电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用

谢小飞

神木市职业技术教育中心 陕西神木 719399

我国人口数量庞大，生产生活耗费的资源与能源也非常多，但是，在全球水和煤炭资源不断短缺的形势下，采取一些有效的节能环保措施势在必行。资源与能源节约不仅需要先进的生产技术和材料，还需要良好的机械设备，确保其可以进一步提高煤炭生产效率，在很大程度上减少能源消耗，大大节约成本，实现经济效益与环保效益的双赢局面。电气自动化技术作为一个高等专业，所涉及的知识多元化，通过融合知识所形成的产物，就是电气自动化技术的核心所在，而其正是能够有效实现双赢局面的关键所在。电气自动化技术的应用非常广泛，充分发挥了良好作用，直接促进了我国科技水平的提升。其中，煤炭资源对于我国经济发展有着重要作用，在进行煤矿开采时，因为开采工作和形势十分复杂，因此，适当融入电气自动化技术能够有效提高煤炭开采效率。而煤矿机械设备是煤矿生产的重要基础，其中机械设备对煤矿生产的效率与安全有着直接性影响，而引进电气自动化技术，不仅可以提高生产效率，还能够在更大程度上确保安全，避免安全事故。

1 电气自动化技术对煤矿开采的影响

1.1 对生产效率的影响

在我国煤矿生产机械设备中，所使用的技术主要包括计算机网络技术、仪表控制技术、理论控制技术等，在煤矿生产中合理利用技术，既能够全面促进煤炭生产率的提升，又能够有效保障煤矿生产的安全性，最重要的是可以实现煤矿生产管理与控制的标准化与专业化。而且，随着各项技术的快速发展，国内煤炭生产效率依旧在不断提高，这将会为社会经济发展带来一定的推动作用。

1.2 对安全管理的影响

煤矿生产的主要环境就是矿井，矿井中环境十分复杂、恶劣，而且危险因素太多，工作人员在井下开采需要面临巨大的危险，所以，加强安全重视是煤矿生产的关键。不论何时何况，都必须确保工作人员的生命安全，这就要求煤矿行业积极采取有效措施，全面提高安全生产管理水平。现代化的煤矿生产主要是以各式各样的机械设备作为辅助，进行采掘和运输等，而对于机械设备，则实现了电气自动化控制，这样一来，不仅可以在一定程度上避免在作业过程中产生的人为危险因素，降低安全隐患的发生概率，还能够直接缩减作业和管理人员，有效防止自然灾害引发的不安全性。从而进一步确保煤矿生产的安全。另外，充分合理利用电气自动化技术，不仅可以提高危险源的辨识与控制概率，还有助于生产管理人员从根本上加强风险控制，大大降低事故发生概率，从而提高煤矿生产的安全管理水平。

2 煤矿机械设备中电气自动化技术应用存在的主要问题

2.1 应用水平相对较低

电气自动化技术在我国发展比较晚，速度也相对较慢，这就直接造成了电气自动化技术在煤矿机械设备中应用的水平不高，尤其是和发达国家相比，有着明显差距。目前，我国正在不断创新研究相关技术，从而直接促进了电气自动化技术的更新与优化，但是，其中一些关键性的技术，依旧没有得到普遍应用，设备和技术的进口依赖性比较强，不仅如此，技术的发展与切实应用也明显缺乏独立性。

2.2 应用过程中依旧存在误区

在煤炭机械设备上，合理利用电气自动化技术，能够促使煤炭生产的安全性和效率得到显著提高，还能够进一步强化对机械设备的管理与控制，提高煤炭质量，为相关企业带来良好的经济效益和社会效益。这就要求必须保障煤炭机械设备运行的稳定性与安全性，只有这样，才能够促使煤炭生产效率得到提升，以此为企业带来显著效益。但是，目前部分企业忽视了机械设备运行的稳定性与安全性要求，这样很有可能会导致安全问题发生，进而对企业效益和员工安全造成严重威胁。

2.3 发展的速度相对较为缓慢

在煤矿实现现代化快速发展的新形势下，各矿井必须不断更新自身理念，去尝试改变低效率、粗放式的生产模式，促使生产与管理实现精细化。而想要实现这一目标，就应全面引进电气自动化技术，并促使其实现合理应用。但是，现阶段我国煤矿机械设备的发展速度依旧很慢，整体效率相对较低，再加上煤矿机械设备电气自动化改造会直接影响煤矿生产的正常运转，从而直接增加了电气自动化技术应用的初期成本与时间，导致技术实现的周期不断延长，从而限制了电气自动化技术在煤矿机械设备中的普遍推广。

3 电气自动化具体技术运用

3.1 在煤炭采掘设备中的应用

在煤炭采掘作业中，大多数煤矿企业的采掘设施设备都在朝着电牵引的方向发展，而且在实践中获得了一定的效果。其中，大部分采掘设备都有安置电机驱动，主要采用横向安装的方式进行电机控制。随着煤炭采掘行业的快速发展，设备的整体装机容量也随着不断增加，其中大量机械设备的总装机功率都能够达到大约1000～1500kW，牵引电机一般能够达到120kW。通过交流电牵引的形式，进一步实现煤矿采掘电机的改造与优化，既能够提高设备的牢固性与稳定性，还能够在很大程度上降低设备污染，减少劳动量。计算机是进行自动化控制的关键，煤炭采掘设备全面应用了传感技术和故障诊断技术，在具体应用时，可以看出其具备较好的稳定性和有效性。在工作面输送机上，一些发达国家已经开始朝着重承载机的多元化方向不断进步，电机也实现了双速，而且已经开始通过计算机技术全方位监控煤矿工程的整个实施过程。另外，为了确保采煤足够安全，液压支架(如图1)也开始引进计算机技术，以此对其进行有效操控，进一步满足自动化的电液控制需要，并提供大量的供液运输。自动化控制电液支架具有其自身的独特优势，不仅可以提高移动的速度，还能够促使采煤效率得到提升。目前，我国一些煤矿采掘机械设备生产厂家和研究机构，已经开始在研制具备大功率的电牵引采煤机了，其中一些已经开始投入使用。然而，因为煤矿采掘工作输送机的连接强度和运输效率等相对较低，电液控制系统和微机控制技术都在初步研发阶段，所以采掘设备的自动化技术还比较落后。

图1 液压支架

3.2 在煤炭运输设备中的应用

为了进一步实现新形势对煤炭采掘的要求，相关技术人员对实时监控工况的相关机械设备进行了深入探究与开发，根据PLC流程与原理，对监控装置进行了优化改造。在新形势下，煤炭运输具备其自身的独特优势，即系统化与综合化，地面监控有相应的配置，即DCS微机监控。现阶段，在我国大多数地区煤矿生产过程中，不断引进了胶带机中监控和直流调速的全数字系统，所以也在很大程度上体现出了自动化监控的有效性和全面性。其中，全数字直流调速控制系统的具体配置如图2。

图2 全数字直流调速控制系统配置

与此同时，电气自动化技术进一步衍生出了变频技术，以此项技术作为载体，能够实现煤矿机械运输设备效率与能耗的全面优化，从而实现了维护机械设备使用寿命，大大降低煤矿生产成本的目的。在运输机和提升机中，以变频技术为基础，有效控制电机运转，并切实根据生产操作的实际需求，保证运输机和提升机处于最佳的运转状态，以此实现降低能耗的环保目标。其中，变频提升机系统具体如图3。

图3 变频提升机系统

3.3 在自动化变电站中的应用

将电气自动化技术应用到自动化变电站中去，能够将计算机作为辅助，进行全面操控。在发生突发性故障的时候，变压器的全面保护就会发挥应急作用，有效防止相间短路、匝间短路产生的损害。另外，在发生过流故障、过负荷故障、短路接地故障等的情况时，也能够对变电站进行全面保护，在自动化变电设备中，安装后台监控设备，利用微机进行监控，后台监控系统实际上属于综合性的变电站监控，在这一系统中，主要包括通信管理装置、后台监控微机、保护环节等。监控保护装置内部，有一定的隔离层其设备主要是为了传达指令，同时对后台的运行状况进行实时监控。监控机装置一般可以将系统的相关信息，及时搜集起来，并显示出来一一核对。

3.4 在通风系统、排水系统中的应用

在煤炭生产过程中，通风系统占据着重要地位，其中主要包括的机械设备十分复杂。所以，在通风系统中合理利用电气自动化技术，需要注重对矿井内部环境进行详细检测，尤其是瓦斯浓度和粉尘浓度。并且，对于通风系统，需要加强自动化控制，以所检测的数据信息作为依据，对系统的运行状态进行适当调整，从而保证瓦斯浓度和粉尘浓度等不会影响煤炭生产。在煤炭生产过程中，排水系统也非常关键，需要注重自动排水和给水，严格控制水量。同时，还需要在排水系统出问题的时候，及时发现问题，并处理故障，从而确保煤矿开采的安全。自动化技术还需要统计排水系统运行的各项相关数据信息，并汇总到数据库中去，以此方便后续查阅、借鉴。

3.5 在安全保障设备、装置中的应用

为了进一步确保煤矿生产充分安全，在矿井下作业时，应配置专门的安全监控和保障系统，即监控监测范围十分广泛，主要包括矿井的温度、湿度、瓦斯气体自动监测装置、断电仪、红外线感应自动喷雾装置、风电闭锁装置等。安全保障设备和装置的正常运转是保证煤矿生产安全性的重要基础，就监测装置和感应装置来说，数据的实时回传和分析，与安全隐患的及时发现与处理密切相关。在安全保障设备与装置中，充分发挥电气自动化技术的优势，既能够在控制中心远程获取矿井设备和矿井内部环境的监测数据信息，还可以通过一定的安全保障装置自动运行和远程控制，恰当处理不良状况，从而确保煤矿生产足够安全。

在煤矿机械设备中合理利用电气自动化技术，有助于提高煤矿生产效率和水平。尽管在科学技术发展的推动下，我国煤矿机械设备电气自动化技术也实现了一定程度上的进步与发展，但是相比发达国家依旧相对处于落后状态，并且在煤矿机械设备电气自动化不断推进的过程中，依旧存在着一系列技术应用问题。这就需要相关部门积极借鉴先进经验，引进电气自动化技术，并不断加大研究与开发力度，促使煤矿机械设备实现电气自动化，从而提高煤矿生产的效率与质量。