机电一体化技术在煤矿机械中的应用研究

黑龙江省鸡西矿务局建设安装工程公司 李鸿艳

机电一体化技术在煤矿机械中的应用研究

黑龙江省鸡西矿务局建设安装工程公司 李鸿艳

一、煤矿机电一体化技术概况

煤矿机电一体化技术在当前显得尤为重要，它是机械、电子技术和液压控制技术有机的结合，能极大地提高了煤矿机械的各种性能，如安全性、经济性、可靠性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命、安装拆除速度、维护方便性等。目前以微机或微处理器为核心的电子（微电脑）控制装置（系统）在煤矿机械中的应用已很普遍，电子控制技术已深入到煤矿机械的许多领域，如提升机的PLC系统，采煤机的变频控制系统和PLC操作系统等，煤矿机械的在线状态监控与故障自诊、故障报警等。随着科学技术的不断发展，对煤矿机械的性能要求的不断提高，电子控制装置在煤矿机械上的应用将更加广泛，结构将更加复杂、维护也将更加专业。特别是随着我国进口及国产煤矿机械数量的逐年增加，如何用好、管好这些价格昂贵的煤矿机械，使其发挥最大的效率，成为煤矿机电部门所面临的一个重要的问题。为帮助煤矿机械使用人员、维修人员、管理人员对煤矿机械中的电气与电子控制装置的功能、类别及特性有一些初步的了解，本文，笔者就对这些做一下介绍。

煤矿生产中，煤矿机械的性能自动化程度及其经济性等直接影响到生产，也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等的安全运行。而煤矿机械电气与电子控制系统质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性，从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。电子控制系统已成为煤矿现代机械不可缺少的组成部分，同时也是评价现代煤矿机械技术水平的一个重要依据。随着科学技术的不断发展，以及对煤矿机电产品性能要求的不断提高，电子控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大，其功能将会越来越强，应用范围也将越来越广，而其复杂程度也随之提高，这样就对使用与维护维修这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求，对煤矿职工的培训工作和对煤矿设备的管理工作也就显得尤为重要。

煤矿生产施工要求煤矿机械具有以下性能：坚固耐用且维修简单、生产效率高且节能降耗，自动化程度高且操作简单，施工质量好，精度高；性能稳定，工作可靠，安全性高，使用寿命长；具有较好的经济性，即高的技术价格比和低的制造与使用成本；工人劳动强度低，操作员的工作条件好；具有在线运行状态监视，故障自诊及自动故障报警功能，能及时、准确地指出故障部位，减少停机维修时间。

为适应煤矿机械对性能的要求，仅仅依靠机械和液压技术已显得力不从心，电子控制技术的发展就成了煤矿机械的必要选择。机电一体化是一项新兴的技术，将其引入到煤矿机械中，必将会给煤矿机械带来新的技术变革，使其各种性能实现质的飞跃。

二、机电一体化技术在煤矿机械上的应用

机电一体化又称机械电子工程，是一门跨学科的综合性高技术，是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从20世纪70年代中期开始在国外机械上得到应用。20世纪80年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起，推动了机械制造技术的迅速发展，特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在机械上的应用，更是极大地促进了煤矿机电产品的性能，使煤矿机械进入了一个飞跃式发展时期。以微电脑或微处理器为核心的电子控制系统在国外机械上的应用已相当普及，也是我国发展的方向，这已成为机械高性能的体现。目前机械的电子控制系统主要用以实现如下功能。

1. 在线监控、自动报警及故障自诊。即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控，出现故障能自动报警并准确地指出故障的部位，从而改善操作员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用PLC控制，可实现多种在线监控和故障自诊。另外煤矿的各种电器设备也越来越智能化。

2. 节能降耗，提高生产效率。例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等，使用变频起动、PLC控制系统，节电量为30%左右，同时生产效率也大大提高。

3. 自动化或半自动化程度提高。煤矿机械实现自动化或半自动化控制，可以减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响。例如，冀中能源黄沙矿2009年投入使用的一整套薄煤综采设备，由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国MARCO公司合作生产的PM31型液压支架电液控制系统，就是电子控制，只要在支架操作控制器上输入程序，支架便会自动连续动作，也可实现远程控制和工作面无人操作。

4. 其他应用。一些国外生产的输送机、采煤机、综掘机等采用了电子控制的自动变速器，能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系的传动比，从而改变功率。这不仅充分利用了电动机功率，大大提高了能耗经济性，而且也简化了操作，降低了劳动强度，提高了设备的安全性能，提高作业人员操作的安全性，目前我国在综合机械化采煤机上采用电子控制。电子控制可实现无人操作，使机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业，也配备了无线遥控装置，可远程遥控也可微电脑编程控制。

三、结论

电子系统的可靠性是煤矿机械非常重要的一项性能指标。由于煤矿机械一般井下作业，会直接受到潮气、煤尘、通风、石块、地质变化等的侵袭，此外还受到采煤震动和冲击以及各种电、磁等的干扰，工作环境非常恶劣，因此电子控制系统必须满足井下性能、环境要求，如能在井下环境温度下可靠、稳定地工作；抗压强度高、抗老化能力强，具有较长的使用寿命；密封性能好，能防止水分和污物的侵入；具有较好的耐冲击和抗振性能，具有较强的抗干扰能力，系统能在各种干扰下正常工作等。