煤礦電氣自動(dòng)化中單片機(jī)的運(yùn)用

鄧軍

摘 要：對(duì)于煤礦生產(chǎn)來說，對(duì)安全性、經(jīng)濟(jì)效益都提出了更高要求。單片機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是體積小、成本低、智能化，具備自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制、自動(dòng)糾錯(cuò)功能，可以保證生產(chǎn)的安全性，降低生產(chǎn)成本。從目前我國(guó)煤礦發(fā)展?fàn)顩r來說，應(yīng)當(dāng)積極使用以單片機(jī)為代表的自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的綜合效益。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)； 安全生產(chǎn)； 生產(chǎn)成本

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.038

0 引言

我國(guó)是個(gè)“多煤、缺油、少氣”的國(guó)家，已經(jīng)探明的煤炭?jī)?chǔ)量占據(jù)世界的1/3左右。煤炭在我國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)中一直處于絕對(duì)地位。截止2014年底，全國(guó)存在的大小煤礦將近一萬一千多。長(zhǎng)期以來，在煤炭開采過程中存在效能低下、安全事故頻發(fā)的多種因素?？偨Y(jié)其主要原因，歸根結(jié)底還是技術(shù)落后。當(dāng)前我國(guó)為了解決煤炭行業(yè)的囧境，正在對(duì)煤礦的生產(chǎn)設(shè)施、設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化改造和提升，其中最為關(guān)鍵的是采用以單片機(jī)技術(shù)為核心的自動(dòng)化控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)煤礦安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的目的。

1 單片機(jī)可以提高煤礦生產(chǎn)安全

1.1 減少瓦斯事故

瓦斯突出、瓦斯爆炸是煤礦生產(chǎn)中的最受關(guān)注的安全生產(chǎn)隱患。一直以來對(duì)瓦斯的檢測(cè)采用的是移動(dòng)式手持檢測(cè)儀。這種檢測(cè)儀雖然靈敏度、寬度可以到達(dá)檢測(cè)的目的，但是由于需要人為操縱，容易造成檢測(cè)間隔期內(nèi)發(fā)生濃度超標(biāo)卻出線漏檢情況。我國(guó)煤礦瓦斯爆炸事故層出不窮，也說明了目前瓦斯檢測(cè)的效果不盡如意。當(dāng)采用單片機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)以后，它可以利用自身的連續(xù)工作特點(diǎn)，以及適應(yīng)不同惡劣環(huán)境下的檢測(cè)要求，實(shí)現(xiàn)全時(shí)段、全地域的檢測(cè)和監(jiān)控，并能提前做出預(yù)判和預(yù)警，從而為采取應(yīng)急措施提供了時(shí)間和依據(jù)。極大地降低了發(fā)生瓦斯事故的概率。

1.2 防止觸電事故

觸電是煤礦生產(chǎn)中非常普遍的安全事故。針對(duì)電氣的安全防護(hù)措施可謂層出不窮。應(yīng)用最多的還是低壓漏電保護(hù)措施。目前，我國(guó)絕大多數(shù)煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中都安裝了控制繼電器，當(dāng)絕緣程度降低到整定值時(shí)，繼電器動(dòng)作，切斷供電電源。這種方法的缺點(diǎn)是由于大都采用分立元件，容易受到荷載不均勻、雜散電流比較多而產(chǎn)生誤動(dòng)作，加上繼電器機(jī)械裝置影響，檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，反應(yīng)不靈敏，因此可靠性降低。為了解決這些問題，可以采取單片機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)。單片機(jī)的保護(hù)原理就是利用零序電流方向和附加直流電流共同作用，利用其自配的軟件程序進(jìn)行邏輯判斷和快速計(jì)算，發(fā)現(xiàn)檢漏點(diǎn)并給出絕緣程度，通過I/O接口迅速關(guān)斷電力供應(yīng)。

1.3 保證巷道運(yùn)輸安全

煤礦井下存在大量貨運(yùn)機(jī)車、人員機(jī)車，要想在狹窄、昏暗的巷道內(nèi)安全暢通，必須施行統(tǒng)一調(diào)度，包括信號(hào)設(shè)置、軌位跟蹤、道岔移位等等。單片機(jī)通過對(duì)工作關(guān)系的分析，進(jìn)行邏輯控制，具備了強(qiáng)大的靈活性、安全性。單片機(jī)還可以通過綜合控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的整體控制，通過模擬大屏，真正實(shí)現(xiàn)巷道內(nèi)”安全交通”。當(dāng)然，單片機(jī)最大好處還在于自身故障很低，避免了繁雜的斷路器、繼電器組成的控制系統(tǒng)帶來的故障率高、調(diào)整麻煩等弊端。

另外，由于電動(dòng)機(jī)車大部分是交流電動(dòng)機(jī)，在開停過程中會(huì)帶來額外的電流沖擊，對(duì)煤礦井下的電力系統(tǒng)，特別是弱電系統(tǒng)產(chǎn)生誤動(dòng)作，極大影響消防、通信傳輸和控制。單片機(jī)技術(shù)在對(duì)交流電機(jī)開停過程中可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，減弱電流電壓，使得整個(gè)煤礦作業(yè)安全得到保證。

2 單片機(jī)可以降低煤礦生產(chǎn)成本

2.1 節(jié)約用電

通風(fēng)是保證煤礦安全生產(chǎn)的前提，如為工人提供充足的空氣，稀釋井下瓦斯?jié)舛鹊?。煤礦對(duì)風(fēng)機(jī)的使用也很嚴(yán)格，對(duì)風(fēng)速、風(fēng)壓、風(fēng)量的設(shè)置都有嚴(yán)格的要求。硬件電路進(jìn)行的控制基本上是全壓型控制，在通斷頻率非常高的煤礦生產(chǎn)環(huán)境中，每次的關(guān)合都產(chǎn)生大量的有功功率損耗，造成無謂的浪費(fèi)，產(chǎn)生不必要的熱能。單片機(jī)技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用之后，采取柔性啟動(dòng)方式，通過變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，節(jié)約了電機(jī)大量電力。同時(shí)，單片機(jī)本身耗電量和傳統(tǒng)繼電器控制方式也極大節(jié)約了用電成本。

2.2 減少工作量

為了保證煤礦電力系統(tǒng)工作的可靠性，必須安排大量的電氣專業(yè)人員定期開展電氣專項(xiàng)檢查、維護(hù)工作。從接地電阻測(cè)量、變壓器絕緣檢測(cè)、電壓的變動(dòng)監(jiān)控、二次的整定等等，在實(shí)際工作中工作量相當(dāng)大，而且工作效率非常低下。單片機(jī)通過智能接口，現(xiàn)場(chǎng)采樣，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，統(tǒng)一傳送到綜合平臺(tái)，由監(jiān)控室統(tǒng)一監(jiān)控，還能定期自動(dòng)分析，提供單項(xiàng)或者綜合分析報(bào)告，工人只要在監(jiān)控室值班，通過監(jiān)控平臺(tái)就可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的問題了，保證了維護(hù)的針對(duì)性和有效性、快速性。單片機(jī)的小型化、智能化特點(diǎn)解決了現(xiàn)場(chǎng)安裝、使用的諸多難題，使煤礦實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)變成了可能。

2.3 提高設(shè)備壽命

采煤機(jī)是煤炭生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響生產(chǎn)量。當(dāng)前大部分煤礦還是以工人操作為主，針對(duì)煤層的不同情況，不斷地調(diào)整設(shè)備。那么由于人的因素就會(huì)發(fā)生調(diào)整不及時(shí)或者調(diào)整頻繁造成產(chǎn)量下降，甚至調(diào)整不及時(shí)使得采煤機(jī)燒毀。那么，可以利用單片機(jī)對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行控制，通過對(duì)電流、電壓、溫度數(shù)據(jù)的變動(dòng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)在單片機(jī)有效控制之下，當(dāng)電流增大時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)整速度或者避讓，保證了減速不減產(chǎn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

總之，單片機(jī)對(duì)于煤礦生產(chǎn)來說，使用的深度和廣度會(huì)越來越增強(qiáng)，這是不可逆轉(zhuǎn)的潮流，符合科技發(fā)展的趨勢(shì)，隨著單片機(jī)技術(shù)的日臻成熟，其功能和作用也會(huì)日益強(qiáng)大，不僅在安全領(lǐng)域、成本控制方面可以大顯身手，還可以在環(huán)境保護(hù)、職業(yè)檢測(cè)等等方面發(fā)揮作用。作為產(chǎn)煤大國(guó)，我們應(yīng)當(dāng)積極使用單片機(jī)技術(shù)，不斷革新新技術(shù)，為煤礦生產(chǎn)保駕護(hù)航。

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