機(jī)電一體化技術(shù)與我國(guó)刮板輸送機(jī)制造業(yè)水平的探討

張建明

（山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司西曲礦選煤廠，山西　古交　030200）

引言

隨著我國(guó)煤礦行業(yè)發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及自動(dòng)化采煤水平的提升，當(dāng)前自動(dòng)化采煤已經(jīng)逐步成為我國(guó)乃至全球煤礦采掘行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)與發(fā)展方向。工作面刮板輸送機(jī)作為綜采設(shè)備的關(guān)鍵組成部分，制造水平在很大程度上決定著行業(yè)發(fā)展穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)效益等方面的內(nèi)容，當(dāng)前我國(guó)刮板輸送機(jī)的裝機(jī)功率不斷提升，已經(jīng)超過3X800 kW以上，逐漸接近發(fā)達(dá)國(guó)家的制造水平，其發(fā)展過程中機(jī)電一體化技術(shù)具有十分重要的影響。

1　刮板輸送機(jī)制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

刮板輸送機(jī)屬于綜采設(shè)備的重要組成部分，其通過融合傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，通過機(jī)械的自動(dòng)化處理將煤礦工人從繁重的勞動(dòng)中解放出來，同時(shí)還大大增強(qiáng)了生產(chǎn)效率與生產(chǎn)穩(wěn)定性，對(duì)于實(shí)現(xiàn)煤礦的綜合開采效率提升、促進(jìn)行業(yè)發(fā)展都具有一定的幫助。當(dāng)前我國(guó)的刮板輸送機(jī)制造業(yè)的發(fā)展水平與發(fā)達(dá)國(guó)家依然存在一定差距，特別是在生產(chǎn)效率方面具有一定的技術(shù)差別，但是由于我國(guó)十分重視刮板輸送機(jī)的安全管理，實(shí)際安全事故發(fā)生率已經(jīng)逐步控制在3%以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了安全可靠的發(fā)展需要[1]。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及機(jī)電一體化應(yīng)用水平的不斷完善，未來刮板輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)一定是向著全自動(dòng)化與智能化的方向靠攏，通過融入CTS可控驅(qū)動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)軟啟動(dòng)以及使用ACTS自動(dòng)調(diào)鏈裝置來進(jìn)行隨動(dòng)鏈條收緊，這樣一來不但可以提升刮板輸送機(jī)運(yùn)行的效率與穩(wěn)定性，還可以降低故障發(fā)生幾率，同時(shí)對(duì)工況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和反饋，降低生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)與隱患。

2　我國(guó)刮板輸送機(jī)制造業(yè)存在的問題

2.1　陳舊設(shè)備的更換問題

我國(guó)刮板輸送機(jī)制造業(yè)的發(fā)展起步時(shí)間較晚，正式開始生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)來源于20世紀(jì)70年代左右，當(dāng)時(shí)由于生產(chǎn)力水平低以及科學(xué)理論指導(dǎo)相對(duì)匱乏，生產(chǎn)出的一大批具有安全生產(chǎn)隱患以及生產(chǎn)力較為低下的設(shè)備，后來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及外來技術(shù)的不斷影響，當(dāng)前盡管刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性已經(jīng)取得了明顯的提升，但是一些煤礦為了縮減成本，降低資金投入，依然在使用一些較為陳舊的設(shè)備，不但消耗資源同時(shí)還存在著一定的生產(chǎn)隱患，不利于我國(guó)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，如何處理這些陳舊設(shè)備，提升企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力也成為當(dāng)前切實(shí)需要考慮的問題[2]。

2.2　自動(dòng)化與智能化建設(shè)不足

在CST軟啟動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用上，德國(guó)DBT公司早年研發(fā)成功的設(shè)備就已經(jīng)具有優(yōu)良的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，通過行星減速器以及摩擦離合器的應(yīng)用在加上電液自動(dòng)控制系統(tǒng)的影響，不但可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行軟啟動(dòng)，還可以對(duì)內(nèi)部裝置形成良好的過載保護(hù)，從而防止鏈條被卡主時(shí)燒毀電機(jī)。而我國(guó)在這方面的研發(fā)成果幾乎處于空白狀態(tài)，曾經(jīng)也有公司對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行過研發(fā)，但是基本都以失敗告終，至今沒有與之對(duì)應(yīng)的軟啟動(dòng)系統(tǒng)。

美國(guó)JOY公司也曾經(jīng)在自動(dòng)調(diào)鏈裝置的研發(fā)中取得了技術(shù)突破，通過自動(dòng)測(cè)量和識(shí)別鏈條的張力與運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行傳感器的準(zhǔn)確控制，實(shí)現(xiàn)了隨動(dòng)預(yù)收緊的效果。我國(guó)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)著手在研究，一些公司也取得了一定的研究進(jìn)展，但是由于機(jī)電一體化的理論體系建設(shè)薄弱，這對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)煤礦行業(yè)的全面智能化與自動(dòng)化帶來不利影響。

3　機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)提升我國(guó)刮板輸送機(jī)制造水平的重要性

就當(dāng)前我國(guó)刮板輸送機(jī)的制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，整體發(fā)展水平低、不平衡以及缺乏設(shè)計(jì)創(chuàng)新性是其主要存在的問題。為了進(jìn)一步提升刮板輸送機(jī)的制造水平，提升我國(guó)工作面刮板輸送機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性與工作安全性，就必須要繼續(xù)發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)，特別是高精尖領(lǐng)域的機(jī)電一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)、信息處理以及傳感自動(dòng)化技術(shù)的綜合運(yùn)用，通過融入信息化以及智能化的內(nèi)容，提升刮板輸送機(jī)的自我調(diào)節(jié)能力。

1）自動(dòng)調(diào)鏈與軟啟動(dòng)。由于隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步與發(fā)展，當(dāng)前我國(guó)煤礦企業(yè)都在加快建設(shè)集約化生產(chǎn)與規(guī)?；a(chǎn)，通過產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)改革與外部整合等方式集中主要生產(chǎn)力，提升生產(chǎn)效率，優(yōu)化內(nèi)部生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。企業(yè)在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)還可以對(duì)生產(chǎn)成本進(jìn)行有效控制，而相應(yīng)的刮板運(yùn)輸機(jī)也向著大功率、長(zhǎng)距離以及自動(dòng)化的方向發(fā)展，隨著輸送能力的增加，刮板運(yùn)輸機(jī)還需要更高的驅(qū)動(dòng)能力以及自動(dòng)控制水平，這時(shí)就需要加入自動(dòng)調(diào)鏈系統(tǒng)與可控制的軟啟動(dòng)技術(shù)，這兩種技術(shù)的應(yīng)用主要是通過改善刮板輸送機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)主電機(jī)空載的啟動(dòng)效率以及在負(fù)載情況下的啟動(dòng)可靠性來實(shí)現(xiàn)提升刮板輸送機(jī)的整體運(yùn)行壽命[3]。另外，自動(dòng)調(diào)鏈裝置最大的優(yōu)勢(shì)就是可以實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)調(diào)節(jié)刮板鏈條的松緊，不會(huì)由于松緊度調(diào)節(jié)不合理或者運(yùn)行過程中應(yīng)力集中出現(xiàn)鏈條崩斷的情況，不僅可以延長(zhǎng)鏈條的壽命周期，降低更換時(shí)間，而且可以提升企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益。

2）刮板輸送機(jī)的自動(dòng)工況檢測(cè)與技術(shù)診斷。刮板輸送機(jī)的自動(dòng)工況檢測(cè)系統(tǒng)與故障技術(shù)診斷系統(tǒng)的建立對(duì)于完善刮板輸送機(jī)的流程優(yōu)化，降低故障發(fā)生概率與安全風(fēng)險(xiǎn)，提升綜合經(jīng)濟(jì)效益都具有一定的幫助。其應(yīng)用過程中主要依靠融合傳感器技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的捕捉和收集，然后通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中運(yùn)行和處理，對(duì)于故障進(jìn)行報(bào)警或直接進(jìn)行排除，這樣可以大大降低從業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度與工作人數(shù)，提升工作效率，通過對(duì)刮板輸送機(jī)的隨動(dòng)監(jiān)控還可以對(duì)電氣控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行隨時(shí)故障識(shí)別與診斷，從而實(shí)現(xiàn)更高水平的智能化與信息化。

3）綜合自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。刮板輸送機(jī)未來的發(fā)展趨于智能化與自動(dòng)化，作為綜合自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，必須要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)的內(nèi)部控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)綜采工作面設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，這樣一來甚至可以做到零人工生產(chǎn)，大大提升了綜采設(shè)備的運(yùn)行性能，降低了人工生產(chǎn)過程中操作失誤以及工作疲勞所帶來的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)與安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還可以通過協(xié)調(diào)各部分設(shè)備之間的工作關(guān)系來實(shí)現(xiàn)工作面的自動(dòng)化生產(chǎn)，為企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益以及品牌信譽(yù)，促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。

4　結(jié)語

機(jī)電一體化技術(shù)作為融合微電子、計(jì)算機(jī)以及傳感器和自動(dòng)控制等不同領(lǐng)域的綜合性學(xué)科，其不斷發(fā)展與突破為實(shí)現(xiàn)我國(guó)的現(xiàn)代化以及工業(yè)化都具有舉足輕重的作用。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的迅猛發(fā)展，當(dāng)前其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，對(duì)于刮板輸送機(jī)的制造業(yè)水平而言，不但可以提升制造的質(zhì)量控制精度以及效率，而且可以延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命，降低整體成本，為真正實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤礦事業(yè)的全面可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)和保障。

[1]劉波，柴光遠(yuǎn)，孫國(guó)莉.用機(jī)電一體化技術(shù)提高我國(guó)刮板輸送機(jī)制造業(yè)水平[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2003（12）：8-10.

[2]胡登高.刮板輸送機(jī)力學(xué)系統(tǒng)分析及實(shí)驗(yàn)研究[D].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2016.

[3]高波豐.煤機(jī)裝備制造業(yè)可靠性工程與質(zhì)量管理平臺(tái)建設(shè)[D].太原：太原理工大學(xué)，2016.

[4]周洋.淺談我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2011（11）：277.