机电一体化在煤矿机械中的应用前景分析

　　摘要：当前我国煤炭系统投入了大量了人力物力财力进行机电一体化的设备改造与研发,已经取得了阶段性成果。越来越多的人认识到,机电一体化技术的推广应用是提高矿山生产效率,保障生产安全、降低劳动强度的重要途径。本文详细阐述了机电一体化技术在煤矿的生产中的应用,并对这一技术的应用趋势进行了展望。
　　关键词：机电一体化，煤矿，应用
　　一、电牵引采煤机
　　电牵引采煤机是机电一体化技术在煤矿生产中的一个典型应用。和液压牵引对比,它具有以下特性：
　　（1）.其具备较好的牵引特性,能在采煤机向前工作时提供牵引力,让它克服阻力进行移动,也能够在采煤机下滑时进行发电制动,向电网反馈电能；
　　（2）.能用于大倾角煤层。此外牵引电动机轴端还安有制动器,从而不必借助别的防滑设备；
　　(3).运行可靠,使用寿命长。电牵引不同于液压牵引，其除电动机的电刷和整流子有磨损外,别的元件都没有磨损,故其工作可靠,故障少,寿命长,维修工作量小；
　　(4).反应灵敏,动态性好,电控系统能实时调整各种系数,结构简单、效率高。
　　(5).电牵引采煤机机械传动结构简单、规格小、份量轻,传动效率能达99%,比液压采煤机的传动效率高出将近30个百分点。1991年煤炭总院上海分院与波兰玛克公司合作,研发出我国首台交流变频调速MG3442PWD型薄煤层强力爬底板电牵引采煤机。后国内有关研究单位与企业在吸纳国外采煤机技术的基础上,有开展了二次开发,研究出了具有自主知识产权的换代产品,从而积极地推动了煤矿生产的技术进步。如今,在我国煤矿综合机械化采煤工作面占据主导地位的是国产采煤机,国内各采煤机生产厂家,都对电牵引采煤机进行了大量的研究开发,同时在煤矿生产中起到了广泛的作用。
　　二、矿井安全生产监测监控系统
　　最能体现煤矿机电一体化技术之一的是矿井安全生产监控系统。我国监测监控技术应用较晚,上世纪80年代初,原国家煤炭部组织了大规模地对国外煤矿监控技术的考察和引进工作,不仅推动了国内监控技术的发展。而且还从法国、波兰、德国、英国和美国等先后引进了一批安全监控系统(如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion2200)，经过消化、吸收同时又结合我国的实际情况,研发出KJ2,KJ4等安全生产监控系统并通过了鉴定。
　　上世纪90年代以来,我国紧跟世界监测监控系统的发展趋势,自行研发出了一批具有世界先进水平的监控系统,如煤炭科学研究总院的KJ90系统、煤炭科学研究总院自动化研究所的KJ95系统等。它们的主要特点有:测控分站的智能化水平进一步提高；可与网络连接；系统软件采用了Windows操作系统。而且,在“以风定产,先抽后采,监测监控”12字方针和煤矿安全章程等有关条款的指导下,规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。此后,更多的监测监控系统生产厂家如雨后春笋般不断涌现,这不但为各煤矿提供了更多的选择,也促进了各厂家产品质量和服务意识的提高。通过长时间的实践,安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。
　　三、液压支架电液控制系统
　　我国研制液压支架电液控制系统的起步较晚。虽有诸多型号的电液控制系统液压支架研发成功,但我国自主生产的电液控制系统的液压支架却还未在煤矿中广泛的推广使用,在高产高效工作方面依然是从国外引进电液控制系统液压支架。以我国目前研制的支架电液控制系统来看,仍处于成组程序和单架控制的起步阶段。
　　液压支架研制的趋势是向电液控制的方向发展,将计算机技术与液压控制相结合,达到定压双向邻架或自动移架,避免对顶板和支架产生冲击。而且,电液控制设备还可查测支架的工作状态。美国、德国液压支架电液控制系统的研发走在世界前列,它们的液压支架技术配备有故障预警功能,能实现液压支架与采煤机、刮板机的远程控制。
　　四、矿井运输提升设备
　　带式输送机不仅能满足长距离的连续输送、而且其具有输送量大、运行可靠、效率高和自动化等特点,已成为我国煤矿井主要的运输装置。所以,成为当今机电一体化技术的研究重点。
　　（一）带式输送机
　　我国已自行生产制造了多个品种类型的带式输送机。“八五”时期,由于“日产万吨综采设备”项目的实施,带式输送机的技术水准得到了极大地提升,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的主要技术研究和新产品的研发也获得了较大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效顺槽可伸缩带式输送机等；均填补了国内此项技术的空白,并对带式输送机的关键技术及主要部件进行了理论探讨和产品开发,成功的研制出多种软起动和制动装置还。有以PLC为核心的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。
　　（二）矿井提升机
　　矿井提升机实现全数字化的提升,特别是内装式提升机,从结构上将驱动和滚筒合为一个整体,简化了机械结构,是典型的机电一体化设备。全数字提升机不仅能够进行可重复性故障寻址、诊断和自诊断,而且还可以进行简单而迅速地通信。采用选择总线的方式,大大简化了电气的安装。其硬件配置简单,相互兼容,零备件少,能够轻松地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。在我国“九五”计划时期,国产全数字化直流提升机是各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的核心部分ASCS的计算机系统由双CPU构成。
　　除此之外,我国还研制成功了第一台交2交变频器供电的交流提升机。2000年11月,该系统在焦作古汉山矿投入运行,情况良好。提升机由于采用了计算机技术,其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:使用两台计算机装置,每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。两台计算机同步工作,互相检测,互为备用,对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式,一定程度上实现了行程的自动控制。因为采用了计算机,对安全回路、制动回路、电源和驱动回路能够进行实时检测,极大地提高了提升机安全性能。
　　五、其他煤矿机电一体化装置
　　其他的机电设备主要为煤矿供电设备。煤矿供电的特点不仅要求可靠,质量高,而且还要能满足大功率设备的要求,因此节能型产品应为首选。高压开关柜采用了维护量小,使用寿命长的真空开关。用集中补偿和就地补偿相结合的办法提高功率因数,减少供电系统的无功电流,降低了无功功率损耗。目前高、低开关柜普遍采用了“微机保护”,具备网络功能,可以实现远程遥控、遥测和遥调。
　　结语：
　　总而言之，先进煤矿机电一体化设备的高智能化、程序化、信息化的特点,以及体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点,使得这些机电设备在煤炭生产中得到广泛应用,不仅减轻了操作人员的劳动强度,而且还为煤矿工人提供了安全保障,极大地提高了煤矿的生产能力,创造了巨大的经济效益和社会效益。

《机电一体化在煤矿机械中的应用前景分析》

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