煤礦機械設備電氣自動化技術的應用

王 芳

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦， 山西 古交 030205）

引言

傳統(tǒng)的煤礦機械設備需要工人進行高難度的機械操作，對工人的素質要求較高，并且由于煤礦開采的危險度極大，也讓開采工人時刻面臨著未知的安全隱患。電氣自動化技術的發(fā)展使煤礦企業(yè)無法滿足于傳統(tǒng)的煤礦機械設備的工作效率，市場對煤炭需求量的不斷增加也推動了煤炭機械設備的升級更新。

1 電氣自動化技術在煤礦行業(yè)中應用的必要性

1.1 提高安全可控程度

煤炭行業(yè)與交通、建筑行業(yè)被稱為生產(chǎn)行業(yè)中的“三大高危生產(chǎn)行業(yè)”，煤炭開采過程是一個極其危險的工作過程。因此在煤炭開采過程中確保工作人員的生命安全是第一位的，因為煤炭開采的核心內容就是工人，一旦采煤過程中工人出現(xiàn)意外就會打破“工人- 煤礦- 工人”的生產(chǎn)循環(huán)，造成人員傷亡，給煤礦企業(yè)帶來損失。但是電氣自動化技術在煤礦機械設備中應用，會減少大量的工人進入采煤現(xiàn)場，降低意外事故的發(fā)生幾率。同時，電氣自動化技術能夠提高采煤現(xiàn)場的安全可控程度，對危險源進行有效識別，在危險到來之前先截斷危險源的發(fā)生條件，實現(xiàn)對采煤現(xiàn)場的安全控制[1]。

1.2 提高采煤作業(yè)效率

電氣自動化采煤機械設備的工作效率肯定比人力工作效率要高，人需要休息，但機器不需要。相比較人工操作，自動化機械設備的工作情況更加穩(wěn)定，平均的開采精度和準確度普遍高于人工。在未來，隨著電氣自動化技術的進一步發(fā)展，控制技術與人工智能技術在自動化機械設備中的進一步利用會讓煤礦機械設備的性能更加完善，開采效率、開采精度、開采準確度都會得到大幅的提高。

2 電氣自動化技術在煤礦行業(yè)的應用方向

提高煤礦機械設備的工作效率，解放人工，實現(xiàn)機械與電氣自動化的結合是當前煤礦行業(yè)內的共識。電氣自動化技術就相當于煤礦行業(yè)的一場機器改革，只有牢牢抓住這個改革機遇，企業(yè)才能有更好的發(fā)展、更光明的未來。在面對一場改革時，企業(yè)往往是抱著觀望的狀態(tài)，猶豫不決，但是企業(yè)需要明白未來煤礦開采的發(fā)展方向，積極借鑒國外煤礦行業(yè)的成功案例，舍下當前的經(jīng)濟利益，建設好一套完整的自動化機械設備，實現(xiàn)煤礦機械的集成，將精密的電子信息控制技術用在煤礦機械設備中，切實提高企業(yè)的工作效率和安全控制。接下來介紹電氣自動化技術在煤礦機械設備中的應用實例。

2.1 采掘機械中的故障診斷技術

采掘機械是電氣自動化技術的主要應用陣地，采掘機械是接觸采煤現(xiàn)場最多的機械，需要應對的環(huán)境最復雜，也最惡劣。相比較傳統(tǒng)的采煤機械，電氣自動化采煤機的主要特點是通過控制采煤機械的運行參數(shù)和運行姿態(tài)來提高采煤機對惡劣環(huán)境的適應能力。自動化應用提高了采煤機的性能，實現(xiàn)了全自動無人作業(yè)的工作效果，體現(xiàn)出科技進步對實業(yè)的發(fā)展推動。自動化采煤機的自動系統(tǒng)主要包括四個，分別是恒功率自動調速系統(tǒng)、自動調高系統(tǒng)、自動射線探測以及故障診斷。恒功率調速系統(tǒng)主要通過改變采煤機的牽引速度的設置值來限制主發(fā)電機的實際運行功率，控制負載功率的變化范圍。從而使采煤機的工作效率發(fā)揮到最大。井下采煤工作環(huán)境的能見度低，環(huán)境地形環(huán)境變化無常，自動調高技術能夠讓采煤機自動識別井下的地形變化，調整采煤機的高度，防止采煤機在工作過程中出現(xiàn)連續(xù)截割頂板巖層而毀壞采煤機械設備的情況。故障診斷是基于采煤機械自動化監(jiān)控進行的，自動進行工程路況的監(jiān)視是電氣自動化技術在采煤機械設備中的主要應用，其主要工作原理是通過監(jiān)測采煤機械的運行參數(shù)和運行狀態(tài)的變化，對采煤機械及其當前所處環(huán)境進行分析。這里還會用到數(shù)據(jù)分析技術。一旦發(fā)現(xiàn)運行參數(shù)或者運行姿態(tài)有變，信息分析系統(tǒng)就會立刻進行參數(shù)分析，并發(fā)出警報，判斷機器處于故障中。電氣自動化技術在采煤機械中的應用能夠大幅度提高采煤機的工作效率，減少采煤機的磨損，延長采煤機的使用壽命[2]。

2.2 安全機械中的信息處理技術

安全問題一直以來都是煤礦行業(yè)的頭等大事。電氣自動化技術在煤礦安全機械的應用，提高了安全機械對煤礦工作環(huán)境的檢測精度，并且能夠及時地將采集到的信息通過中央信息控制系統(tǒng)進行分析處理，代替了傳統(tǒng)的人工信息處理，能夠讓工作人員更快地掌握信息數(shù)據(jù)，增強對意外風險的控制程度。目前煤礦行業(yè)中用到的井下瓦斯檢測遙控儀器、采煤工作環(huán)境的溫度、濕度檢測儀器和斷電儀器等都已經(jīng)開始了電氣自動化技術融合實驗，并在一些大型煤礦中投入使用，反響很好，有著巨大的發(fā)展前景。我國目前在自動化傳感器領域的研究相對落后，煤礦企業(yè)需要進一步重視。

2.3 運輸機械中的PLC 技術

電氣自動化技術在煤礦運輸機械中的應用主要體現(xiàn)在PLC 技術的應用上。我國煤礦企業(yè)常用的運輸機械為帶式運輸設備，但是只有少部分的煤礦企業(yè)重視數(shù)字調整系統(tǒng)，大部分企業(yè)對網(wǎng)絡和PLC 技術的了解程度不夠。PLC 技術是電氣自動化技術在煤礦運輸機械設備中的核心系統(tǒng)，其工作原理是將高轉電子頻率和高效率的轉波器作為基礎進行運營。在運營狀態(tài)下，PLC 和計算機處理器作為工作核心來實現(xiàn)對煤礦運輸機械的控制。在控制過程中，計算機會對運輸機械進行監(jiān)控，實現(xiàn)對運輸機的數(shù)字控制，給運輸機械的安全提供了有力的保障。由于社會對煤炭資源的需求量逐年增加，煤炭的開采量也在不斷增長，使用PLC 技術能夠提高運輸機械在運輸過程中的安全控制，其先進的轉波監(jiān)控能夠起到有效的感知作用。

2.4 監(jiān)控系統(tǒng)與電氣自動化技術

監(jiān)控系統(tǒng)也是重要的煤礦機械設備。監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)視采煤工作的情況。自動化采煤機械容易發(fā)生故障，在采煤過程中如果出現(xiàn)失控等情況，都需要依靠監(jiān)控系統(tǒng)來察覺。由于采煤環(huán)境的能見度低，尋常的監(jiān)控攝像機很難拍攝到采煤環(huán)境中的情況，我國煤礦企業(yè)中使用的監(jiān)控系統(tǒng)一般都是借鑒國外先進的紅外設備和遙感設備來實現(xiàn)監(jiān)控的。遙感設備和紅外線設備對傳感器的要求很高，電氣自動化技術在監(jiān)控系統(tǒng)中的應用環(huán)節(jié)也是作用在自動傳感器的研究中。但是目前國內對自動遙感方面的研究還不夠多，加大自動傳感器的研究是未來電氣自動化技術在煤礦機械設備中應用的一大研究熱點。

3 煤礦行業(yè)中電氣自動化技術的發(fā)展前景

電氣自動化技術與煤礦機械設備的融合應用已經(jīng)是大勢所趨。在未來，智能自動化技術將會進一步融合到煤礦機械設備的生產(chǎn)研究中，隨著人工的減少，煤礦企業(yè)在未來需要在設備維修和故障診斷上下更多的功夫，重視培養(yǎng)維修人員的專業(yè)技能，提高對自動化機械設備的維護程度，畢竟自動化機械設備損失一臺就會影響企業(yè)的開采進度和工作效率。同時還應該加強對自動化傳感器的研究，提高監(jiān)控系統(tǒng)，增強對設備工作的監(jiān)控[3]。