煤礦機電自動化控制技術(shù)的優(yōu)勢及應用分析

◎王慧洲

引言

為了提高煤礦開采效率，近年來煤礦企業(yè)逐漸將大型機械設(shè)備應用于礦井開采工作中。由于各類機械設(shè)備的使用方法和維修保養(yǎng)方法不盡相同，所以需要專業(yè)的管理人員根據(jù)不同設(shè)備采取相應的管理工作，如若設(shè)備管理不當那極有可能埋下安全隱患，引發(fā)安全事故。因此，在煤炭開采過程中，煤礦企業(yè)應重視機電設(shè)備管理的標準化建設(shè)工作，完善事故預防管理措施，同時制定嚴格的事故預防管理制度，以此降低煤礦事故的發(fā)生，確保開采工作安全進行。

一、機電自動化技術(shù)概述

所謂機電自動化技術(shù)是在傳統(tǒng)機械科學技術(shù)的基礎(chǔ)上，但由于電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速進展，使得機械自動化技術(shù)的實際應用范圍還涉及機械技術(shù)、信息技術(shù)、電子接口技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)。同時，還引入了操作技術(shù)。自動化和電子化能夠極大地提高企業(yè)的經(jīng)營管理水平。而煤炭行業(yè)又是勞動強度和危險性都相對較大的行業(yè)。把智能化信息技術(shù)運用于企業(yè)生產(chǎn)和管理工作流程中，就能夠減輕企業(yè)人員的工作勞動強度，有效保護職工的生命、健康和安全，從而推動了企業(yè)的發(fā)展煤礦公司也朝著現(xiàn)代化方向發(fā)展。

二、煤礦機電自動化控制技術(shù)的優(yōu)勢

1.提升工作安全性。

井下采掘深度的加大使得煤礦開采所面臨的環(huán)境更為惡劣，同時采掘條件的未知性也帶來了一系列的安全隱患，引發(fā)安全事故，例如瓦斯爆炸、頂板塌方等，其危險系數(shù)極高，并且這些事故都是突發(fā)性的，無任何預兆，給煤礦企業(yè)的經(jīng)濟利益和工作人員的生命安全造成了較大的損害。再加上井下工作人員大多數(shù)不具備完備的專業(yè)知識儲備，無法對突發(fā)情況進行預判及處理，使得事故出現(xiàn)的概率增大。因此，應當以安全為前提開展生產(chǎn)工作，應用自動化控制技術(shù)實現(xiàn)對機電設(shè)備的遠程操控，減少人力的參與，盡可能地保證開采過程中不對工作人員造成傷害。此外，自動化控制技術(shù)引入之后，煤礦的生產(chǎn)效率相比于純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)提高了許多，而且計算機技術(shù)的控制算法可以對一些參數(shù)進行實時監(jiān)控并進行預警，在很大程度上降低風險發(fā)生的概率。

2.完善煤礦機電運輸信息系統(tǒng)。

為提升煤炭的總體利用效益，煤炭公司必須不斷完善礦井內(nèi)機電交通運輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并把智能化信息技術(shù)運用于信息系統(tǒng)之中。它不但能夠按照需求分析礦井內(nèi)機電交通運輸系統(tǒng)的復雜性，還能夠即時收集運輸設(shè)備的信號，從而真正完成對機電交通運輸系統(tǒng)的閉環(huán)控制，為機電交通運輸系統(tǒng)的科學管理創(chuàng)造了條件。完善煤礦機電運輸信息系統(tǒng)，不僅可以實現(xiàn)裝載機的自動化控制，同時還可以用機電運輸信息系統(tǒng)的控制分析模塊，實現(xiàn)精準高效的系統(tǒng)分析與維護，但是僅限于機電運輸裝置的數(shù)字化維度進行分析。

3.提高煤礦生產(chǎn)水平。

煤炭這一行業(yè)畢竟還是以盈利為目的的，企業(yè)更加注重低成本、高收益，而機電自動化控制技術(shù)在引入之后，可以將所有設(shè)備都控制在一個局域網(wǎng)內(nèi)來統(tǒng)一管理，并且所有設(shè)備的運行狀態(tài)都可以實時在顯示屏上顯示出來，這樣可以根據(jù)開采的具體進程進行設(shè)備參數(shù)的調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)生產(chǎn)效率最大化。盡管煤礦開采工作是在地下封閉空間內(nèi)進行，常年信號不佳，但由于采用了自動化控制技術(shù)中的屏蔽和抗壓工作模式，設(shè)備能夠克服環(huán)境所帶來的不利條件處于正常運行的狀態(tài)。此外，機電自動化控制技術(shù)還能夠及時地對危險情況進行預警和處理，保證了事故發(fā)生之后人員逃生與救援工作的順利進行，在減少成本投入的基礎(chǔ)上，大大地提升了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。

三、煤礦機電維修管理中存在的問題

1.日常維護不到位并缺乏檢修重視度。

部分煤礦企業(yè)在日常生產(chǎn)中，缺乏對煤礦機電設(shè)備的維修管理，從領(lǐng)導層到基層人員沒有足夠的維護意識，導致機電設(shè)備檢修工作難以落實到位。當生產(chǎn)運行中發(fā)生設(shè)備故障后在進行檢修，通常會給生產(chǎn)帶來影響，也會使設(shè)備的壽命縮短，不利于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)，同時也增加了煤礦企業(yè)的設(shè)備購買成本。

2.機械構(gòu)件。

按照機械種類不同對故障分類，機械構(gòu)件故障主要表現(xiàn)為：礦車設(shè)備故障，舉升、驅(qū)動構(gòu)件運行動力不足；挖掘機發(fā)動機運行、設(shè)備牽引力、提升能力、牽引能力不足等故障；輸送設(shè)備故障，發(fā)動機無法啟動、輸送速度緩慢等。對于電力電機系統(tǒng)和整體設(shè)備故障的處理，主要是對設(shè)備線路和構(gòu)成元件檢查，及時更換老化、損壞的線路、元件，并檢查線路連接情況，避免出現(xiàn)接觸不良而產(chǎn)生電弧對設(shè)備造成進一步的損壞。另外，任何機械構(gòu)件出現(xiàn)故障的主要原因，是設(shè)備長期投入使用，在運行過程中會出現(xiàn)不同程度的磨損、腐蝕、老化情況，對設(shè)備整體性能產(chǎn)生影響，整體表現(xiàn)為排氣過熱、分成變化、設(shè)備振動異常、發(fā)聲異常、電壓、電壓異常、磨損殘留等。例如，本企業(yè)在設(shè)備使用后期，因為設(shè)備長期處于高負荷狀態(tài)下運行，設(shè)備零件出現(xiàn)不同程度的腐蝕、老化、磨損情況，故障率逐漸升高，液壓馬達、空壓機、壓油缸等大型配件部件出現(xiàn)不同程度的磨損情況，維護保養(yǎng)較為困難，對于相關(guān)故障的處理多采用新型設(shè)備引進方式，并在使用過程中加強設(shè)備管理。

3.缺乏對機電設(shè)備的防護。

由于煤礦開采的環(huán)境比較惡劣，較高的濕度以及大量的粉塵，對機電設(shè)備的影響比較嚴重，因此在這種惡劣環(huán)境下，煤礦機電設(shè)備如果沒有做到相應的防護工作，就會造成設(shè)備的損壞。同時，相關(guān)工作人員在機電設(shè)備運行中，由于工作意識不夠等原因，也很容易導致機電設(shè)備發(fā)生故障。

四、煤礦機電自動化控制技術(shù)的具體應用

1.在煤礦采掘設(shè)備中的應用。

自動化控制技術(shù)的應用能夠使煤礦井下開采過程中設(shè)備最大化發(fā)揮作用。對于采煤機，自動化控制技術(shù)的應用可以精準計算截割路徑、截割機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，實施自動調(diào)控。借助計算機技術(shù)對采掘設(shè)備進行統(tǒng)一的管理與控制，系統(tǒng)可以自動記錄整理所采集的數(shù)據(jù)，并根據(jù)煤壁狀況對參數(shù)進行智能調(diào)整，使得采煤效率大大提升。有一部分煤礦開采中經(jīng)常會用到空壓機這一設(shè)備，若人員操作不到位，則會導致空壓機排氣量驟增，存在一定的安全隱患。但是在結(jié)合自動化控制技術(shù)之后，不僅能夠?qū)ε艢饬窟M行準確控制，還能夠在一定程度上降低能耗，對煤礦開采作業(yè)起到了積極的作用。煤礦井下的環(huán)境較為惡劣，自動化控制技術(shù)的廣泛應用使得人工并不用進入危險度極高的環(huán)境內(nèi)作業(yè)，并且還能夠以最快速度對數(shù)據(jù)進行收集、傳輸，使得技術(shù)人員能夠?qū)ΜF(xiàn)場狀況進行實時評估。

2.礦井井下傳送帶中的應用。

在煤礦企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，井下傳送帶作為運輸中的一個關(guān)鍵性設(shè)備，必須保證能夠連續(xù)地進行作業(yè)，而傳統(tǒng)的礦井井下傳送帶已經(jīng)無法滿足目前對于生產(chǎn)運輸?shù)男枨螅\輸量較低，安全性也有待提高，在使用了國內(nèi)自主研發(fā)的運輸設(shè)備后，極大地改善了這一現(xiàn)狀。新型的帶式運輸機主要運用了機電一體化設(shè)備以及CST 可控軟件，確保煤礦生產(chǎn)運輸?shù)倪B續(xù)性。在新型的帶式運輸機中更加智能化，最大程度地減少設(shè)運輸?shù)腻e誤率。但是在現(xiàn)階段煤礦機電自動化集控在礦井井下傳送帶中的應用，仍然存在著一些問題亟待解決，其中最為突出的問題就是礦井傳送帶中間的驅(qū)動點穩(wěn)定性較差，這就為礦井工作增加了運行的隱患。

3.在煤礦儲運設(shè)備中的應用。

煤炭資源在采出之后需要借助一系列的運輸設(shè)備儲運到地上，在此過程中應用最多的就是皮帶輸送機，因此該設(shè)備長期處于工作狀態(tài)，這也就促進了機電一體化自動控制技術(shù)的應用，例如變頻調(diào)速、電機控制等。當系統(tǒng)啟動之后，PLC 處于初始化階段，在這一階段，系統(tǒng)會對設(shè)備進行自動檢修。系統(tǒng)運行后，可以及時采集數(shù)據(jù)，并根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)對皮帶軸的轉(zhuǎn)速進行精準調(diào)控，在節(jié)約成本的同時避免了皮帶輸送機負載量大、長期工作的不利情況。相比于人工作業(yè)，系統(tǒng)能夠更加精準地對設(shè)備進行控制，大大提升了煤礦生產(chǎn)效率。

4.供電系統(tǒng)自動化建設(shè)。

供電系統(tǒng)作為煤礦建設(shè)的重要組成部分，其自動化建設(shè)不僅能有效提高煤礦的開采效率，而且能真正實現(xiàn)自動化供電。目前，在我國許多煤礦企業(yè)的開采工作中，礦山設(shè)備是電力驅(qū)動的設(shè)備，運輸和采礦需要實時供電，如果沒有供電，采礦系統(tǒng)就會癱瘓。在自動供電系統(tǒng)的建設(shè)過程中，利用專用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進行電力監(jiān)控系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、無人值守變電站自動供電，同時避免了人工操作、及時分配等一系列問題，提高了供電效率。

5.礦井監(jiān)控中的應用。

國內(nèi)礦井監(jiān)控工作起步較晚，缺乏相關(guān)的理論技術(shù)，過去大多采用國外進口的監(jiān)控設(shè)備。由于煤礦生產(chǎn)工作本身具有較高的風險，所以必須增強對礦井的監(jiān)控強度，如果在煤礦生產(chǎn)工作中發(fā)生意外的事故，相關(guān)監(jiān)控的管理人員應及時地對情況進行全面了解后上報，積極地采取相應的應對措施，最大程度地確保礦井下工作人員的生命安全。將煤礦機電自動化集控技術(shù)應用到礦井監(jiān)控管理工作中，能夠通過自動化的處理，有效改善煤礦企業(yè)對礦井監(jiān)控工作的質(zhì)量水平。在過去，煤礦企業(yè)普遍對于礦井監(jiān)控工作的管理力度較低，在機械設(shè)備、技術(shù)以及工作經(jīng)驗等方面都存在著一些不足，與國外的一些發(fā)達國家相比，并未建立完善的自動化體系，因此煤礦企業(yè)的實際生產(chǎn)效率得不到有效的提升。近些年來，通過應用煤礦機電自動化集控技術(shù)，讓企業(yè)在監(jiān)控工作體系上得到了完善，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的礦井監(jiān)控。除此之外，在礦井監(jiān)控中通過應用煤礦機電自動化集控技術(shù)還能夠精確地了解礦井中瓦斯的含量，并針對實際情況采取相應的防范措施，提高礦井施工的安全性。

五、煤礦機電自動化控制技術(shù)優(yōu)化措施

1.建立完善的煤礦機電管理制度。

為了有效管理煤礦機電設(shè)備的正常運行，煤礦企業(yè)的相關(guān)部門應先建立完善的機電設(shè)備管理制度，根據(jù)不同設(shè)備制定針對性的管理方案，保證機電管理工作的全面化開展。在制定機電設(shè)備安全管理制度時，相關(guān)人員應針對煤礦掘進的不同階段制定相對應的機電管理制度，確保機電管理制度有效貫穿至煤礦開采全過程中，以此降低機電在各階段出現(xiàn)故障的概率。另外，管理人員在落實管理責任的過程中，對違反機電管理制度的行為應及時制止并加以警告，必要時可依照機電管理制度做出相應處罰，以此杜絕不良行為再次出現(xiàn)。除此之外，在制定機電管理制度的同時，還應完善機電運行過程中的突發(fā)事件應急預案，一則為了減少安全隱患的存在，二則有利于工作人員在遇到緊急安全事故時，能及時采取有效措施加以應對處理，在一定程度上可減少人員傷亡。

2.積極優(yōu)化機電設(shè)備并應用新技術(shù)。

加強對煤礦企業(yè)機電設(shè)備的維修力度，能夠更好地優(yōu)化這些機電設(shè)備，使機械設(shè)備的工作效率得到提高。優(yōu)化機電設(shè)備時，需要對設(shè)備故障率最高的部位及時進行優(yōu)化與改造，保證機電設(shè)備實現(xiàn)高效運行，對那些比較核心的設(shè)備及時了解并予以優(yōu)化調(diào)整，必要時增加安全裝置。另外，只有積極更新并改造機電設(shè)備，才能使設(shè)備的運行穩(wěn)定性和技術(shù)先進性得到提升，有利于更好地實現(xiàn)煤礦機電設(shè)備的零缺陷管理。

3.加強煤礦機電信息化建設(shè)。

利用信息化技術(shù)加強煤礦機電的安全管理是有效保證機電安全運行的重要手段。加強煤礦機電的信息化建設(shè)能完成各機電設(shè)備間的信息傳輸，將煤礦掘進各階段所用機電設(shè)備的基本信息如：具體參數(shù)、使用年限以及維修記錄等錄入至計算機軟件的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，當工作人員操作機電設(shè)備前，便可調(diào)出相關(guān)數(shù)據(jù)以作了解。當機電突發(fā)故障時，也可根據(jù)數(shù)據(jù)參數(shù)進行處理，能大幅度提高機電設(shè)備的管理效率。另外，還可將設(shè)備傳感器安裝至機電設(shè)備上，以便操作人員能實時了解機電設(shè)備的運行狀態(tài)，一旦在運行過程中發(fā)現(xiàn)異常，操作人員便可立即停止工作，有利于操作人員快速發(fā)現(xiàn)故障原因，不但提高了機電設(shè)備的安全性，還能有效避免安全事故的發(fā)生。

4.提升相關(guān)人員的綜合素質(zhì)。

煤礦企業(yè)在生產(chǎn)中應該重視對員工的管理與培訓，良好的培訓模式，可以提高維修人員的維修水平，并使維修人員的綜合素質(zhì)得到提高。煤礦企業(yè)定期邀請專家開展培訓，對提升維修人員的工作水平有著良好的效果，有利于及時發(fā)現(xiàn)機電設(shè)備的故障并作出針對性的維修和保養(yǎng)措施。還應該建立懲獎機制，對于工作中表現(xiàn)優(yōu)秀的人員，給予物質(zhì)獎勵和精神獎勵，對不遵守規(guī)章制度的人員進行批評，使其改變工作態(tài)度，對保障煤礦企業(yè)的生產(chǎn)具有重要的意義。

5.完善設(shè)備狀態(tài)的管理制度。

設(shè)備的狀態(tài)管理具體包括對設(shè)備的檢測和對設(shè)備技術(shù)兩方面的管理工作，設(shè)備檢測氛圍在線自動檢測和離線檢測，設(shè)備技術(shù)管理通過檢驗設(shè)備運行參數(shù)是否正確，能夠?qū)υO(shè)備整體的運行情況進行跟蹤，有效地監(jiān)督設(shè)備的動態(tài)情況，從而實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的有效管理。

6.煤礦提升機的自動化技術(shù)應用。

煤礦提升機是在煤礦開采過程中，通過提升物料、人員和設(shè)備，即通過提升容器將煤礦井下運輸?shù)矫旱V井下的作業(yè)機械。煤礦提升機可以實現(xiàn)自動傳感、信息傳輸和信號實時控制。目前，一些高科技的煤礦提升機已經(jīng)完全實現(xiàn)了控制數(shù)字化。在實施過程中，運營商只需使系統(tǒng)適應其需求，以便設(shè)備更好地滿足實際需求。

結(jié)束語

綜上所述，煤炭資源的開采對中國的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，盡管現(xiàn)如今新能源不斷崛起，但傳統(tǒng)能源的地位仍然不可替代。近幾年來高新技術(shù)飛速發(fā)展，且廣泛應用于中國煤礦開采中，使得中國煤礦的生產(chǎn)效率大大提升，人力成本降低，但井下設(shè)備由于長期處于較為惡劣的環(huán)境下，極易出現(xiàn)腐蝕、老化等問題，性能受到影響。因此，應當有效應用自動化控制技術(shù)，對設(shè)備進行實時監(jiān)控與維修，從而提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益，保障工作人員的生命安全。