自動(dòng)化在煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用

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摘要：為了進(jìn)一步提升煤礦開采的效率和保證安全性，應(yīng)在煤礦開采中大幅度應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)。通過分析煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，探討了自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用，可以為煤礦機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化改造提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：煤礦開采；機(jī)電設(shè)備；自動(dòng)化技術(shù)

隨著煤炭科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤炭產(chǎn)量逐年提升。與此同時(shí)，煤礦開采的安全性也得到了顯著提升。由于中國(guó)煤礦地質(zhì)條件的復(fù)雜性，煤礦災(zāi)害事故仍然有發(fā)生的可能。為此，需要采用自動(dòng)化控制的煤礦機(jī)電設(shè)備代替工人進(jìn)行危險(xiǎn)作業(yè)。此外，近些年來(lái)，煤礦產(chǎn)能過剩，導(dǎo)致煤礦的競(jìng)爭(zhēng)壓力日益激烈，減人提效是煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路[1-3]。實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化能較好地滿足這一需要。本文分析了煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，探討了其在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用情況。

1煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

自動(dòng)化技術(shù)代表了最先進(jìn)的生產(chǎn)力，其在煤礦生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為機(jī)電設(shè)備的操作更加簡(jiǎn)便、機(jī)電設(shè)備的使用更安全、大幅度提高生產(chǎn)效率及降低生產(chǎn)成本。下面將進(jìn)行具體分析。

1.1機(jī)電設(shè)備的操作更加簡(jiǎn)便

與傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備相比，自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備的操作更加簡(jiǎn)便。自動(dòng)化控制過程中采用了檢測(cè)技術(shù)和控制電機(jī)技術(shù)，使得對(duì)機(jī)電設(shè)備的控制更加靈敏。在操控設(shè)備時(shí)，只需要操控設(shè)備少量的按鈕，且各個(gè)按鈕代表的功能易于識(shí)別，不需要基于設(shè)備的使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)手動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備狀態(tài)。此外，通過自動(dòng)化設(shè)備上自帶的一些儀表，可輕松了解設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，從而可更有效地對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.2機(jī)電設(shè)備的使用更加安全

在自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備上通常裝有故障診斷裝置和報(bào)警裝置，可以在很大程度上降低安全事故發(fā)生的可能性，從而使機(jī)電設(shè)備的使用更加安全。一旦出現(xiàn)故障，自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備內(nèi)部的某些程序會(huì)運(yùn)行，發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令，使設(shè)備自動(dòng)處于最安全的狀態(tài)。發(fā)出的報(bào)警信號(hào)可及時(shí)通知有關(guān)人員進(jìn)行維修，從而避免某些機(jī)電設(shè)備故障釀成煤礦機(jī)電安全事故。此外，更為重要的是，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用減輕了某些井下崗位工作人員的數(shù)量，這在某種程度上保護(hù)了工人的生命安全。

1.3大幅度提高生產(chǎn)效率

煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化能大幅度提高生產(chǎn)效率。通過設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行，可以節(jié)省人員換班和工人對(duì)機(jī)電設(shè)備工況檢查的時(shí)間。使用自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備的關(guān)鍵在于通過對(duì)周圍環(huán)境的自動(dòng)檢測(cè)，根據(jù)外部檢測(cè)的狀況按照某種規(guī)律自動(dòng)運(yùn)行。這樣，機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行不依賴于人的操作，從而實(shí)現(xiàn)全天自動(dòng)運(yùn)行，大幅度提高了生產(chǎn)效率。

1.4降低生產(chǎn)成本

自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用可有效降低煤礦生產(chǎn)成本：a)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用減少了煤礦井下工人的數(shù)量，井下工人數(shù)量只有原來(lái)的1/4~1/3，大幅度降低了人力資源成本[4]；b)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用使生產(chǎn)效率提高了幾倍甚至十幾倍，這樣總體的生產(chǎn)成本得到了大幅度下降；c)自動(dòng)化技術(shù)能更好地預(yù)防煤礦機(jī)電安全事故的發(fā)生，這在某種程度上也降低了生產(chǎn)成本。

2煤礦機(jī)電設(shè)備中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

以上分析了煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)，下面將以煤礦一些主要的機(jī)電設(shè)備為例，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1采煤機(jī)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

采煤機(jī)是綜采工作面重要的機(jī)電設(shè)備，在采煤機(jī)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)可大幅度提高煤礦開采效率。采煤機(jī)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩方面[5]：a)根據(jù)煤層厚度自動(dòng)調(diào)整采煤機(jī)的采高。通過在采煤機(jī)上安裝煤層厚度傳感器，可實(shí)時(shí)獲取煤層厚度，這樣可有效控制采煤機(jī)采高，既可以減少煤炭資源的浪費(fèi)，又可以減少采煤機(jī)截割頂板的情況，從而降低采煤機(jī)截齒的磨損。b)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制（見圖1）。隨著進(jìn)入深部開采，礦山壓力顯著增加，發(fā)生各種動(dòng)力災(zāi)害的可能性大大增加。為了保證開采的安全性，工人可在安全位置遠(yuǎn)程操控采煤機(jī)，這樣可有效減少煤礦開采過程造成的人員傷亡。

2.2皮帶輸送機(jī)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

皮帶輸送機(jī)是煤礦井下重要的運(yùn)輸設(shè)備，在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。皮帶輸送機(jī)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：a)皮帶輸送機(jī)運(yùn)行速度的自動(dòng)控制。通過對(duì)皮帶輸送機(jī)的載荷進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，根據(jù)載荷調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，從而達(dá)到節(jié)能的目的。b)自動(dòng)灑水降溫。通過對(duì)煤體溫度的檢測(cè)，進(jìn)行自動(dòng)的灑水降溫，從而達(dá)到節(jié)約水資源的目的。c)煤層自燃報(bào)警裝置的應(yīng)用。在皮帶輸送機(jī)運(yùn)行的行程中安放有煙霧報(bào)警裝置，一旦發(fā)生火災(zāi)能自動(dòng)報(bào)警并進(jìn)行噴水。d)故障自動(dòng)檢測(cè)。由于皮帶輸送機(jī)比較大，在發(fā)生故障時(shí)找到故障位置很關(guān)鍵，通過相應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，很容易找到皮帶輸送機(jī)的故障位置，從而節(jié)約維修時(shí)間。

2.3礦井提升機(jī)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

礦井提升機(jī)是煤礦重要的輔助運(yùn)輸設(shè)備，在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)后可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全運(yùn)行。礦井提升機(jī)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：a)實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的無(wú)極調(diào)速。通過變頻技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)速度的精準(zhǔn)控制（見圖2），減輕了提升機(jī)在啟動(dòng)和停止過程中對(duì)整個(gè)提升系統(tǒng)的沖擊，減緩了鋼絲繩的損壞。b)實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障運(yùn)行。通過應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)，由于不存在開關(guān)的機(jī)械磨損，可以最大程度保證提升機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障運(yùn)行。c)節(jié)約電能。通過回饋制動(dòng)系統(tǒng)，將下放重物過程中產(chǎn)生的電能回饋到電網(wǎng)中，從而最大程度節(jié)約電能。

2.4礦井通風(fēng)機(jī)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

礦井通風(fēng)機(jī)是煤礦主要的通風(fēng)設(shè)備，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在煤礦生產(chǎn)中，礦井主通風(fēng)機(jī)每年消耗的電能占整個(gè)礦井總消耗電能的比例達(dá)到50%，因此礦井主通風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行十分重要。礦井主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與其運(yùn)行的工況點(diǎn)存在很大的關(guān)系。在礦井生產(chǎn)過程中，礦井的主通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化，主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率降低。在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)后，可根據(jù)礦井的實(shí)時(shí)風(fēng)阻自動(dòng)調(diào)節(jié)主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)。這里主通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)主要是通過調(diào)節(jié)主通風(fēng)機(jī)的電源頻率實(shí)現(xiàn)的。

3結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化技術(shù)代表了最先進(jìn)的生產(chǎn)力，為此非常有必要在煤礦企業(yè)中大幅度應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)。煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在機(jī)電設(shè)備的操作更加簡(jiǎn)便、機(jī)電設(shè)備的使用更加安全、大幅度提高生產(chǎn)效率及降低生產(chǎn)成本。對(duì)采煤機(jī)、皮帶輸送機(jī)、礦井提升機(jī)及礦井通風(fēng)機(jī)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，可以為認(rèn)識(shí)煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用提供一定的參考。

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作者:張玉龍 單位:華陽(yáng)新材料科技集團(tuán)有限公司二礦