行加劇設備的損壞。

以設備檢修為例，使用新方式之前，礦用生產的設備都會定期進行設備檢修，檢修時需要停止作業，會耽誤礦區的開采工作，當采用新方法時，對設備狀態進行實時監控，不需要花大量的時間專門去對所有設備進行維修排查。檢修次數和時間的關系如圖3所示。

圖3 檢修次數和時間間隔的關系

4.結語

目前煤礦企業對所有機電設備的安全管理都存在一些問題，不能將礦區的所有機電設備進行實時管理，基本都是定期點檢，而且過程存在漏洞，不能完全掌握實際的設備狀態。在設備出現問題時，無法第一時間了解設備的故障信息，并且當設備狀態影響到安全生產時，無法及時將設備關閉。當前的管理模式存在很大的安全隱患。幫助煤礦企業提升機電設備的管理能力，避免由于煤礦開采現場環境較為惡劣，導致部分設備因受潮、粉塵、坍塌等因素造成損壞或無法使用。

采用更智能的安全管理方法，將機電設備運行和互聯網相結合。通過一種安全管理系統對所有機電設備進行智能化管理。利用機電設備運行監測組件、控制單元組件、網絡通訊組件、云端服務器、執行與報警組件形成一套完整的智能化管理系統。應用此種科學化的機電安全管理方法，不僅可以實時監控各種機電設備運行的狀態，還可以在機電設備出現工作異常時進行報警提示。