煤矿机电一体化技术应用及发展研究
随着我国经济的快速发展，生产生活用煤的增加，对煤矿的生产提出了更高的要求，下面是小编搜集整理的一篇探究煤矿机电一体化技术应用的论文范文，欢迎阅读借鉴。
摘 要：目前，对机电一体化的定义有各种各样的认识，随着生产和科学技术的发展，它将被赋予新的内容。机电一体化不是机械技术和电子技术的简单叠加，而是为达到取长补短、互相补充的目的而将电子设备的信息处理功能和控制功能融合到机械装置中，机电一体化产品因多项工艺相融合在一起，使知之更具有系统性、完整性、科学性和先进性。体现了“技术”和“产品”的内容，是机械系统和微电子的有机结合，是赋予了新的功能和性能的新一代产品。现代煤炭工业发展的强大动力来源于科技进步，机电一体化技术的推广与应用越来越具有举足轻重的作用，必将对我国煤矿机电一体化技术的发展与进步起到积极的推动作用。
关键词：煤矿机电一体化技术;应用;发展
1 机电一体化对煤矿企业的意义
煤矿采煤技术的发展经历了手工、炮采、机械化等几个阶段，生产能力相应的得到不断提高，矿井年产量从几万吨发展到几百万吨。当前一些先进的煤矿企业、矿井甚至一个采煤工作面的生产能力就能达到500-1500万t/a，例如神东煤炭集团上湾矿生产能力达到了1470万吨。生产能力的提高，与之相适应的配套机械设备应运而生。煤矿机电一体化产物是把各项高新技术融于一体的高科技产物，其首要技术搜罗：微电子、计较机、自动节制、人工智能、传感产物等等，这些都是科技高速成长的热点技术。在煤矿企业中，开始操作机电一体化技术对煤炭系统进行刷新旧设备和开发新产物，并取得了巨大的成功，这让人们清楚地意识到，机电一体化技术和产物的成长是实现高效、平安、机械化生产的必要条件。
2 机电一体化技术在煤矿的应用
2.1 矿井安全生产监控系统中的应用
机电一体化技术煤矿生产中的应用机电一体化技术包括基础的机械技术、以及计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术动技术。而在矿井的生产过程中，监控系统尤为重要，矿井中的监控系统情况与银行不同，数据保存并没有那么一丝不苟的'要求，甚至规程要求数据因死机丢失在五分钟之内是被允许的，唯独不同的是不可以连续停机。日常生活中银行因死机暂停营业经常发生，人们并不担心网络故障会把你的个人存款数据搞丢了，只要耐心等上一个上午银行服务器故障总会排除。安全监控系统不能说停就停，否则矿工的生命安全则失去了保障。机电一体化技术应用后，机内数据库通过局域网连成同步模式，主备机的心跳监控由自行研制的专用通信接口担任，软硬件相结合，自身数据库与主机同步，还能分担诸如数据检索、网络上传、图形显示、图表打印等任务，经过几年的现场应用，机电一体化技术在矿井中的监控系统中得到了很好的效果。
2.2 煤矿机电一体化技术运输机中的应用
随着我国经济的快速发展，生产生活用煤的增加，对煤矿的生产提出了更高的要求，以我国煤矿企业目前的提升和运输系统来讲，与国外还有很大的差距，以目前的水平来说很难适应发展的需求，所以需要不断的借鉴外国的经验，加大研究力度，把机电一体化很好的应用到煤矿的提升和运输系统上。内装式提升机是目前比较领先的技术，它采用电机和滚筒一体化的设计，结构简单，操作方便，系统更加准确，能够实现完全自动化控制。我国大部分煤矿已经实现了皮带式运输和生产，大规模的强力运输机非常普遍，这种带式传输机具有远距离连续输送、大输送量、运行安全可靠、效率高和容易实现自动化的特点。在计算机控制系统的随时监控下，能够实现自我诊断和自我保护的功能。虽然在实现自动化方面还有所欠缺，但是在应用过程中已经得到了长足的发展和进步。
2.3 煤矿机电一体化技术在采煤机中的应用
我国大多煤矿采用了综合机械化采煤系统，有力地推动了煤矿自动化的进程，早先采煤系统是液压牵引，现在已经过渡到电牵引，机电一体化牵引技术比液压装置有着明显的优点：首先是具有良好的牵引特性，能够提供采煤机有效的牵引力，克服其阻力，还可以在下滑时提供制动功能;其次是由于装有防止下滑的制动装置，使之能够用于大倾角煤层作业;第三是运行更加可靠，能够支持长时间恶劣环境的作业，这是因为该机器的整体磨损很小，维修少，故障少的原因。第四是该机器的动态性好，能够通过控制系统及时调整各种参数。第五是机电一体化采煤系统结构简单，体积小，而且使用效率很高。同时电牵引采煤机已经转为全部由计算机控制，使支架自动化得以实现，另外，对工作面刮板运输机配置了微机监控装置，实现了系统的完全自动化控制。通过机电一体化技术采煤机中的应用，实现了采煤机整体设备的动作协调，大大提高了安全性、可靠性和工作效率，操作更加简单方便，带来了巨大的经济效益和社会效益。
2.4 机电一体化技术在带式输送机中的应用
带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点，已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。因此，成为近几年来机电一体化技术的研究重点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置。它是一种专门为平滑起动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置。一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术，我国带式输送机的中间驱动点不能不知过多，一般为3点驱动，这样就限制了输送机的单机长度和运量。而且，输送机的监控设备功能少、可靠性较差、灵敏度和寿命都较低，和发达国家相比存在显著的差距。
2.5 机电一体化技术在支护设备中的应用
液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面的支护设备，目前正向电液控制方向发展，将计算机技术与液压控制有机结合，实现定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。
乳化液泵站是为液压支护设备提供高压液体的装置.要求其具有高压、大流量的供液能力.并能根据工作面液压支护设备的用液量自动调节供液量。我国生产的智能型乳化液泵站系统由智能型乳化液泵站自动配液系统和智能型乳化液泵站供液系统两部分组成。具有自动检测油箱油位高度，自动配液，高、低液位自动控制，在线检测乳化液浓度，自动校正乳化液浓度(可选定1.5度～5度)，当浓度达不到设定值时声、光报警，定时自动反冲洗，能够监控实际用液量，具有远距离传输功能，采用液晶显示器，具有实时显示乳化液浓度、液位、油位、流量计量、自动配液状态功能。
2.6 机电一体化技术在掘进机中的应用
掘进机是目前大多数煤矿广泛使用的掘进机械，其电气部分普遍采用了由矿用隔爆兼本质安全型开关箱(以下简称开关箱)、矿用本质安全型操作箱(以下简称操作箱)、矿用隔爆型电铃、矿用隔爆型压扣控制按钮、隔爆照明灯、掘进机用隔爆型三相异步电动机、GJC4低浓度甲烷传感器等组成的掘进机电气系统。与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。
2.7 其他煤矿机电一体化装置
液压支架则向电液控制方向发展，将计算机技术与液压控制有机结合，实现定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。我国神华集团大柳塔矿采用从德国和美国引进的电液控制的支架，移架速度为6～8s/架，最快的移架速度达3s/架。电液控制装置还可检测支架的工作状态。
镇江中煤的二款分站，KJ101N-F1和KJ101N-F2型分站均采用一体化设计，它们分别采用不同的材料和技术，使其兼有：监控分站、断电仪、本安电源箱、后备电池、风电瓦斯闭锁仪等五项功能，体积纤巧重量轻盈浑然一体，全部仪器重量均在20公斤左右，提在手中如同携带一只公文箱;一体化结构减少了设备之间的电缆连线，可靠性远远好于分体式结构;使用现场不需要占用很大的空间，减少了设备之间的连接电缆，无论安装和维护都变得轻松和方便。
3 煤矿机电一体化技术应用的建议
近年来，在我国经常能听到或看到煤矿塌方、透水等安全事故的发生，这安全事故的背后，说明煤矿在管理和技术上都存在很严重的问题，对于广大煤矿来讲，如何预防安全事故的发生，成为煤矿企业面临的主要问题，机电一体化产品的出现，有力的提高了煤矿的整体自动化水平，所以现在的煤矿企业应加大机电一体化产品的应用。目前，在我国煤矿机电一体化的技术在推广和使用方面有了长足的进步，在相关煤矿企业得到了很好的发展，但由于我国开始应用此技术的时间不长，还缺乏相关的验，与发达国家还有很大的一段差距。所以在机电一体化技术的研究和借鉴上一定要加大力度，努力使之达到发达国家水平，减少煤矿安全事故的发生，保障国家和人民的生命财产安全。
计算机技术作为机电一体化的核心科技，要大力发展现场的总线任务，加大研究力度，提高机电一体化的中央控制系统的运算能力的贮存能力。努力研发软硬件系统，使之适应不同的场地环境需求，使该机器系统能够实现功能强、性能好、精度高、体积小、重量轻、效率高、使用方便等特点。同时，该技术产品还应该具有通信功能，要具有高可靠性和通信模块。可以考虑和工业以太网技术相结合，实现工业以太网对于煤矿机电一体化技术的控制，适当结合现场总线技术，实现良好的通信控制。要提高未来产品和技术的智能化水平，要通过建立一个高效的、动态的控制系统来及时修正系统参数，判断系统周围的变化，对机电设备和自身运行环境都能够有着准确的判断，并且能够实现自我修复和调整，通过对工作状态的判断，对所采集参数的分析，和对系统的诊断，准确地找出故障所在，并且能够对今后工作中的故障进行准确的预测。未来要对传感器技术进行深入的研发，煤矿井下环境极端恶劣，井下高温度、高湿度、高粉尘、低含氧、低照度，传统的传感器使用电位器调校，在井下调整起来相当的不方便，一是要开设电位器调整孔，仪器外壳无法实现良好密封，井下湿气与粉尘使产品寿命大减;二是用起子反反复复地调整电位器，极易造成机件损坏，具现场工人反映：许多产品不是使用坏的而是被调整坏的;三是徒手旋转调整精度差费时费力，带下井的气样是有限的，如果“零点”、“精度”、“报警”“、断电”全部用电位器来整定的话，有时带到井下一袋子气(橡胶气囊携带标准气样)全部用完还没调好一台传感器。所以要实现矿用传感器的数字化、集成化、智能化和多维化，红外遥调技术应用到矿用传感器上是对煤矿安全仪器是一场划时代的变革。实现了红外遥控调校技术研发，使新仪器整机未设任何调整孔，仪器的调零、精度、报警值、断电值设定;输出信号制式设定;参数显示及模拟量输出微调全部由红外遥控器操作。可以有效地避免调整时的机械损伤，提高整机密封性，延长仪器使用寿命。红外遥控调校技术在矿用传感器推广应用充分体现了机电一体化技术实现煤矿作业的自动化。
4 煤矿机电一体化技术的发展趋势
由于采掘环境的变化和采掘方法的优化，随着煤矿机电一体化技术的广泛应用，煤矿机电状况有了多方面的改变和进步，其趋势正朝着安全、可靠、先进、经济的方向发展。
4.1 从供电等级与布局上看
供电等级在逐渐提高。地面特高供电由35kV改为60kV。3kV供电综采工作面正在实行，10kV供电的机电设备已经开始使用。供电环节多，控制设备多，缆线长度及分布网络也在发生相应的变化。移动式供电设备普遍使用。
4.2 从单个设备电功率看
广泛采用大功率、高效率、重型成套机电设备，采煤机总功率在2000kW左右，工作面刮板输送机装机功率已达2250kW。某煤矿在使用机电一体化技术后，功率为1000kW、730kW等采煤机已经在使用，与过去使用的功率较大的575采煤机功率几乎翻了一倍。配套设备功率也在增加。
4.3 从吨煤用电比例上看
虽然没有具体的数据，但是，吨煤用电比例会越来越高。特别是运输环节的耗电占有的比例也呈上升趋势。
4.4 从设备控制手段上看
线控制、远距离控制和集中控制将成为主流控制手段。单片机与PLC的应用，标志着软件控制将逐步取代硬件控制。可视化界面使得操作变得更加便捷、透明和准确。量化控制将取代模糊控制。智能控制正在完善和升级。网络监控和远程控制正在兴起。
4.5 从安全保护内容上看
目前使用的智能型综合保护装置，具有过载、短路、断相，过压、欠压、三相平衡，漏电以及漏电闭锁、风电与瓦斯电闭锁等多项保护功能。有的真空隔爆开关还有真空断路器漏气报警功能。除此之外，电气设备还有机械电气互锁保护，高低压连锁保护等。
4.6 从设备性能、质量上看
机电一体化推广与使用，使得设备的质量不断提高，性能也有长足的改进甚至升级。许多使用者切身体会到，只要设置、调试得当，不违章操作，基本不会出现烧毁电动机、严重影响运转的故障。有的电工说，自从智能型电控设备正常投入运转后，现场的工作量明显减少;主要就是接班后例行检查、维护，清理环境卫生和吊挂缆线等。
结语
随着煤矿生产不断向深部水平发展，对控制水平和规模的要求越来越高，加速了机电一体化技术的发展和进步。进入21世纪，我国煤矿机电一体化技术的研究和应用均有重大突破，因为煤矿是高危行业，提高机电设备自身的安全可靠程度和自动化程度，最大减少用人，是实现矿井长治久安的关键所在，因此煤矿机电的自动化有力推动了企业安全高效、又好又快发展。
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