自動化技術(shù)在礦山機電控制中的應用研究

＊趙 劍

（陽煤開元礦調(diào)度信息中心 山西 045400）

引言

在礦山機電設備控制中合理運用自動化技術(shù)，是時代發(fā)展與科技進步所帶來的結(jié)果，同時也是礦產(chǎn)開采行業(yè)尋求發(fā)展的必然趨勢。通過先進的技術(shù)支持，不僅可以使礦產(chǎn)開采的質(zhì)量和效率獲得進一步的提升，而且還能夠有效降低礦產(chǎn)開采環(huán)節(jié)中的危險性。因此，為了獲得更加穩(wěn)定的發(fā)展，礦山開采行業(yè)就必須借助自動化技術(shù)的優(yōu)勢來改善和優(yōu)化傳統(tǒng)開采模式中的不足之處，為該行業(yè)的健康發(fā)展夯實根基。

1.傳統(tǒng)礦產(chǎn)開采模式的基本概況分析

礦山開采及生產(chǎn)環(huán)節(jié)相較其他領域而言有著許多不同之處，比如說煤礦的開采環(huán)境非常艱苦，井下的工作環(huán)境存在較多的不穩(wěn)定因素，增加了其開采的危險性，尤其是礦井中的毒氣問題，假如不予以重視，極有可能會在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)氣體爆炸或者工作人員中毒等情況，進而影響到煤礦資源開采工作的順利實施，同時也會給開采工作造成相應的經(jīng)濟損失。傳統(tǒng)礦產(chǎn)開采模式主要依靠人工操作進行，這種模式中存在一定的缺陷和不足，比如對礦山機電運行程度的控制問題以及各種機電設備操作方式的差異性問題，假如操作人員不具備較高的專業(yè)能力，則極有可能會增加人工失誤情況的發(fā)生，從而影響到機電設備運行的穩(wěn)定性和安全性，使開采成本無端增加，進而影響到整體的經(jīng)濟效益。隨著科技水平的日益發(fā)展，將自動化技術(shù)合理運用于礦山機電控制之中，能夠?qū)崿F(xiàn)機電設備中各類型控制模塊的多元化組合，并且還可以進一步優(yōu)化控制模塊編程系統(tǒng)，使自動化的控制效果得到進一步的提升，這樣做可以有效縮減生產(chǎn)的工作量，同時還可以結(jié)合礦山機電現(xiàn)場的實際情況作出合理調(diào)整。

2.自動化控制的必要性及優(yōu)勢

(1)必要性

現(xiàn)階段，隨著資源需求的不斷增加，礦山生產(chǎn)的機械設備也必須不斷進步。在此基礎上，合理優(yōu)化和升級采礦工藝，主要體現(xiàn)在提高礦山機電設備的數(shù)量和性能上。自動控制技術(shù)可以實現(xiàn)設備的無人操作，整個設備的操作更容易，所需人數(shù)相對較少，有效降低了生產(chǎn)過程中的投入成本。同時，自動化技術(shù)也可以有效地提高礦山生產(chǎn)的安全性。由于參與生產(chǎn)系統(tǒng)的人員較少，可以防止事故發(fā)生，減少人員傷害，提高整個礦山生產(chǎn)的安全系數(shù)。

(2)優(yōu)勢

由于該礦的作業(yè)過程大部分在地下完成，該礦的實際地下環(huán)境相對復雜，有時溫度較高，礦體開采過程中釋放出有毒有害氣體，可能對工人的健康構(gòu)成一定威脅。同時，機電設備的操作過程相對復雜，有許多連接和不同技術(shù)的組合。在傳統(tǒng)的控制模式下，機電設備的安全性能低，手動操作成本高，能耗大。在此基礎上，自動化技術(shù)對提高機電設備的整體能力起著重要作用。機電設備的控制過程一般包括對不同類型模塊的控制，自動化可以實現(xiàn)不同模塊之間的靈活組合，保證每個模塊都有其相應的實用性和延展性，相應的編程程序更清晰。自動控制技術(shù)在實際生產(chǎn)過程中可操作性強，使用過程相對方便。通過流程圖可以實現(xiàn)其整個操作過程，操作過程中對人員的需求較低。為了適應復雜的井下生產(chǎn)環(huán)境，有必要借助自動化技術(shù)實現(xiàn)對井下機電設備的控制。同時，為避免干擾設備上的外部環(huán)境，PLC應包括穩(wěn)壓模塊和屏蔽模塊。

3.在礦山機電控制中應用自動化技術(shù)的積極意義分析

結(jié)合礦山開采各個環(huán)節(jié)來看，機電設備在其中發(fā)揮著非常重要的作用，它的運行效率和控制性的優(yōu)良直接關乎著礦產(chǎn)資源的開采效果和質(zhì)量。但是，通過上面論述不難了解到，傳統(tǒng)礦山機電設備主要是依靠人工操作，這種模式使礦產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本無法得到有效縮減，對企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益有著非常不利的影響。因此，伴隨時代的發(fā)展和進步，運用自動化技術(shù)來改善傳統(tǒng)礦山開采模式中的缺陷和不足是勢在必行的。

針對礦山機電控制中自動化技術(shù)的應用優(yōu)勢而言，我們可以結(jié)合以下兩點進行分析：

其一，使礦產(chǎn)開采的質(zhì)量和效率得到了大幅度的提升。通過在礦山機電控制中運用自動化技術(shù)，使整個生產(chǎn)流程得到了簡化，并且還能夠為機電設備運行的穩(wěn)定性和安全性提供堅實的保障。不僅如此，在自動化技術(shù)的運用階段，還可以有效縮減人工成本的投入，避免了人工失誤情況的發(fā)生，從而為礦產(chǎn)企業(yè)帶來更加豐厚的經(jīng)濟效益。

其二，自動化技術(shù)的參與還使機電設備的運行質(zhì)量有了更好的優(yōu)化，在以機電設備高效運行為基礎的前提下，使整個開采環(huán)節(jié)的安全性得到了保障，大大降低了安全事故的發(fā)生概率，使工作人員的生命安全免受威脅。由此可以分析得出，在礦山機電控制中運用自動化技術(shù)是推動礦產(chǎn)企業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展道路的重要途徑，對于礦產(chǎn)開采行業(yè)的未來發(fā)展皆具有非常深遠的意義。

4.礦山機電控制中自動化技術(shù)的具體應用分析

(1)在礦山膠帶機中的具體應用

在對礦山膠帶機進行控制時，一般會運用不同類型的自動裝置和電力系統(tǒng)使外在力量的制動力發(fā)生改變，該裝備具有優(yōu)秀的可控性特點，可以通過充足的傳送力使工作期間的傳送速度發(fā)生變化，并且還可以對其數(shù)據(jù)信息進行更好的完善。在具體的運行環(huán)節(jié)中，通過設置相關數(shù)據(jù)來對井下的情況進行檢測，在減緩系統(tǒng)數(shù)據(jù)運行速率的同時來提升系統(tǒng)的平穩(wěn)性。將自動化技術(shù)運用在礦山膠帶機的控制環(huán)節(jié)中，通常會借助KZP系列盤式自動控制技術(shù)來對礦山膠帶機的整體運行情況進行實時把控，并及時給出反饋結(jié)果，與此同時還會生成相應指令，來對礦山膠帶機的自動化系統(tǒng)進行監(jiān)控和檢測，并結(jié)合檢測到的數(shù)據(jù)信息發(fā)出相應的調(diào)節(jié)指令，以此來保障礦山膠帶機運行狀態(tài)的安全性和穩(wěn)定性。例如：PLC應用于礦井膠帶機的控制原理圖。其原理見圖1。

(2)在井下風門中的具體應用

礦山開采環(huán)節(jié)中主要是通過人工操作來實現(xiàn)風門的開閉，井下風門由于承受較大壓力，所以在開閉的實際操作中會給工作人員增加相應難度，并且還有著一定的危險性。因此，為了有效改善這一問題，就應合理運用自動化技術(shù)來加強對井下風門的控制效果，比如說通過紅外線感應器來對車輛進行檢查，縮減人工操作的流程，并運用具備編程功能的操控器來實現(xiàn)對風門的自動開閉，從而確保車輛的正常通行。除此之外，工作人員還可以通過操控器來合理調(diào)節(jié)井下的壓強差，使風門啟閉時的安全性得到進一步的提升，在具體的工作環(huán)節(jié)中，應確保兩端壓強差的平衡性和穩(wěn)定性。

圖1 PLC在控制三臺皮帶機原理圖

(3)在安全車門中的具體應用

結(jié)合傳統(tǒng)的工作模式來看，其中跑車現(xiàn)象發(fā)生的頻次較高，如果不妥善解決該問題，必然會影響到開采工作的順利實施。通過對自動化技術(shù)的合理應用，可以設立安全門自動設備來對各種設備的啟動實施合理控制，同時將該技術(shù)運用到巷道中，就可以更好地保證安全車門在不工作的時候一直處于關閉狀態(tài)。在礦車進入工作現(xiàn)場時會自動觸碰開關開啟安全門，這樣可以有效降低跑車現(xiàn)象的發(fā)生頻次，確保機電設備控制的有效性。除此之外，通過自動化技術(shù)的運用，還可以有效避免礦車受到任何損壞，從而達到縮減生產(chǎn)成本的目的。

(4)在提升機中的具體應用

伴隨科技水平的不斷提升，自動化技術(shù)也得到了相應的優(yōu)化和完善，在以往的礦山提升機中運用的繼電器控制被帶有編程功能的控制器所取代。在具體的工作環(huán)節(jié)中，通過自動化技術(shù)的合理應用，為提升機的安全運行提供了必要的技術(shù)保障。在對礦山提升機進行改良時，應把之前運用的操控平臺進行拆除，然后裝置最新的操作平臺。除此之外，針對傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的改良而言，應需要裝置帶有轉(zhuǎn)化性能的電站，這樣做才可以保證在整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中依然能夠運用舊的操作系統(tǒng)，從而保證整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)免受影響。

針對礦山開采環(huán)節(jié)而言，必須要保證機電設備運行的平穩(wěn)性，這就需要技術(shù)人員充分落實好相關設備的調(diào)試和檢查工作，并在準備階段對機電設備實施合理調(diào)整，在多次試驗達標之后，才能夠投入到實際的工作環(huán)節(jié)中。假如在使用階段出現(xiàn)任何問題，則應該立即停止使用，同時針對問題源頭制定出妥善的解決措施，盡全力來降低安全風險，使自動化技術(shù)的應用效果和效率得到進一步的提升，從而為礦產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟利益。例如：變頻電控系統(tǒng)應用于提升系統(tǒng)，見圖2。

圖2 變頻電控系統(tǒng)在提升系統(tǒng)的應用

(5)在螺桿空壓機中的應用

在礦井機電應用過程中，與傳統(tǒng)空壓機的功能相比，機電控制具有較強的實用性和較高的穩(wěn)定性，在空壓機的應用中逐漸推廣。螺桿式空氣壓縮機在設備運行過程中的四個基本步驟是：抽油、抽氣、壓縮和排氣、密封和運輸。其主要工作原理是：通過旋轉(zhuǎn)空氣壓縮機中的螺桿，驅(qū)動殼體的齒輪槽與螺桿交叉連接，使油和空氣從吸入口進入機體。隨著網(wǎng)面和槽體的不斷旋轉(zhuǎn)，螺桿式空氣壓縮機關閉內(nèi)部油和空氣的密封，并將其輸送至排氣口。隨著齒輪槽嚙合面的逐漸減小，油和空氣被壓縮，直到齒槽的嚙合面到達排氣接頭，從而將壓縮空氣和油釋放到螺桿空氣壓縮機的外部。為了有效控制螺桿式空氣壓縮機運行期間的排氣量，應控制螺桿的旋轉(zhuǎn)頻率。

一旦排氣量超標，空壓機可以通過控制變頻控制裝置來調(diào)整旋轉(zhuǎn)頻率，將空壓機的排氣量控制在合理范圍內(nèi)，不僅可以保證排氣壓力的持續(xù)穩(wěn)定，同時也要避免不必要的能源浪費。

5.結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的進步，自動化技術(shù)在社會經(jīng)濟發(fā)展的各個領域得到了廣泛的應用和普及，它可以應用于更復雜的工作環(huán)境，如采礦。將自動化技術(shù)應用于風門、螺桿式空壓機、輸送帶等礦山機電，不僅對它們實現(xiàn)了有效的控制，而且為公司帶來了顯著的經(jīng)濟效益。自動化技術(shù)的使用有助于提高礦產(chǎn)資源開采效率，加快企業(yè)公司的發(fā)展進程。

綜上所述，將自動化技術(shù)合理運用于礦山機電控制中有著非常深遠的意義，該技術(shù)的融入不僅能夠使礦產(chǎn)開采的質(zhì)量和效率獲得顯著的提升，還可以確保開采環(huán)節(jié)的安全性和穩(wěn)定性，從而為礦產(chǎn)企業(yè)帶來良好的社會及經(jīng)濟效益。因此，礦產(chǎn)企業(yè)應該注重對自動化技術(shù)的合理運用，使機電設備的自動化管理水平獲得進一步的提升，從而有效降低人力資源的投入，實現(xiàn)對生產(chǎn)成本的合理控制，在提升礦產(chǎn)企業(yè)綜合實力的同時推動礦產(chǎn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。