淺談機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦企業(yè)的應(yīng)用

1、淺談機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦企業(yè)的應(yīng)用【摘要】機(jī)電一體化的核心技術(shù)有機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)和伺服傳動(dòng)技術(shù)，該技術(shù)在采煤機(jī)、支護(hù)設(shè)備、掘進(jìn)機(jī)和帶式輸送機(jī)中都有應(yīng)用。 【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；煤礦；核心技術(shù)；應(yīng)用 前言 機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)物是把各項(xiàng)高新技術(shù)融于一體的高科技產(chǎn)物，其首要技術(shù)搜羅：微電子、計(jì)較機(jī)、自動(dòng)節(jié)制、人工智能、傳感產(chǎn)物等等，這些都是科技高速成長的熱點(diǎn)技術(shù)。 1機(jī)電一體化的核心技術(shù) 機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合

2、運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)及伺服傳動(dòng)技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。 1.1機(jī)械技術(shù) 是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。 1.2計(jì)算機(jī)與信息技術(shù) 機(jī)電一體化中的信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。 1.3系統(tǒng)技術(shù) 即以整體

3、概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。 1.4自動(dòng)控制技術(shù) 其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。 1.5傳感檢測技術(shù) 傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。 1.6伺服傳動(dòng)技術(shù) 包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能

4、有決定性的影響。 2機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦的應(yīng)用 2.1在采煤機(jī)中的應(yīng)用 我國大多煤礦采用了綜合機(jī)械化采煤系統(tǒng)，有力地推動(dòng)了煤礦自動(dòng)化的進(jìn)程，早先采煤系統(tǒng)是液壓牽引，現(xiàn)在已經(jīng)過渡到電牽引，機(jī)電一體化牽引技術(shù)比液壓裝置有著明顯的優(yōu)點(diǎn)：首先是具有良好的牽引特性，能夠提供采煤機(jī)有效的牽引力，克服其阻力，還可以在下滑時(shí)提供制動(dòng)功能；其次是由于裝有防止下滑的制動(dòng)裝置，使之能夠用于大傾角煤層作業(yè)；第三是運(yùn)行更加可靠，能夠支持長時(shí)間惡劣環(huán)境的作業(yè)，這是因?yàn)樵摍C(jī)器的整體磨損很小，維修少，故障少的原因。第四是該機(jī)器的動(dòng)態(tài)性好，能夠通過控制系統(tǒng)及時(shí)調(diào)整各種參數(shù)。第五是機(jī)電一體化采煤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，而且使用效率

5、很高。同時(shí)電牽引采煤機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)為全部由計(jì)算機(jī)控制，使支架自動(dòng)化得以實(shí)現(xiàn)，另外，對工作面刮板運(yùn)輸機(jī)配置了微機(jī)監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的完全自動(dòng)化控制。通過機(jī)電一體化技術(shù)采煤機(jī)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)整體設(shè)備的動(dòng)作協(xié)調(diào)，大大提高了安全性、可靠性和工作效率，操作更加簡單方便，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 2.2在支護(hù)設(shè)備中的應(yīng)用 液壓支架是煤礦綜合機(jī)械化采煤工作面的支護(hù)設(shè)備，目前正向電液控制方向發(fā)展，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與液壓控制有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)定壓雙向鄰架或成組自動(dòng)移架，避免對頂板和支架產(chǎn)生沖擊載荷。乳化液泵站是為液壓支護(hù)設(shè)備提供高壓液體的裝置.要求其具有高壓、大流量的供液能力.并能根據(jù)工作面液壓支護(hù)設(shè)備的用液

6、量自動(dòng)調(diào)節(jié)供液量。我國生產(chǎn)的智能型乳化液泵站系統(tǒng)由智能型乳化液泵站自動(dòng)配液系統(tǒng)和智能型乳化液泵站供液系統(tǒng)兩部分組成。具有自動(dòng)檢測油箱油位高度，自動(dòng)配液，高、低液位自動(dòng)控制，在線檢測乳化液濃度，自動(dòng)校正乳化液濃度（可選定1.55度），當(dāng)濃度達(dá)不到設(shè)定值時(shí)聲、光報(bào)警，定時(shí)自動(dòng)反沖洗，能夠監(jiān)控實(shí)際用液量，具有遠(yuǎn)距離傳輸功能，采用液晶顯示器，具有實(shí)時(shí)顯示乳化液濃度、液位、油位、流量計(jì)量、自動(dòng)配液狀態(tài)功能。 2.3在掘進(jìn)機(jī)中的應(yīng)用 掘進(jìn)機(jī)是目前大多數(shù)煤礦廣泛使用的掘進(jìn)機(jī)械，其電氣部分普遍采用了由礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開關(guān)箱（以下簡稱開關(guān)箱）、礦用本質(zhì)安全型操作箱（以下簡稱操作箱）、礦用隔爆型電鈴、礦用隔爆

7、型壓扣控制按鈕、隔爆照明燈、掘進(jìn)機(jī)用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)、GJC4低濃度甲烷傳感器等組成的掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)。與液壓系統(tǒng)配合操作可實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各種生產(chǎn)作業(yè)。 2.4在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用 帶式輸送機(jī)由于長距離連續(xù)輸送、輸送量大、運(yùn)行可靠、效率高和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備。因此，成為近幾年來機(jī)電一體化技術(shù)的研究重點(diǎn)。目前主要采用機(jī)、電、液一體化的CST可控軟啟動(dòng)裝置。它是一種專門為平滑起動(dòng)運(yùn)送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)而設(shè)計(jì)的軟驅(qū)動(dòng)裝置。一條皮帶運(yùn)輸機(jī)可以由一臺(tái)或幾臺(tái)CST驅(qū)動(dòng)。由于尚未解決動(dòng)態(tài)分析和在線監(jiān)控技術(shù)以及啟動(dòng)延遲技術(shù)，我國帶式輸送

8、機(jī)的中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)不能不知過多，一般為3點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，這樣就限制了輸送機(jī)的單機(jī)長度和運(yùn)量。而且，輸送機(jī)的監(jiān)控設(shè)備功能少、可靠性較差、靈敏度和壽命都較低，和發(fā)達(dá)國家相比存在顯著的差距。 2.5其他煤礦機(jī)電一體化裝置 液壓支架則向電液控制方向發(fā)展，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與液壓控制有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)定壓雙向鄰架或成組自動(dòng)移架，避免對頂板和支架產(chǎn)生沖擊載荷。我國神華集團(tuán)大柳塔礦采用從德國和美國引進(jìn)的電液控制的支架，移架速度為68s/架，最快的移架速度達(dá)3s/架。電液控制裝置還可檢測支架的工作狀態(tài)。 3對煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的建議 （1）計(jì)算機(jī)技術(shù)作為機(jī)電一體化的核心科技，要大力發(fā)展現(xiàn)場的總線任務(wù)，加大研究力度，提高機(jī)電一體

9、化的中央控制系統(tǒng)的運(yùn)算能力的貯存能力。 （2）努力研發(fā)軟硬件系統(tǒng)，使之適應(yīng)不同的場地環(huán)境需求，使該機(jī)器系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)功能強(qiáng)、性能好、精度高、體積小、重量輕、效率高、使用方便等特點(diǎn)。同時(shí)，該技術(shù)產(chǎn)品還應(yīng)該具有通信功能，要具有高可靠性和通信模塊?？梢钥紤]和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)對于煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的控制，適當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)良好的通信控制。 （3）要提高未來產(chǎn)品和技術(shù)的智能化水平，要通過建立一個(gè)高效的、動(dòng)態(tài)的控制系統(tǒng)來及時(shí)修正系統(tǒng)參數(shù)，判斷系統(tǒng)周圍的變化，對機(jī)電設(shè)備和自身運(yùn)行環(huán)境都能夠有著準(zhǔn)確的判斷，并且能夠?qū)崿F(xiàn)自我修復(fù)和調(diào)整，通過對工作狀態(tài)的判斷，對所采集參數(shù)的分析，和對系統(tǒng)的診斷，準(zhǔn)確地找出故障所在，并且能夠?qū)窈蠊ぷ髦械墓收线M(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測。 參考文獻(xiàn) 1