井下機電設備一體化探究

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摘要：機電一體化作為煤礦機電設備發展的必然趨勢，對于提升井下生產工作效率和安全性均有積極的推動意義。敘述了機電一體化技術的內涵及展開相關研究的必要性，從多方面探討了機電一體化技術在井下機電設備中的具體應用。

關鍵詞：機電一體化；概述；必要性；應用分析

0引言

煤炭作為中國的傳統能源，有著悠久的開采歷史，因而中國中東部地區煤炭礦區多為老舊礦區，不僅工作環境相對艱苦，且礦區生產設備普遍老舊落后，使得礦區生產效率始終不高。特別是近年來伴隨中國現代化進程的不斷加速和市場經濟的飛速發展，陳舊落后的煤炭生產設備更加難以滿足社會發展需求，自動化、智能化、電子化成為煤炭生產工藝發展的必然趨勢。其中，機電設備的一體化技術作為集自動控制、在線監測、故障報警等眾多功能于一體的新型高效技術，對于提升煤礦生產的安全性和與工作效率有著積極推動作用。

1機電一體化技術概述

機電一體化技術是綜合機械、計算機、電子、信息等眾多學科技術融合而成的一門高新技術。借由傳統機械設備同現代電子、計算機、信息等技術的有機結合研制出具備良好智能的自動化機電設備系統，從而使原本需人為操作的各種設備功能通過電腦軟件即可實現遠程操控，并使設備操控的精準度及效率大幅提升。一般而言，一個完整的機電設備一體化技術應具備自我控制、遠程監測、自我診斷、事故預警等功能，相較于傳統設備，其不僅操作更加便捷且適用范圍更加廣泛，設備運行的穩定性及工作效率等也均獲得顯著提升，現階段其已在中國煤炭自動化生產、井下安全監控、新型產品研發、設備更新換代等多方面獲得廣泛應用，并取得了良好的經濟效益與社會效益[1]。

2機電設備一體化對于煤礦生產的必要性分析

2.1能降低井下作業強度提升生產效率

在傳統煤炭回采中，由于其機電設備多依靠人工操作，自動化水平不足，加之設備體積與重量龐大、搬移困難，不僅導致機電能耗偏大且作業生產效率低下。而新型一體化機電設備則可通過計算機與微電子技術實現遠程自控控制，加之控制電路中大量集成電路與編程控制的應用，機電設備的體積與重量大幅減小，極大便利了井下各項作業的順利開展。目前，伴隨大量機電一體化采煤設備的普及應用，傳統粗放型生產模式已逐漸消失，不僅煤炭生產效率獲得極大提升，井下作業人員的工作強度也顯著降低[2]。

2.2能改良井下作業環境提升生產安全性

由于以往煤炭井下作業環境的惡劣性，使得作業人員總是在高溫、高濕、多粉塵環境中從事大體力勞動，時間一長不可避免會對井下作業人員身心健康造成不可挽回的負面影響，加之過去國家對煤炭生產監督力度不足，由于設備老舊和作業不規范而導致的安全事故頻發，造成了不良社會影響。而機電設備一體化技術的應用，能讓井下巷道采掘、煤炭回采與運輸、安全監控等多方面實現設備控制的自動化、遠程化和智能化，如此就可將工人從惡劣的工作環境與高強度的體力勞動中解放出來，改為使用遠程操控設備，并借助系統自帶的監控、預警功能，實現對安全隱患的及時發現與排除，從而更好地保障生產安全。

2.3提升煤炭企業的經濟效益與社會效益

通過對機電一體化設備的普及應用，煤炭生產企業不僅能大幅提升自身產量，創造更大的經濟效益，且由于生產安全系數的提高，安全事故的發生幾率也大幅降低，從而有助于為企業創造良好的社會形象，提升企業社會效益。

3機電一體化技術在井下設備中的應用

3.1機電一體化技術在進行運輸設備中的應用

機電一體化運輸機作為普及較為廣泛的一體化機電設備，在技術上主要通過液壓控制與機電控制相融合的CST（可控啟動傳輸裝置）可控軟啟裝置實施控制。CST裝置是專門針對井下的長距離皮帶運輸而設計，通過其不僅能實現對設備的靈活操控，并可對設備運行中的各類故障實施自我監測，如對運輸機日常運行中常見的軸溫異常、皮帶倒轉與打滑、斷帶、跑偏等問題進行實時監測、提前預警與自我保護。但鑒于當前部分關鍵技術如輸送帶傳輸過程動態分析等技術尚未實現突破，導致一體化輸送機在運輸長度及運量上受到一定制約，這也是今后仍需繼續研究的問題之一[3]。

3.2機電一體化技術在采煤設備中的應用

隨著機電一體化技術的應用發展，井下采煤機逐漸從傳統液壓控制轉變為微機遠程控制，相較于以往的采煤設備，一體化采煤機不僅具備更加優良的牽引性，能為移動中的采煤機提供穩定可靠的牽引力，且采煤機下滑時可進行發電制動，停機時也具備良好的防滑制動，從而使其可應用于大傾角煤層開采中。同時作業中，牽引電機除自身磨損外基本不會出現其它意外而導致磨損，能極大提升設備使用周期。此外，機電一體化化采煤機還具備構造簡潔、維護便利、反應靈敏、工作效率高等優點，加之其電能轉換效率高達95%以上，明顯優于以往液壓采煤機的70%，可見機電一體化技術在采煤機上有著顯著應用優勢，為企業創造了良好經濟效益。

3.3機電一體化技術在通風設備中的應用

將機電一體化技術運用到井下通風設備的控制管理上，在提升通風效率、保障井下安全的同時還能實現對能源消耗的改良控制。如，在井下通風機中綜合運用變頻啟動和PLC（可編程邏輯控制器）控制技術，便能實現對電能消耗的有效降低，根據相關統計調查顯示，井下通風設備引入PLC控制技術及變頻啟動技術后，通風耗電量降低幅度可達30%左右，與此同時生產回采效率也獲得顯著提升。通風系統中綜合運用了先進的網絡通訊手段和自動化測控變頻技術，能實現對整個通風系統的自動化尋優操控，從而最大化降低能耗，解放勞動力，延長設備使用周期，從而為企業創造巨大經濟效益。同時，該系統所具備的報警保護功能，還可實現對安全隱患的提前發現與及時處置，從而大幅提升安全系數。

3.4機電一體化技術在井下安全在線監控上的應用

所謂在線監控是指運用機電一體化技術對井下生產相關各類機械的動力裝置、液壓系統、傳動裝置、作業裝置、制動裝置等進行遠程實時在線監控，同時對于設備運行時的異常狀態進行及時自動的預警提醒，并向有關技術人員提示故障發生區域。通過這一技術，不僅大幅減少了井下設備威脅人員的工作量，還能進一步有效提升設備運行效率，實現對維護成本的最大化節約。同時，該技術還可有效縮短設備檢修與維護實踐，延長設備運行壽命[4-5]。

4結語

機電設備的一體化技術雖發展時間尚短，但其巨大的發展潛力，使其具備了廣闊的發展空間。在可見的未來，伴隨現代計算機及信息技術不斷發展，先進的機電設備一體化技術在煤礦中的應用必將越發廣泛，不僅會進一步促進煤炭生產企業的技術革新，提升井下生產作業的安全、高效開展，也將必然成為煤炭產業長久可持續發展的必要保障。

參考文獻：

［1］葛玉生.煤礦生產中的機電一體化技術［J］.機械管理開發，2015(2)：84-86.

［2］劉志軍.機電一體化條件下的煤礦設備管理策略［J］.內蒙古煤炭經濟，2014(9)：61.

［3］曹娟.基于GIS煤礦機電設備管理系統研究［D］.西安：西安科技大學，2014.

［4］張艷波.機電一體化在煤礦機電設備中的應用［J］.黑龍江科技信息，2013(32)：5.

［5］邢桂霞.機電一體化在煤礦機電設備中的應用研究［J］.機電信息，2013(15)：175.

作者：白海軍 單位：同煤集團大斗溝礦機安隊