煤礦機電一體化技術在煤礦機械中的運用分析

曹 偉

（山西焦煤西山煤電西曲礦，山西 太原 030200）

在科學技術的快速發展中，按照傳統的機械設備應用生產模式，當前的企業生產需求已經得不到保障，尤其是煤礦企業的生產強度較高，對機械設備的自動化水平有了更高要求。因此引進先進設備，促進煤礦機械設備的一體化建設，提高機電一體化技術的應用水平，成為了煤礦企業發展中的重要研究課題。利用煤礦機電一體化技術，煤礦企業要在機械運作的過程中把握技術要點，提高機械運行效率，創造更高的經濟效益。

1 機電一體化技術的類型

1.1 機械制造技術

機械制造技術在機電一體化技術中是重要的構成部分之一，機械制造水平決定了機電一體化的發展進程，機械制造與傳感技術、傳動技術息息相關，機械制造被廣泛運用到了多項生產活動中。利用機械制造技術，對煤炭生產的設計思路和機械運用進行優化，制定可行的機械生產方案，為煤礦機械的機電一體化建設和發展提供技術支持。

1.2 傳動技術

在機械傳動中，傳動技術應用是一項最普遍的技術，有著諸多的種類，例如機械傳動技術、氣壓傳動技術、磁力傳動技術，不同類型的傳動技術應用優勢各有不同，在煤炭行業中，傳動技術得到了廣泛的運用，利用傳動技術可以向井外輸送煤炭，提高生產運輸的速度和效率。使用傳動技術代替人工運輸的模式，為煤炭生產企業節約了大量的人力資源、物力資源、財力資源，大幅度提高了煤礦機械生產的效率，傳動系統構架見圖1。

圖1 傳動系統構架

1.3 傳感器技術

傳感器技術中一器多感是新興技術手段，傳送過程中，以物理原理為依據，具有一定的智能化水平，光感纖維傳感器近些年來也隨著科技的進步得到了愈發廣泛的運用，作為一項新型傳感技術快速發展。光感纖維傳感器在持續發展中，為機電一體化技術的創新帶來了積極的影響，在煤礦生產的挖掘作業環節，利用機電一體化技術手段可以有效提高挖掘效益，除此之外，機電一體化技術還可以在其他環節體現出一定的功能，例如在采掘運輸工序，均借助新技術的支持，取得了顯著的技術應用成果，實現了生產技術的升級，機械設備的自動化水平、智能化水平大幅度提高[1]。

2 煤礦機電一體化技術的作用

2.1 創建了安全的生產環境

在煤礦機械中利用機電一體化技術對人工開采的模式進行改造，在機電一體化技術的支持下，創建起了安全舒適的生產環境，提高了煤礦開采的安全水平和綜合效益。按照傳統的煤礦開采模式，我國的煤礦開采活動以人工開采的方法為主，其中存在著大量的安全隱患問題，面臨著惡劣的工作環境，安全事故問題發生風險較高，例如礦工死亡事件、礦井爆炸問題等，對社會和諧和企業的穩定發展產生了嚴重的影響。

機電一體化技術應用在煤礦機械中發揮了有效的功能，明顯地改善了采礦過程中存在的安全隱患問題，提高了采礦的生產安全性，對環境問題、安全隱患進行了早期治理。在機電一體化技術的支持下，從業人員面臨的風險得到了最大限度的改善，創建起了安全的生產環境，安全生產、高效率生產的思想觀念落實到了實際的活動中[2]。

2.2 提高了煤礦企業的經濟效益

在煤礦開采活動中，采煤設備的應用需要達到一定的技術標準，面對著日益嚴格的采煤設備運行要求，在煤礦機械中，利用煤礦機電一體化技術可以有效提高采煤設備的運行效率。為煤礦開采活動創造更高的經濟效益，降低人力、物力、財力資源成本，為煤礦企業的穩定經營、長遠發展奠定基礎，促使煤礦企業創造更高的經濟價值。

在機電一體化技術的應用過程中，傳統的采煤流程得到了改進，落后的采煤模式下，有關的設備設施逐漸被淘汰，引進先進的機械設備，提高煤礦開采技術水平。在機電一體化技術的支持下，企業獲取更高的經濟效益，傳統采煤技術的劣勢問題得到改造，企業在不斷的轉型中，獲取巨大的利潤空間，實現了長遠發展的目標，機電系統控制模型見圖2。

圖2 機電系統控制模型

2.3 減少了能源消耗量

煤礦生產過程中需要消耗的資源主要是以電力資源為主，消耗的整體資源量較大，在煤礦開采過程中，電力能源始終處于消耗量較高的狀態，利用機電一體化技術，煤礦開采活動中的電力能源消耗量將會得到縮減。因為機電一體化技術具有明顯的環保優勢、低耗優勢，為煤礦開采活動提供能源保障的同時，節約不必要的能源浪費。煤礦開采過程中，使用傳統的機械設備，需要消耗大量的電力資源。

機電一體化技術在電力能源的分配方面把握了一定的主體權，提高了電力能源分配的合理性，最大限度地降低了電力資源的消耗總量，優化了能源的利用效率，對不必要的能源浪費進行了改善。在電力的充足支持下，用電設備的運行效率高，加快了開采速度，提高了對能源的綜合利用率[3]。

3 煤礦機電一體化技術在煤礦機械中的具體運用策略

3.1 采煤機設備應用機電一體化技術

在煤礦生產中展開采煤作業的環節，采煤機是必不可少的一項設備，采煤機發揮著關鍵的采煤功能，采煤機系統復雜，作為大型機械，其中集中了電氣系統、液壓系統、機械系統，所處環境惡劣，條件差。一旦出現采煤機故障問題，會導致整個采煤生產活動受到影響，不得不中斷生產，會給采煤企業造成巨大的經濟效益損失。

在采煤機中應用機電一體化技術，可以降低此類問題的發生風險，其中電動牽引采煤機就是采煤機和機電一體化技術應用相融合最典型的一項設備，和傳統的液壓牽引式的采煤機相比，電動牽引采煤機的應用體現出了明顯的優勢。其自身具有的自制動功能和良好的牽引特性，以及大傾角的特征，可以對機械異常問題進行防范，提高機械的穩定性，其中結構簡單，反應靈敏，但是該機械設備的效率較高，具有較強的可靠性，提高了采煤工作的綜合水平。

3.2 煤礦掘進機應用機電一體化技術

煤礦掘進機是打通通道的一項設備，在平直地面上具備開鑿巷道的功能，目前我國的煤炭產業發展中，大多數的煤炭生產商都是使用煤礦掘進機進行生產的，該階段完成煤礦開采的基礎工作，煤礦掘進機的掘進質量、掘進效率，對煤炭開采的效率和煤炭企業的生產水平有著直接的影響。因此在掘進機中引進機電一體化技術，提高現代煤礦的掘進水平，成為了一項具備明顯優勢的技術應用，掘進機中的電氣部分通常采用的是苯胺型開關箱，具備防爆性。

礦用本安型操作箱、防爆電鈴、防爆照明、掘進機控制系統、甲烷濃度傳感器，在整機的生產作業中與液壓系統相互配合，可以借助編程控制器的功能進行泄漏氣體檢測，獲取電流互感器等信號。在煤礦掘進生產環節，利用機電一體化技術，可以將多系統的功能集中利用起來，將相關的程序相互協調，實現電子控制，在電子控制系統中，發揮出該系統的保護功能，提高掘進生產的效率，可編程控制器，能夠結合具體的程序判斷設備的運行情況，對生產計劃進行調整[4]。

3.3 提升機應用機電一體化技術

煤礦提升機作為一項采礦設備，是在采礦工程中用于井下和地面運輸任務的設備設施，在煤礦機械中，使用煤礦提升機的效率，決定了最終的采礦效益，借助機械一體化技術，對提升機的性能進行優化和改進。目前最常用的是AC-DC 全數字式提升機，利用先進科技，在機電一體化技術的內置作用下，提升機的驅動與滾筒結構有機結合，實現了多種科學技術的相互集成，包括自動控制技術、通信技術和機械技術。

除此之外，提升機中應用煤礦機電一體化技術，還可以發揮出提升機易于配置和兼容的優勢，提升機的硬件體積較小，尺寸適中，在提升機驅動結構和內部系統結構的合并中。自動控制技術、通信技術和機械技術集成化一體化，提高了數字技術的應用水平，實現了對數字化系統的改進，保障了提升機運作過程中的安全性和整體的性能。我國自主研發了全數字化直交流提升機，借助雙CPU系統這一核心的系統技術手段，實現了全方位的提升機自動化運行目標，包括主提升機、副提升機的部分，可靠性強，可以實現軟件控制、軟啟動和瞬間改變加速度的控制目標，礦井提升機的運轉效率持續提高[5]。

3.4 輸送機應用機電一體化技術

帶式輸送帶是具備運輸功能的系統，在煤炭運輸中，帶式輸送帶發揮著不可替代的功能，使用帶式輸送機輸送煤礦物料，是目前在我國煤礦生產中的關鍵工序。我國在皮帶運輸機的生產和研發中，設計出了多種類型的機械設備，在關鍵部件的開發和輸送機性能的優化方面，取得了顯著的成績，改善了國產皮帶性能，提高了輸送機的應用效果和整體的穩定性。

借助機電一體化技術，將機、液、電集成，設計和使用CST可控軟件，啟動帶式輸送機用于長途運輸，可以借助CST 可控軟件啟動的功能，確保驅動器運行的平穩性，實現長距離運輸物料的目標，提高煤炭生產的效率。機電一體化技術應用到輸送機機械設備中，存在著一定的技術缺陷，包括啟動延遲、在線控制、監視方面技術應用，輸送機的輸送能力受限，這是未來我國在煤礦生產中針對帶式輸送機的機電一體化技術研究的主要方向，在集成技術的改進和加強中，實現輸送機的功能效益最大化[6]。

4 結論

綜上所述，我國的煤礦事業發展正在展開逐步的創新，引進機電一體化技術，向著智能化、一體化、自動化的方向探索。廣泛的運用先進的一體化技術，增加投資，把握生產核心關鍵，增強煤礦機械運轉的效率，適應煤炭生產的現代化需求，促使采煤機設備、煤礦掘進機、提升機、輸送機等機械設備的升級和技術創新，加快生產腳步，提高生產水平、生產效益，增強我國煤炭行業的發展競爭力。