孫緒斌

摘要：作為一種在極其惡劣的工作環(huán)境下使用的專業(yè)設(shè)備，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高煤礦的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益。所以，通過研究采煤設(shè)備的機(jī)電一體化技術(shù)，提高機(jī)電一體化技術(shù)對采煤設(shè)備的促進(jìn)作用，對現(xiàn)代化煤炭生產(chǎn)具有積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：采煤設(shè)備；機(jī)電一體化技術(shù)；煤礦；生產(chǎn)安全；經(jīng)濟(jì)效益；煤炭生產(chǎn) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD40 文章編號：1009-2374（2015）06-0167-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0511

1 概述

我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展形式從客觀上對能源的需求越發(fā)迫切，煤炭的多元化開發(fā)與應(yīng)用，拉動了煤炭的供應(yīng)總量，對采煤設(shè)備提出了更高的要求。能夠滿足采煤高要求的最可靠的技術(shù)當(dāng)屬機(jī)電一體化技術(shù)，作為一種在極其惡劣的工作環(huán)境下使用的專業(yè)設(shè)備，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高煤礦的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益。所以，通過研究采煤設(shè)備的機(jī)電一體化技術(shù)，提高機(jī)電一體化技術(shù)對采煤設(shè)備的促進(jìn)作用，對現(xiàn)代化煤炭生產(chǎn)具有積極的促進(jìn)作用。

2 采煤設(shè)備機(jī)電一體化狀況簡介

20世紀(jì)70年代，一些發(fā)達(dá)國家開始對采煤設(shè)備進(jìn)行了改造，主要是利用電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)增強(qiáng)對采煤設(shè)備的控制，首先是實(shí)現(xiàn)了對直流電力牽引的有效控制，可以獲得更為強(qiáng)勁的牽引效果，可以實(shí)現(xiàn)更為安全可靠的控制。

20世紀(jì)80年代，首先實(shí)現(xiàn)了用交流電力牽引替代直流電力牽引，此舉可以更加方便地運(yùn)用電力，可以使用更加強(qiáng)勁的動力系統(tǒng)，可以方便與其他設(shè)備的動力通用性，可以減少交流直流轉(zhuǎn)化能耗，可以減少設(shè)備占地與成本支出。最終使得采煤機(jī)的運(yùn)行速度得到進(jìn)一步提高，在安全、效率與節(jié)能等方面都有所提高。

從20世紀(jì)80年代后期到90年代中期，集成電路技術(shù)的升級，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍性發(fā)展，給采煤設(shè)備的自動化革新帶來了新的曙光。所有的自動化革新都把重點(diǎn)放在了自動控制、安全監(jiān)測、故障診斷、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)遙控、報(bào)警和斷電記憶等功能方面，不同的自動化系統(tǒng)有各自的偏重方向。比如Teisafeov-Ac系統(tǒng)，側(cè)重于使用整套傳感系統(tǒng)對采煤機(jī)的工作狀態(tài)細(xì)微處進(jìn)行精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理，具體內(nèi)容包括方向、速度、搖臂相對位置、傾斜狀態(tài)、液壓、溫度等，然后在此基礎(chǔ)之上，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過有線遙控系統(tǒng)對設(shè)備進(jìn)行有效的控制。隨后，松散的電子與機(jī)械結(jié)合的技術(shù)逐步成熟起來，機(jī)電一體化技術(shù)從無到有，并且得到了飛速發(fā)展。自動操作功能與自動調(diào)節(jié)功能的可靠性、方便性越發(fā)凸顯，智能化功能也隨之逐漸表現(xiàn)出來。機(jī)構(gòu)趨于簡單，設(shè)計(jì)趨于復(fù)雜，能耗趨于降低，效率越來越高成為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向。在安全監(jiān)測、故障排查、智能操作等方面，微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)顯現(xiàn)出更加可靠的優(yōu)勢。

3 機(jī)電一體化技術(shù)對采煤設(shè)備的促進(jìn)作用研究

我國煤炭開采量始終維持在世界高位，在使用傳統(tǒng)采煤技術(shù)作業(yè)的時(shí)期，煤礦事故呈現(xiàn)比較高的發(fā)生率。隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，采煤設(shè)備的機(jī)電一體化，其發(fā)展進(jìn)程由引進(jìn)原機(jī)、學(xué)習(xí)研究，到實(shí)現(xiàn)部分設(shè)備的國產(chǎn)化，對于一些技術(shù)含量較高的軟硬件關(guān)鍵技術(shù)，我國目前尚在科研攻關(guān)與研究實(shí)驗(yàn)階段。雖然我國的采煤設(shè)備機(jī)電一體化技術(shù)還處在起步階段，但是，該技術(shù)帶來的煤炭生產(chǎn)高效性與安全性，是無與倫比的；該技術(shù)給煤礦職工帶來的舒適性與方便性，是前所未有的。因此，有必要進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)電—體化技術(shù)對采煤設(shè)備的促進(jìn)作用研究，讓該項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮更大的效果。

3.1 采煤設(shè)備機(jī)電一體化技術(shù)的研究

現(xiàn)代采煤設(shè)備的突出特點(diǎn)是功率大、性能高、開采能力強(qiáng)。這些特點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)離不開傳感系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的綜合作用。

3.1.1 傳感系統(tǒng)。采煤設(shè)備的機(jī)電一體化傳感系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對電壓、電流、功率、速度、溫度、壓力、液位高度、支架支撐力、液壓流量等實(shí)施有效的測定。在傳感系統(tǒng)的性能提升方面，首先，應(yīng)提升對設(shè)備細(xì)微動作變化的感應(yīng)檢測，例如：采煤機(jī)機(jī)身傾斜度，搖臂擺動幅度、動力牽引、設(shè)備行徑、煤巖分離、運(yùn)輸行程、油缸支撐度、液壓支架壓力和流量等；其次，在信號傳輸方面，應(yīng)該進(jìn)一步提高其可靠性、規(guī)范性與精

準(zhǔn)性。

3.1.2 監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能是依據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模式，收集采煤設(shè)備在日常工作狀態(tài)中的各項(xiàng)情況，與計(jì)算機(jī)預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的全面測量，同時(shí)，將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為人們可以識別的文字、數(shù)字與圖案，方便操作者實(shí)施有效監(jiān)測。監(jiān)控系統(tǒng)是傳感系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的連接紐帶，是人們探知設(shè)備工作狀態(tài)的有效途徑。

3.1.3 控制系統(tǒng)。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的有效控制，在采煤設(shè)備正常工作的狀態(tài)下，控制系統(tǒng)只要依照計(jì)算機(jī)事先設(shè)置好的指令，對設(shè)備進(jìn)行有序的操控就可以了。能夠凸顯控制系統(tǒng)技術(shù)水平的時(shí)候，首先，能否控制采煤設(shè)備維持長時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定，若能，則說明該系統(tǒng)性能比較優(yōu)異。比如，在日常采煤的時(shí)候，對挖掘進(jìn)程、傳輸過載、機(jī)具姿勢調(diào)整等是否能夠?qū)崿F(xiàn)柔性調(diào)整；其次，當(dāng)遇到突發(fā)狀況的時(shí)候，控制系統(tǒng)能否及時(shí)實(shí)現(xiàn)智能化的有效控制。比如，在遭遇設(shè)備故障、煤層坍塌、異物堵塞等情況時(shí)，能否及時(shí)下達(dá)正確的指令，能否采取精確的動作，實(shí)現(xiàn)停機(jī)、倒車、減速等動作。

目前，對于采煤設(shè)備可靠性控制是一個科技難關(guān)，如何開發(fā)微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的更多功能，使之在設(shè)備自檢自診、故障自我檢測與排除、作業(yè)環(huán)境監(jiān)視與反饋、智能化無人化等方面實(shí)現(xiàn)突破，是科研工作者與設(shè)備操作者需要面對的研究方向。

3.2 機(jī)電一體化技術(shù)對采煤設(shè)備的促進(jìn)作用

3.2.1 可以提高自動化操作程度。使用安裝有機(jī)電一體化技術(shù)的采煤設(shè)備，通過簡單的電腦操作，下達(dá)執(zhí)行指令，就可以實(shí)現(xiàn)高效率的采煤作業(yè)。該項(xiàng)技術(shù)可以有效降低煤礦工人的勞動強(qiáng)度，可以大幅度提高采煤效率，可以有效規(guī)避因工人經(jīng)驗(yàn)不足而引發(fā)的安全隱患。有些比較先進(jìn)的裝有機(jī)電一體化技術(shù)的采煤設(shè)備，甚至可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控與智能化無人操作，徹底顛覆了煤礦工人的傳統(tǒng)形象。

3.2.2 可以在節(jié)能減排的同時(shí)提高開采效率。使用安裝有機(jī)電一體化技術(shù)的采煤設(shè)備，首先，可以減少人力勞動成本；其次，可以整合各個分散的小設(shè)備，膠帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)等，減少無效功的浪費(fèi)；最后，自動化作業(yè)的最大優(yōu)勢就是可以大幅提高開采速度。因此，使用該采煤設(shè)備，可以有效提升煤炭企業(yè)的市場競爭力。

3.2.3 可以降低維護(hù)強(qiáng)度與維修成本。使用安裝有機(jī)電一體化技術(shù)的采煤設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)全設(shè)備的系統(tǒng)化監(jiān)控與報(bào)警，對于一些較為簡單的設(shè)備故障，系統(tǒng)通過識別，啟動自我維護(hù)功能，將微小的故障及時(shí)消滅掉，避免設(shè)備帶病作業(yè)。對于簡化維修程序、降低維修成本、延長機(jī)器壽命、提高工作效率、改善職工工作環(huán)境都具有管理優(yōu)勢。

3.2.4 可以提高工人隊(duì)伍的整體作業(yè)水平。使用安裝有機(jī)電一體化技術(shù)的采煤設(shè)備，必然會帶動煤炭生產(chǎn)中的自動化改革進(jìn)程。新的設(shè)備本身就具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)性與經(jīng)濟(jì)性，對職工自身水平的提高起到了督促與帶動作用。新設(shè)備的工作模式必然拉動供電、排水、通風(fēng)、提升等各項(xiàng)保證系統(tǒng)的升級換代，否則就會影響生產(chǎn)效率。對煤礦的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行必要的改進(jìn)，在改進(jìn)與以后的維護(hù)工作中，職工的作業(yè)水平必然會隨之得到提高。

4 結(jié)語

機(jī)電一體化采煤設(shè)備在煤炭生產(chǎn)企業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，對我國煤炭生產(chǎn)做出了不凡的貢獻(xiàn)。隨著科技的不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化采煤設(shè)備的升級研究與應(yīng)用必然會得到更為長足的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：王 波）