試論機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

摘 要:隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對于煤炭資源的需求量不斷增加，客觀要求煤礦企業(yè)進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，以實現(xiàn)在保護(hù)生態(tài)平衡的基礎(chǔ)上，加快煤炭的開采速度和提高產(chǎn)量。目前，在國內(nèi)外煤礦機(jī)械的研發(fā)與制造中，機(jī)電一體化的應(yīng)用日趨廣泛，而且成為提高機(jī)械運(yùn)行效率和保障安全生產(chǎn)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，本文僅就相關(guān)問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù) 煤礦機(jī)械 應(yīng)用

中圖分類號:TD82文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0072-01

機(jī)電一體化是一門跨學(xué)科的現(xiàn)代綜合性技術(shù)，其主要由計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、自動控制技術(shù)、液壓技術(shù)等組成，實現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率和安全性能的穩(wěn)步提升。近年來，隨著微型計算機(jī)、微處理技術(shù)，以及新處理、檢測、傳感等技術(shù)研究中取得了突破性的成果，促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的廣泛應(yīng)用，而且促進(jìn)了煤礦機(jī)械產(chǎn)品性能與質(zhì)量的飛躍。與傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械相比，應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)后，煤礦機(jī)械呈現(xiàn)出微型化、智能化、自動化、現(xiàn)代化的發(fā)展特征，對于促進(jìn)我國煤炭工業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

1 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中應(yīng)用的意義

在我國煤炭工業(yè)的發(fā)展中，煤礦機(jī)械研發(fā)與制造水平的提高是至關(guān)重要的，特別是隨著機(jī)電一體化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對于促進(jìn)我國煤礦機(jī)械生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提高有著積極的意義。從我國煤礦機(jī)械的研發(fā)現(xiàn)狀而言，應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的意義主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 有利于勞動安全保障

在傳統(tǒng)的煤礦開采中，工作環(huán)境普遍較為惡劣，煤礦機(jī)械的安裝環(huán)境也相對較差，在長時間的運(yùn)行中，煤礦機(jī)械極有可能出現(xiàn)各種安全故障，如果不能采取有效的技術(shù)措施進(jìn)行處理，將難以保障煤礦企業(yè)的勞動安全。正是在這種背景下，機(jī)電一體化技術(shù)在采掘、提升、運(yùn)輸?shù)让旱V機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，不僅減輕了礦工的工作負(fù)擔(dān)，而且有利于降低各種安全事故的發(fā)生機(jī)率，有效保障礦工的生命安全。

1.2 有利于勞動效率的提高

在煤礦機(jī)械的運(yùn)行中，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用有利于勞動效率的提高。與傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械相比，應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的煤礦機(jī)械產(chǎn)品在生產(chǎn)方式方面有了明顯的改善，特別是應(yīng)用了微處理技術(shù)和自動化技術(shù)的機(jī)械產(chǎn)品，實現(xiàn)了勞動效率的明顯提高，對于提升煤礦企業(yè)的產(chǎn)量具有重要的作用。

1.3 有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與礦工勞動收入的增加

在煤礦機(jī)械中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，促進(jìn)了煤炭產(chǎn)量的大幅提升，這必然增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而礦工的收入自然也會有所增加。在煤礦企業(yè)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，也有利于帶動企業(yè)周邊相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，從而對于區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的實際應(yīng)用

在我國煤礦機(jī)械的技術(shù)改造與產(chǎn)品升級過程中，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮了重要的作用，而且成為現(xiàn)代煤礦機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展的重要標(biāo)志之一。結(jié)合國內(nèi)煤礦機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)與制造現(xiàn)狀，機(jī)電一體化技術(shù)主要在以下幾方面得到應(yīng)用。

2.1 采煤機(jī)中的應(yīng)用

在煤礦企業(yè)的生產(chǎn)中，采煤機(jī)是最為中的機(jī)械產(chǎn)品之一，其生產(chǎn)效率與煤礦企業(yè)的產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益有著密切的聯(lián)系。目前，國內(nèi)在采煤機(jī)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的典型機(jī)械產(chǎn)品是電牽引采煤機(jī)。與傳統(tǒng)的液壓牽引采煤機(jī)相比，電牽引采煤機(jī)具有較好的牽引性，在為采煤機(jī)提供前進(jìn)牽引力的同時，而且有效克服了采煤機(jī)移動過程的阻力，對于采煤機(jī)出現(xiàn)的下滑現(xiàn)象，也可以進(jìn)行發(fā)電制動，并且將多余的電能回饋至電網(wǎng)。例如:在部分煤礦的開采中，隨著開采深度的不斷加大，煤層傾角約為40°-50°，要求采煤機(jī)必須具有較強(qiáng)的制動性，而應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的牽引電動機(jī)中，軸端具有停機(jī)設(shè)置功能，從而預(yù)防了采煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中出了向下滑動的現(xiàn)象。在我國自主研發(fā)的采煤機(jī)中，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，并且制造了大量性能優(yōu)越的機(jī)械產(chǎn)品。例如，由遼源煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的MGDl50NW型采煤機(jī)，根據(jù)西安煤業(yè)公司的采掘條件與實際儲量進(jìn)行設(shè)計，在實際應(yīng)用中發(fā)揮了較為理想的效果，有效促進(jìn)了西安煤業(yè)公司的采掘速度和產(chǎn)量。

2.2 安全生產(chǎn)監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)中，機(jī)電一體化技術(shù)在安全生產(chǎn)監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用是其重要標(biāo)志。與世界煤炭生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)國家相比，我國在煤礦機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的時間相對較短，在20世紀(jì)90年正式進(jìn)行煤礦監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)，逐步生產(chǎn)了具有國際領(lǐng)先水平的監(jiān)控系統(tǒng)。例如:我國煤炭科學(xué)研究院重慶分院研發(fā)的KJ90系統(tǒng)，常州自動化研究所研發(fā)的KJ95系統(tǒng)等，結(jié)合了煤礦生產(chǎn)的特征，以及機(jī)電一體化的技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)的智能化。近年來，隨著國內(nèi)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)的不斷深入，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗更為豐富，基本實現(xiàn)了與國際先進(jìn)水平的接軌。

2.3 提升機(jī)中的應(yīng)用

目前，在國內(nèi)外研發(fā)的煤礦提升機(jī)中，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的最高水平是交直流全數(shù)字化提升機(jī)。與傳統(tǒng)的煤礦提升機(jī)相比，交直流全數(shù)字化提升機(jī)中實現(xiàn)了驅(qū)動、滾筒等機(jī)械結(jié)構(gòu)的科學(xué)組合，并且綜合利用了電力電子、通信、自動控制、機(jī)械等先進(jìn)的技術(shù)。交直流全數(shù)字化提升機(jī)采取總線方式，不但簡化了電器的安裝流程，而且提高了機(jī)械的安全性與可靠性。在國內(nèi)研發(fā)的交直流全數(shù)字化提升機(jī)中，核心部分ASCS的微處理系統(tǒng)采取了雙CPU的形式，這種技術(shù)應(yīng)用方法有利于縮小提升機(jī)的體積，而且實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的智能化與微型化。我國還在交直流全數(shù)字化提升機(jī)的基礎(chǔ)上，自主研發(fā)了通過變頻器進(jìn)行供電的新型交流提升機(jī)，并且在焦作古漢山礦中正式投入運(yùn)行，其運(yùn)行狀況良好。由于該款提升機(jī)中結(jié)合了機(jī)電一體化技術(shù)與變頻技術(shù)的特點，而有效保障了提升機(jī)的運(yùn)行效率和安全性能。

2.4 帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

在我國煤礦生產(chǎn)中，帶式輸送機(jī)是構(gòu)成原煤運(yùn)輸系統(tǒng)的重要機(jī)械產(chǎn)品。為了滿足煤礦生產(chǎn)的實際要求，帶式輸送機(jī)必須具備運(yùn)輸能力大、長距離持續(xù)運(yùn)輸、運(yùn)行效率高、自動化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點，所以，在機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用中，必須綜合考慮以上性能要求。在國內(nèi)煤礦生產(chǎn)中，現(xiàn)階段使用的帶式輸送機(jī)多采用機(jī)、電、液一體化的CST可控軟啟動形式，在煤礦的長距離輸送中，應(yīng)用CST可控軟啟動形式可以保證驅(qū)動裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，進(jìn)而保證煤炭的長距離平穩(wěn)輸送。但是在國內(nèi)研發(fā)的帶式輸送機(jī)中，尚未完全解決動態(tài)分析、在線監(jiān)視與控制、啟動延遲等技術(shù)難題，輸送機(jī)的中間驅(qū)動點也過多，這都可能導(dǎo)致帶式輸送機(jī)的單機(jī)長度、輸送能力等受到限制，今后必須從機(jī)電一體化技術(shù)的角度加強(qiáng)研究。

3 結(jié)語

綜上所述，在我國煤礦機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)與制造中，必須加強(qiáng)機(jī)電一體化技術(shù)的全面應(yīng)用，這對于促進(jìn)我國煤礦工業(yè)的快速發(fā)展具有重要的意義。但是我們也要認(rèn)識到，國內(nèi)在機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用方面尚有一定的缺陷，很多煤礦產(chǎn)品在可靠性、穩(wěn)定性、安全性、節(jié)能性等方面還存在一些問題，這是今后研究中必須關(guān)注的重點問題。