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谈煤矿机电一体化技术发展趋势

2021/09/03 阅读:

摘要:煤矿开采作业中,机电一体化技术的应用在提升作业效率、减轻工作压力以及保障作业安全等各个方面均发挥了显著作用。该技术融合了计算机、自动化控制、电气工程、机械工程和无线通信等多项技术,成为煤矿企业提高经营效益的关键因素。文章首先介绍了机电一体化在采煤机、输送机、掘进机等煤矿常用机电设备中的具体应用,随后结合煤矿管理制度,从设备管理制度和人员培训制度方面,总结了推广机电一体化技术的策略,并基于行业发展现状,为今后这一技术的发展趋势作出了展望。

关键词:煤矿机电设备;机电一体化;采煤机;智能化

在工业自动化背景下,煤矿机电一体化技术在破碎、开采、生产、运输等领域得到了广泛运用。近年来,煤矿机电设备的数量、类型增加,为矿井作业创造了便利。但是也存在管理制度不完善、养护检修不及时、协同作业难度大等一系列问题,使得机电一体化技术的应用优势大打折扣。因此,煤矿企业不仅要增加资金投入,引进和应用机电一体化技术,而且还要加强设备管理,实现机电设备和机电一体化技术的定期更新,从而为煤矿生产的高效率进行,以及煤矿企业的可持续发展提供技术支持。

1煤矿机电一体化技术的应用实践

1.1在采煤机中的应用

早期煤矿开采中,以液压牵引采煤机为主;随着机电一体化技术的成熟,基于电气控制的电牵引采煤机开始广泛使用。除了提供更大的牵引力,提升采煤作业能力外,机电一体化技术的应用优势还体现在:其一,动态特性好,实时监测采煤机的状态参数,防止采煤机超载运行;其二,提供下滑制动功能,当倾斜角度为40o-50o时,利用机电一体化技术的下滑制动性能,有效控制轴端停电设置功能,最大程度上防止开采作业环节当中,出现下滑的情况,有效避免安全事故的发生。其三,相比于液压牵引,电牵引不容易发生零件磨损,有效延长设备寿命。对降低故障率和保证采煤作业持续性有显著效果。其四,体积小巧、质量轻便,节能效益明显,降低了设备运行成本。

1.2在带式输送机中的应用

带式输送机是煤矿生产中的关键设备。机电一体化技术的运用,不仅提高了带式输送机的输送距离、输送功率,而且还保证了设备运行的稳定性。以传动装置为例,利用分布在前端的各种传感装置,能够实时获取带式输送机的传动参数,包括V带的传动速率、电动机的实时转速、各轴输入功率等。现场作业人员根据煤矿运输需要,在带式输送机的控制面板上调节运行参数,由PLC根据操控指令调整带式输送机的传送参数,从而实现对输送效率的调整。除此之外,机电一体化技术还能够提供在线监控功能,实现对带式输送机电气系统的自动诊断,确保有故障问题第一时间发现,对避免机电设备发生严重故障也有积极作用。

1.3在掘进机中的应用

掘进机电气系统主要是由矿用隔爆型电铃、矿本质安全型操作箱、矿用隔爆兼安全型开关箱、隔爆照明灯等构成。此类设备中,机电一体化技术的作用主要是保护设备的主控制器,从而控制系统协调运行。此外,将实时收集到的设备运行参数,与预设的标准工况进行对比。若发现异常参数,则利用故障记忆功能,自动识别掘进机的故障类型。进而生成故障分析报告,包括故障位置、发生原因以及修理方案等,为设备管理人员开展维修处理提供了参考。除此之外,机电一体化技术还能对短路、油泵、二运电机的过压、三相不平衡等事项进行有效地监控与保护,准确的显示各个电机的实际工作电压、运行状态及故障信息等信息。

1.4在矿井安全生产监测方面的应用

保障井下作业安全,是煤矿生产管理的重中之重。利用机电一体化技术布局煤矿安全生产监控系统,一方面能够实现对潜在安全隐患的精准识别,并且由系统自动告警,提醒现场安全管理人员和井下作业人员作出应急避险,防范恶性安全事故的发生;另一方面,借助于机电一体化技术,由计算机自动调控矿井装置,消除安全隐患。例如当传感器监测到矿井瓦斯浓度达到设定阈值时,将该信号发送给终端计算机。计算机发出两条指令,一条是报警指令,控制报警器提醒有关人员;另一条是通风指令,控制风机加大送风力度,稀释矿井空气中瓦斯浓度,从而消除事故隐患。机电一体化技术的应用,在确保煤矿生产安全方面作用显著。

1.5在提升机中的应用

在提升机的内置控制平台中,核心设备是工业计算机(PLC),通过编程控制的方式,实现机电一体化的应用。利用PLC编程控制器上的输入/输出串口,实现信息交换。利用输入口,PLC能够获取提升机作业时的各种信号,包括速度信号、打点信号、停车信号以及安全回路故障信号等。PLC接收并识别信号后,利用内置程序生产相应的控制指令,然后利用输出口,将这些指令发送到前端动作单元,完成提升操作。在机电一体化技术的应用方面,国外已实现了全过程听微机监控,而且利用双安全线路,而且在安全监控同路上采用冗余技术,从而使得煤矿提升机的运行变得更加安全,显著降低了设备故障和安全事故的发生率。国内方面,也有一些煤矿企业利用数字提升机,对于重复性故障的寻址、诊断和自诊断都实现了突破,而且可以进行简单的通信。

2煤矿机电一体化技术的推广策略

2.1完善并落实机电设备管理制度

煤矿机电设备类型较多,给日常管理增加了难度。如果检修、维护不到位,很有可能使设备发生故障,不仅影响煤矿生产效率,甚至会带来安全隐患。因此,在推广机电一体化技术的过程中,煤矿企业还应出台更加详细的机电设备管理制度,通过保障机电设备的良好工况,从而保证机电一体化技术应用优势的发挥。例如,明确机电设备的检修制度,安排专人定期检查采煤机、提升机等设备是否存在运行隐患。

2.2做好机电管理人员的培训

机电一体化技术的运用,虽然在一定程度上代替人工完成了煤矿的开采、运输等工作,但是在现有的技术条件下,还不能完全脱离人工操作。而随着煤矿机电设备的自动化、智能化程度不断提升,相应的对设备管理人员的各项要求也在不断提高。煤矿企业应加大培训力度,保证机电设备操作人员、管理人员,能够熟练运用机电一体化技术,做好设备的运行管理、日常维护,确保其发挥应有的价值,支持煤矿生产的稳定、高效运行。

3煤矿机电一体化技术的发展趋势

3.1智能化

在机电一体化技术的影响下,现阶段煤矿机电设备的自动化程度较高,但是多数情况下还是需要人工发送操控指令;未来,随着机电一体化技术的进一步成熟,特别是随着AR技术、5G技术在这一领域的运用,煤矿机电设备的智能化程度也会得到提升。以煤矿机电设备的运行自检为例,在现有的技术条件下,PLC通过采集设备运行参数,能够实时、准确识别出机电设备的故障,然后将故障信息反馈给管理人员;而机电一体化技术的智能化发展,不仅可以做到潜在故障的自动巡检、精准识别,还可以自动生成维修方案,为管理人员开展设备故障处理提供参考。

3.2微型化

煤矿井下作业空间有限,大型机电设备不仅占用太多空间,而且日常维护、检修难度较大,使用成本较高,显然不符合煤矿企业的利益需求。在机电一体化技术的支持下,煤矿机电设备将会朝着微型化、高效率的方向发展。例如,在机电设备的控制系统中,使用微型工控机代替PC机,不仅提高了系统的运行速率,增强了机电设备的灵敏度,而且显著缩小了机电设备的体积。除此之外,微型化带来的另一个优势,在于机电设备中大量使用集成化电路,也会减少空间占用,从而使得煤矿机电设备的使用更加灵活。

4结束语

在煤炭行业深化供给侧改革的背景下,机电一体化技术展现出强大的优越性,在推进煤矿开采从劳动力密集型向技术密集型转变提供了支持。现阶段,机电一体化技术主要在煤矿常用电气设备上得到应用,如掘进机、提升机、采煤机等;除此之外,像井下安全监测系统中,机电一体化技术也有使用。从技术应用效果来看,无论是提升煤矿生产效率,还是减轻一线人员工作压力,抑或是保障井下作业安全,机电一体化技术均发挥了显著的优势。下一步,机电一体化设备将会朝着智能化、微型化方向发展,煤矿企业应完善管理制度,为机电一体化设备多种功能与价值优势的发挥创造必要条件。

参考文献

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作者:付秀峰 单位:黑龙江龙煤双鸭山矿业有限责任公司

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