自動化技術在礦山機電控制中的應用現(xiàn)狀

郭文禮

（西山煤電建筑工程集團有限公司礦建第二分公司，山西太原 030053）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速增長，礦山資源的生產(chǎn)已經(jīng)不足以支撐現(xiàn)代化發(fā)展，所以為了滿足社會的需要，要加大對礦山資源的開發(fā)力度，而礦山資源的開發(fā)與設備狀況有著直接的關系。在以往的礦山開發(fā)當中，設備的不先進導致了開發(fā)效率的低下，已經(jīng)滿足不了社會生產(chǎn)的需要，所以礦山企業(yè)要通過對設備的改進，使得礦山開發(fā)的效率提高。而隨著我國社會科技的不斷進步，許多企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了較為先進的礦山設備，尤其是隨著自動化技術在礦山設備中的應用，使礦山的開發(fā)效率有了很大提高。

1 自動化技術的簡介

自動化技術是在進行礦山開采時，通過對程序的編輯，以數(shù)字的形式對設備進行操作，通過對數(shù)字的識別完成設備的運作。另外，自動化技術可以通過系統(tǒng)的聯(lián)合共同完成下發(fā)的指令，具有較高的可靠性。在運行時需要通過編程的語言進行分析，從而控制設備的操作。通過模塊之間的相互配置來共同完成操作，模塊是一個不能拆卸的整體。而自動化技術具有非常強大、較為完善的功能，使用過程中可以靈活組合，可以滿足許多不同系統(tǒng)的控制需要，也可以通過一些簡單的邏輯語言進行輸入，設備識別后可以進行有效的表達。自動化控制系統(tǒng)的安裝比較方便，可以在很多不同的環(huán)境下工作。另外，它還具有很強的抗干擾能力，能有效屏蔽外界的干擾，適合在礦山開采時工作。

2 自動化技術應用的意義

在礦山生產(chǎn)中，因為工作環(huán)境比較惡劣，同時可能會有有害氣體產(chǎn)生，很容易發(fā)生安全事故。在以前，開采等工作大部分是通過人力完成的，安全性得不到保障，而自動化技術可以有效縮短工作的步驟和環(huán)節(jié)，通過計算機來控制設備操作，在很大程度上減少人力的使用，并在一定程度上減少運行成本。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程相比，自動化技術通過與機電控制的密切結(jié)合，綜合所有設備的優(yōu)點，憑借自身靈活組合性和易于延展性，在礦山生產(chǎn)中被逐漸推廣和應用。并且，不同的模塊可以進行重組，這樣便于設計明確的編程流程。

自動化控制系統(tǒng)還可以通過多邏輯圖和梯形圖的分析，實現(xiàn)程序的表達，有效減少操作人員的操作步驟。它還具有可靠度較高的防干擾模塊，因為井下的工作情況較惡劣，為了防止系統(tǒng)被其他條件干擾，設置了具有屏蔽效果的模塊。這樣保障機電控制系統(tǒng)在復雜度較高的情景下，也可以較長時間地順利運轉(zhuǎn)。

3 自動化控制技術在礦山機電控制中的應用

3.1 在礦山監(jiān)測和監(jiān)控中的應用

自動化控制技術可以運用在礦山監(jiān)測和監(jiān)控工作中。最初，我國在自動化設備應用于礦山監(jiān)測方面的經(jīng)驗較為缺乏，設備主要從國外進口，導致我國的礦山機電自動化控制較為落后。但是，隨著科技的不斷進步，我國對自動化設備的應用和使用在逐步上升，通過對礦山企業(yè)的實際狀況分析，摸索出了適合我國礦山發(fā)展的機電自動化監(jiān)控系統(tǒng)。通過機電自動化監(jiān)控礦山生產(chǎn)技術的不斷推廣，我國礦山生產(chǎn)的效率不斷提升。自動化控制技術的使用，明顯提升了民煤井下對瓦斯預警準確度和效率。

3.2 在風門控制中的應用

自動控制化系統(tǒng)通過對數(shù)字的運算和分析來進行對設備的操作，可以通過一些簡單的程序和計算來發(fā)出操作指令，控制機電設備，可靠性比較高。通過簡單的操作，可以實現(xiàn)對礦山井下風門的自動開閉。風門的開關閉是一項難度比較大的工作，以往都是通過人工進行風門操控，有時出現(xiàn)風門開閉不及時，因撞壞風門或風門關閉不嚴而漏風，具有很大安全隱患。應用自動化技術之后，可以有效減少安全事故的發(fā)生和人力資源的使用，為企業(yè)節(jié)約成本。另外，在礦山設備中得到有效推廣之后，自動化控制技術將來會全面滲透到礦山開采的全部過程，為生產(chǎn)過程提供安全保障，大大提高礦山的生產(chǎn)效率。

3.3 在運膠帶輸送機控制中的應用

通過自動化技術在運膠帶機中的應用，實現(xiàn)了許多以往不能完成的工作。首先，它在礦山機電設備控制中的應用，可以實現(xiàn)機電一體化的目標。其次，自動化技術控制裝置通過對運膠帶輸送機的各項數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，反映出運膠帶輸送機的各項指標，從而設定出其運行的正常標準。然后，可以通過減小電流來實現(xiàn)運膠帶機的減速，如果數(shù)據(jù)小于正常標準也可以通過增大電流來保障運膠帶機的正常運轉(zhuǎn)。最后，它還可以實現(xiàn)若干部運膠帶輸送機的自動化控制，減少設備空運行，節(jié)約電費和設備磨損。

3.4 在選礦生產(chǎn)中的應用

在選礦生產(chǎn)工作中引進自動化技術，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)選礦生產(chǎn)手動化操作，運用設備進行大規(guī)模的選礦生產(chǎn)，可以提升選礦的速度。通過引進自動化技術，能夠加快選礦生產(chǎn)的速度，同時提升選礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。在對自動化選礦生產(chǎn)進行指標制定過程中，如果不能選礦生產(chǎn)中相關礦產(chǎn)資源進行細化分類，則會造成礦產(chǎn)資源分類粗獷、指標不統(tǒng)一，進而容易在選礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。而一些礦山企業(yè)在進行選礦工作中沒有對礦產(chǎn)資源進行細化分類，造成自動化技術在應用過程中無法體現(xiàn)出其實際價值。對于選礦自動化設備的機器操控，也是影響選礦生產(chǎn)質(zhì)量的一項重要因素。

3.5 在采煤機中的應用

在礦山生產(chǎn)中，采煤機是最重要的設備之一，而將變頻器自動化集控技術運用于電牽引采煤機，可以為采煤機提供足夠的牽引力，加大電能的利用率，根據(jù)現(xiàn)場實際情況隨意調(diào)節(jié)采煤機的行走速度和采煤高度，最大限度地滿足井下采煤需求。與以往的采煤設備相比，它具有許多的優(yōu)勢，并且故障概率較小。另外，因為其自身的穩(wěn)定性，在維修方面也不需要耗費太多人力財力。它操作簡單，可以通過計算機技術的操作實現(xiàn)礦山生產(chǎn)。所以自動化技術在采煤機中的應用，是一個新的發(fā)展目標，并逐漸得到推廣，將為我國的礦山產(chǎn)業(yè)帶來源源不斷的動力。

3.6 在提升機中的應用

在以前的礦山生產(chǎn)中，提升機一般是通過繼電器控制，隨著自動化技術的應用，可以對原來的繼電器提升機進行改造。在改造過程中，要先移走原來的操作臺、再安裝新操作臺。在升級期間，原來的操作臺要繼續(xù)控制生產(chǎn)，要想使系統(tǒng)升級也要安裝新舊系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化閘。另外，可以通過對傳動回路中閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的測試，獲得各個設備的工作狀態(tài)參數(shù)，進而再一次對設備進行優(yōu)化。

隨著自動化技術的使用，以變頻器為核心的調(diào)速系統(tǒng)在交流礦井提升機上的應用越來越多，改變了以往交流轉(zhuǎn)子串電阻分級調(diào)速的控制模式。變頻調(diào)速屬于無級調(diào)速閉環(huán)控制，爬行速度容易控制，對提升機相關機械設備在運行和停止過程中，沖擊比較小，提升機運行更加平穩(wěn)。它可以對提升機運行全過程實現(xiàn)實時監(jiān)控，實現(xiàn)自動化控制，使運行更加安全可靠。與轉(zhuǎn)子串電阻分級調(diào)速電控系統(tǒng)相比，其對電網(wǎng)的污染減少，能有效控制諧波污染，能耗降低30%左右。安裝好的設備不能直接投入使用，要先進行一段時間試運營，如果可以完整地完成既定工作，便可以逐漸投入使用。

在礦山作業(yè)時，安全是第一項任務，作業(yè)前首先要嚴格檢查設備的安全方面，另外還要對該設備進行定期維護。自動化技術可以提高提升機的安全性，通過降低操作的步驟提升礦山開采的效率。

3.7 在井下供電的應用

電力系統(tǒng)的生產(chǎn)由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電5 個環(huán)節(jié)組成，由于產(chǎn)品的特殊性，電能的生產(chǎn)、運輸、消費必須同時完成。近10 多年來，隨著計算機技術、通信技術和自動化技術的迅猛發(fā)展和應用，電力自動化的理論和實踐取得了飛速的發(fā)展，大部分功能由微機自動實現(xiàn)，數(shù)字化電力系統(tǒng)成為可能，電力自動化的內(nèi)容也從元件自動化、孤島自動化的模式逐步走向全面系統(tǒng)的綜合管理模式上來，電網(wǎng)管理由傳統(tǒng)的經(jīng)驗型上升至科學分析型，大大提高了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟運行水平，但是按照傳統(tǒng)的功能需求數(shù)字化后形成的簡單自動化系統(tǒng)仍然難以避免形成孤立的“島狀態(tài)”，系統(tǒng)之間無法共享數(shù)據(jù)，設備重復投資現(xiàn)象嚴重，無法形成統(tǒng)一的運行管理系統(tǒng)，造成資源的浪費，也給系統(tǒng)的運行和維護帶來了困難，甚至給電力系統(tǒng)帶來事故。因此，電力自動化系統(tǒng)設計是一項系統(tǒng)的工程，面向電力系統(tǒng)大系統(tǒng)的特征和多部門應用、多專業(yè)需求的角度，設計出一套全方位、一體化的電力自動化系統(tǒng)成為擺在礦山信息化工作人員面前的一項重要且艱巨的任務。

3.8 生產(chǎn)監(jiān)控自動化

地下采掘工作有一定危險性，如粉塵超標、瓦斯?jié)舛冗^大、地層變動等，會導致相應的危險事故。自動化監(jiān)控是以計算機為操作端，利用傳感器將攝像頭拍攝到的具體情況回傳至控制中心，方便控制中心對各個生產(chǎn)階段進行監(jiān)控。這種監(jiān)控可以及早發(fā)現(xiàn)危險，給工人安全撤離爭取時間，從而提升工人工作的安全性。20 世紀80 年代，我國第一批生產(chǎn)監(jiān)控設備開始在礦山生產(chǎn)中應用。目前，自動化技術在礦山機電設備中應用仍然以監(jiān)控設備最為完善，這與其應用歷史不可分割，當然也與國家對礦山安全生產(chǎn)的監(jiān)督也有很大關系。

4 礦山機電自動化控制的發(fā)展趨勢

對于礦山企業(yè)來說，自動化技術可以提高井下作業(yè)的安全性，同時也能減少使用人力資源、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，所以自動化控制技術在礦山中的應用是一個發(fā)展方向。企業(yè)要在增強設備的采集信息能力同時，對設備的信息進行有效分析，并通過開發(fā)智能的自動化設備，來引領行業(yè)發(fā)展。

5 結(jié)束語

隨著我國礦山企業(yè)機械化水平的不斷發(fā)展，自動化控制技術在機電設備中被廣泛應用，礦山技術的自動化也已經(jīng)成為一種趨勢，在礦山作業(yè)中發(fā)揮著重要作用。所以，要進一步推動自動化技術在礦山機電設備中的發(fā)展，提升企業(yè)的整體經(jīng)濟效益。只有快速提升礦山開采效率，有效拉動我國經(jīng)濟增長，才能促使我國煤炭行業(yè)向世界水平邁進。