武世強

冀中能源股份有限公司邢東礦 河北邢臺 054000

眾所周知，煤礦工業(yè)的作業(yè)環(huán)境與其他行業(yè)相對具有一定的惡劣性，這也是現(xiàn)代煤礦工業(yè)發(fā)展受到嚴重制約的主要原因，然而電氣自動化控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得上述問題得到了有效解決[1]。對此，如何通過電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化來減少其成本，是目前多數(shù)煤礦企業(yè)最為關(guān)注的熱點話題。

1 電廠集控運行系統(tǒng)概述

集控運行系統(tǒng)是煤礦機電的核心系統(tǒng)之一，實踐應(yīng)用中效果良好，對煤礦機電的安全穩(wěn)定運行具有積極作用。通過集控運行系統(tǒng)可以實現(xiàn)對煤礦機電運行實時控制，收集機電運行狀態(tài)和生產(chǎn)狀況等信息[2]，及時進行調(diào)節(jié)控制，使機組保持最佳的運行狀態(tài)，降低機電故障率，提升運行效率，使煤礦機電保持良好的生產(chǎn)狀態(tài)。

2 煤礦機電自動化集控的特點

首先，運用煤礦機電自動化集控能提高礦井生產(chǎn)的效率。相較于傳統(tǒng)的人工開采模式，煤礦機電自動化集控的運用能有效提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，而且能實現(xiàn)對人力資源的合理配置，減輕工作人員的勞動強度。其次，運用煤礦機電自動化集控能有效提高礦井安全生產(chǎn)水平[3]。煤礦開采的環(huán)境大多較為復(fù)雜且惡劣，主要表現(xiàn)為開采當?shù)厮牡刭|(zhì)條件較為復(fù)雜，因此對于煤礦開采有著更高標準的要求，需要積極運用煤礦機電自動化集控，以此來提高煤礦生產(chǎn)的效率，保證煤礦開采的質(zhì)量。最后，運用煤礦機電自動化集控能實現(xiàn)節(jié)約能源且保證采煤質(zhì)量的目的。煤礦機電自動化集控在運用的過程中能充分結(jié)合不同設(shè)備的運行情況，實現(xiàn)對設(shè)備運行的優(yōu)化和調(diào)整，以此來提高資源利用的效率和質(zhì)量。

3 煤礦機電自動化集控的應(yīng)用特點

3.1 集成性

在煤礦實際生產(chǎn)過程中，其開采的步驟流程，一般是包含煤層勘探、開采及資源運輸三個步驟，并且，在整個的開采流程中，其安全防護管理是不一樣的。煤礦開采的每一個步驟流程，都要依靠電氣自動化技術(shù)來作為支撐。例如，PLC技術(shù)、數(shù)據(jù)信息采集技術(shù)等等。而每一個流程系統(tǒng)，如果都進行分開管理，那么就會加重整個電氣控制系統(tǒng)的負擔。而電氣自動化控制系統(tǒng)，正因為其具備集成化管理的良好特點，因此，針對系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備狀態(tài)，其可以對其進行實時的管理與監(jiān)督，而且還可以與設(shè)備運行情況結(jié)合，有效的調(diào)整相關(guān)方面的參數(shù)，這樣可以是機械設(shè)備在生產(chǎn)運行中的穩(wěn)定性會得到良好的加強。

3.2 精密性與安全性高

在煤礦開采作業(yè)中的應(yīng)用，通過電氣自動化控制技術(shù)的使用，保證開采作業(yè)的精密性，減少了人工開采導(dǎo)致的失誤，也更增加了整個開采作業(yè)的安全性。

3.3 智能化

煤礦行業(yè)其在實際發(fā)展過程中，大部分的企業(yè)生產(chǎn)都實現(xiàn)了自動化，而且還有很多煤礦企業(yè)生產(chǎn)，已經(jīng)從自動化逐漸向智能化發(fā)展。煤礦企業(yè)在實際生產(chǎn)過程中，電氣設(shè)備在運行的時候，可以根據(jù)系統(tǒng)程序，高效且快速的完成煤礦開采工作。同時在實際開采整個流程中，要系統(tǒng)的分析與整理其運行時的數(shù)據(jù)信息，然后再將這個作為基礎(chǔ)，來調(diào)整和優(yōu)化煤礦開采的方案。這樣煤礦開采的工作效率才會得到提升，而且開采過程中的安全性也得到了保障，有利于煤礦器的穩(wěn)定發(fā)展[4]。

4 礦機電自動化集控的應(yīng)用

4.1 采煤機中的應(yīng)用

采煤機的主要作用就是采掘煤炭資源，保證煤礦生產(chǎn)工作的有序?qū)嵤涫敲旱V生產(chǎn)中不可獲取的設(shè)備，采煤機高效穩(wěn)定的運行，可以有效的保證煤礦生產(chǎn)質(zhì)量和效率，其對于煤礦企業(yè)的發(fā)展影響巨大，因此煤礦企業(yè)發(fā)展建設(shè)過程中，一直對于采煤機的應(yīng)用有著較高的要求。電氣設(shè)備自動化控制技術(shù)也首先應(yīng)用于采煤機之上。眾所周知，煤礦生產(chǎn)環(huán)境通常比較惡劣，在采煤過程中經(jīng)常會發(fā)生一些突發(fā)性狀況，自動化控制技術(shù)在采煤機中應(yīng)用則可以有效的解決相關(guān)問題，煤礦開采效率因此得以大幅度提升，但是與此同時，煤礦井下開采所面臨的安全風險問題也進一步加劇。針對這一類問題，煤礦企業(yè)必須要予以重視，應(yīng)用電氣設(shè)備自動化控制技術(shù)，可以保證采煤機在運行過程中，各項故障以及安全隱患能夠及時快速的被發(fā)現(xiàn)，可以更好的保證采煤機安全穩(wěn)定的運行，將各種故障扼殺于搖籃之中，最終煤礦的開采質(zhì)量以及效率等得以大幅度的提升[5]。

4.2 煤礦運輸中的應(yīng)用

煤礦的開采，正是為了最后工業(yè)的使用。無論是送往繼續(xù)加工處理，還是如何。煤礦的運輸問題也是一個需要考慮的問題。在舊時，煤礦的運輸由人工，或者那些簡單的機械工具負責。因此，后來改進后的機械運輸也并不能滿足運輸需求。因此通過電氣自動化控制技術(shù)，對煤礦運輸進行改良。比如可以增加監(jiān)控系統(tǒng)，減少運輸途中損耗，以防經(jīng)濟效益的重大損失。

4.3 煤礦生產(chǎn)和礦井監(jiān)控方面

煤礦生產(chǎn)和礦井監(jiān)控工作機電自動化技術(shù)的使用，能夠更好的營造煤礦生產(chǎn)作業(yè)的環(huán)境，整體提高煤礦行業(yè)的綜合效益。與國外的自動化監(jiān)控技術(shù)相比，我國的研究時間較晚，應(yīng)用的起步時間也比較晚，現(xiàn)在大部分煤礦企業(yè)使用的監(jiān)控設(shè)備仍然是進口設(shè)備[6]。所以從整體的情況來看，自主研發(fā)的水平比較低，創(chuàng)新能力不足，這就使得煤礦生產(chǎn)和礦井監(jiān)控的工作不具備相應(yīng)的競爭優(yōu)勢。但是在最近這幾年，國家相關(guān)企業(yè)花費大量的時間和精力對相關(guān)的設(shè)備進行研究，在科學技術(shù)水平不斷提升的背景下，自動化監(jiān)控系統(tǒng)也逐漸形成前晚上為煤礦生產(chǎn)工作以及礦井控制工作提供了技術(shù)支持。

4.4 姿態(tài)控制

采煤機的姿態(tài)控制指的是機身角度和滾筒高度控制，機身角度隨采煤機在刮板輸送機上的位置變化而變化，因此姿態(tài)控制主要指的是滾筒調(diào)高控制。滾筒自動調(diào)高建立在煤層信息的采集和判斷基礎(chǔ)上，是采煤機自動控制技術(shù)的核心。煤層信息的判斷有煤巖識別法和記憶截割法，前者通過天然γ射線直接預(yù)測煤巖界面，后者為人工輔助監(jiān)視下的間接方法。這兩種方法各有所長，直接法的理論性較強，對傳感器要求高，適用于具有明顯特征的煤層；間接法技術(shù)成熟，但僅適用于頂?shù)装遄兓幻黠@的煤層，且需要人為操作，自動化程度低。

5 煤礦機電自動化集控的實現(xiàn)

5.1 智能化集控系統(tǒng)設(shè)計

鑒于煤流系統(tǒng)的情況，該智能化集控系統(tǒng)包括從下幾個單元：其一，地面上位機；其二，井下礦用隔爆兼容本安型PLC控制分站；其三，礦用隔爆兼本安型液晶顯示器；其四，礦用本安型網(wǎng)絡(luò)攝像儀；其五，礦用本安型無線基站等。

5.2 硬件創(chuàng)新設(shè)計要點

進行硬件創(chuàng)新設(shè)計，關(guān)鍵在于提高水泵機房電氣自動化控制系統(tǒng)的抗干擾能力，同時提高系統(tǒng)的負載能力。在實際煤礦生產(chǎn)的過程中仍然存在許多的影響因素，這些因素會影響到電氣自動化控制系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，為了保證其安全穩(wěn)定運行，需要不斷加強抗干擾設(shè)計。進行抗干擾設(shè)計的主要內(nèi)容如下：首先需要積極運用電磁屏蔽效應(yīng)，在這個過程中需要運用到金屬殼來實現(xiàn)對干擾信號的屏蔽。其次可以選用專業(yè)的屏蔽設(shè)備，例如隔離變壓器等，以此來提高電氣系統(tǒng)的抗干擾能力。最后要提高布線的科學性，將弱電信號線和強電動力線相分離，從而采取單獨走線的模式，這樣做的目的在于避免雙線交叉從而造成干擾。

5.3 設(shè)備系統(tǒng)的優(yōu)化

在目前的信息時代下，井下電氣設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)中的軟硬件系統(tǒng)也基于先進的信息技術(shù)和計算機技術(shù)等向更高的自動化控制水平方向發(fā)展，通過新的科技成果在其中的應(yīng)用，對相應(yīng)的設(shè)備系統(tǒng)以及軟硬件系統(tǒng)進行優(yōu)化。由于井下作業(yè)內(nèi)容比較繁雜且作業(yè)環(huán)境惡劣，而此環(huán)境會對井下作業(yè)效率和生產(chǎn)成本產(chǎn)生直接的影響。在選擇PLC設(shè)備時，需要以精細電氣設(shè)備及其自動化控制要求、自身運行狀態(tài)以及功能需求等為依據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)運行實際情況對PLC設(shè)備的規(guī)模和性能參數(shù)等進行選擇。比如將微型PLC設(shè)備應(yīng)用于井下防護系統(tǒng)中，需要實時監(jiān)測井下瓦斯?jié)舛榷恍枰獙ζ渌h(huán)境因素進行控制。通過此種PLC設(shè)備的應(yīng)用有助于設(shè)備采購成本以及日常運行能耗的降低，同時滿足設(shè)備性能、生產(chǎn)以及經(jīng)濟性的要求。而在排水控制系統(tǒng)中，由于實時水位高低會影響其工作狀態(tài)，而且多種指標會限制礦井出水量的大小和排水效率，面對比較大的自動控制計算量和較高的實時性要求，上述微型PLC設(shè)備則無法滿足要求，則需要選擇具有更強大計算能力以及具有更高性能的大型PLC設(shè)備來滿足要求。

5.4 加大數(shù)字化礦井建設(shè)力度

在建設(shè)數(shù)字化礦井的過程中通過建立監(jiān)測傳感網(wǎng)絡(luò)，能及時準確地獲取各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)，穩(wěn)定運行設(shè)備。在監(jiān)控數(shù)據(jù)庫時，不能過度依賴檢查設(shè)備，確保及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行問題并進行綜合分析，最后需按照分析結(jié)果制訂相應(yīng)的解決措施，從而延長系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命[7]。

6 煤礦機電自動化集控的發(fā)展前景

在經(jīng)濟以及科技都快速發(fā)展的背景之下，我國煤礦企業(yè)的發(fā)展步伐也越來越快。在自動化技術(shù)的幫助下，我國煤礦企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模越來越大，但是在實際開展工作當中仍然存在一些困難以及問題提供常見的問題，主要有機電設(shè)備，非常容易受環(huán)境因素，以及人為因素的影響，出現(xiàn)各種各樣的故障。這些故障如果不及時進行解決，那么大規(guī)模的煤礦勘查工作將會受到影響，這對整個企業(yè)對整個行業(yè)的發(fā)展都會產(chǎn)生消極作用。針對這一情況，我們應(yīng)該花費更多的時間和精力，在煤礦機電自動化集控技術(shù)的研究方面，將集控技術(shù)與煤礦開采，工作充分融合，使得煤礦開采工作的效率得到大幅度提升[8]。

7 結(jié)語

綜上所述，煤礦開采作為我國工業(yè)發(fā)展的一個重要基礎(chǔ)，通過機電自動化集控技術(shù)等高新科學技術(shù)進行實踐應(yīng)用，是一種極好的改善措施。傳統(tǒng)的煤礦開采行業(yè)，通過與新時代的科學技術(shù)相結(jié)合，才能跟進時代發(fā)展的潮流，為國家工業(yè)發(fā)展提供長久的，穩(wěn)定的幫助。而作為新發(fā)展的機電自動化集控技術(shù)，也可以在與煤礦行業(yè)的理論實踐應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)自身理論與技術(shù)的不足，更好的提高自身技術(shù)的水平。