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談采掘機電一體化在煤礦發(fā)展中的作用
摘要：近幾年，我國煤礦機電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用有了重大突破，尤其在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控、大型設(shè)備綜合后備保護及礦井生產(chǎn)過程自動化控制方面取得了可喜的成績。機電一體化設(shè)備的不斷運用使太原東山煤礦有限責(zé)任公司獲得了良好的發(fā)展機遇，為公司的做大、做強奠定了堅實的基礎(chǔ)，也給東煤公司帶來了可觀的經(jīng)濟和社會效益。
關(guān)鍵詞：煤礦機電一體化產(chǎn)品；煤炭生產(chǎn)；應(yīng)用；發(fā)展機電一體化概念機電一體化是集機械技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)及電子化設(shè)計軟件編程技術(shù)結(jié)合的總稱。它是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械、電氣、計算機、信息、自動控制等各種技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標，合理進行配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性的基礎(chǔ)上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化，運行后實現(xiàn)自動檢測、自動處理信息、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護，實現(xiàn)無人值守，這不僅是人的肢體的延伸，更是人的感管與智慧的體現(xiàn)和發(fā)揮。機電一體化產(chǎn)品的使用大大改善了煤礦生產(chǎn)的勞動強度、工作環(huán)境及安全系數(shù)，同時在降低能耗、保證安全生產(chǎn)方面也實現(xiàn)了特定的價值。
機電一體化在東煤公司的發(fā)展狀況機電一體化的發(fā)展在東煤公司經(jīng)歷了3個階段。最初是簡單的機械設(shè)備、人工為主的第一階段逐步過渡到機電結(jié)合的半自動化階段，再到今天逐步推廣的機電一體化階段。
一個簡單的事例驗證了這一發(fā)展過程，2O世紀90年代剛參加工作時，作業(yè)規(guī)程的編制全是依靠人工書寫，一遍遍的寫，一遍遍的畫，寫出來的規(guī)程經(jīng)審批后，規(guī)程的復(fù)寫是當時最讓人頭痛的事。幾十頁、上百頁的規(guī)程用復(fù)寫紙重復(fù)抄寫，費時費力，后來逐步過渡到人工刻蠟紙進行手工復(fù)印，由于油墨掌握不好，個人書寫不規(guī)范。常常費半天勁卻得不到預(yù)期效果，想要印的清楚甚是難之又難。在年左右，過度到機械打印機后，蠟紙可以用打印機打印了。可以說辦公自動化上了一個臺階，解決了文字功底差等一些不足，但也存在很多不足。打好的蠟紙不方便修改，無法存電子檔，直至過渡到今天的辦公自動化。東煤公司現(xiàn)在規(guī)程的編寫全部實現(xiàn)了電腦自動化，我們創(chuàng)建了數(shù)據(jù)庫，在里面存儲了各種各樣的數(shù)據(jù)資源以供分享，選擇好自己所需要的參數(shù)后，輸入電腦就會有切合要求的圖像形成，既提高了效率，也減輕了勞動強度。規(guī)程編寫好后通過電腦連接到打印機就會很快打印出來。既方便又快捷，辦公自動一體化的實現(xiàn)，極大地方便了工作，提高了工作效率。這一局面的變遷代表著東煤公司機電體化的演變過程，也是全國機電體化演變過程的個縮影。
機電一體化在煤礦發(fā)展的趨勢煤礦機電一體化設(shè)備都具有智能化、程序化、信息化的特點，以及設(shè)備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優(yōu)點。這些設(shè)備在煤炭生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，不僅減輕了操作人員的勞動強度，而且極大地提高了煤礦的生產(chǎn)水平和能力，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。在未來必然有更多的機電一體化產(chǎn)品投入到煤礦當中，為了更好地適應(yīng)煤礦的發(fā)展，煤礦機電一體化的發(fā)展也應(yīng)適應(yīng)煤礦的生產(chǎn)、質(zhì)量標準化的要求，符合安全的等級，更加人性化的設(shè)計：①功能進一步增加、精度進一步提高以減少更多的設(shè)備投入和降低失誤率，以適應(yīng)創(chuàng)建質(zhì)量標準化礦井的要求；②增加產(chǎn)品的通信功能，以適應(yīng)綜合自動化的需要；③開發(fā)以微處理器和微機為基礎(chǔ)的礦井設(shè)備工況和健康監(jiān)測以及微處理器、計算機專家系統(tǒng)的應(yīng)用等；④煤礦機器人仍然是煤礦機電一體化技術(shù)今后研究的重點之一。
機電一體化技術(shù)在東煤公司的主要應(yīng)用東煤公司是一個歷史悠久的老礦，井下戰(zhàn)線長、采區(qū)分部面積廣，人員多、效率低、耗能高，已無法適應(yīng)當前的煤炭開采形式，要想生存和發(fā)展，必須根據(jù)現(xiàn)狀淘汰、改造落后的高耗能設(shè)備，減人提效、實現(xiàn)轉(zhuǎn)型，向現(xiàn)代化的礦井靠攏是東煤公司的必由之路。
近兩年，東煤公司投入大量資金，更新淘汰了一大批老設(shè)備及高耗能設(shè)備，采用新型機電一體化產(chǎn)品，不僅提高了安全生產(chǎn)系數(shù)，還降低了能耗成本，提高了效率和經(jīng)濟效益。
機電一體化技術(shù)在提升機中的應(yīng)用東煤公司在.. 515軌道下山的提升一直延用著以前性能相對落后的提升機，設(shè)備早已陳舊。隨著近幾年東煤公司不斷地發(fā)展，下山采掘任務(wù)的加大，使得運輸任務(wù)加大，問題接踵而至，大大影響了安全生產(chǎn)和效率。直接制約了公司的發(fā)展，在經(jīng)過大量的可行性研究和調(diào)研后，于2009年公司決定對515下提升進行更換，更換性能穩(wěn)定的JKYB一2X1．8型液壓防爆提升機。
液壓防爆提升機是將液壓傳動技術(shù)應(yīng)用于提升機而研制的新型提升機，與其他類型的提升機相比，液壓防爆提升機具有以下特點：①采用液壓傳動。與傳統(tǒng)的電氣防爆提升機相比，防爆問題容易解決，尤其在煤礦井下等有瓦斯或易燃氣體的環(huán)境中，防爆十分可靠。②調(diào)速平穩(wěn)�？蔁o級調(diào)速，且能在最高速度范圍內(nèi)的任一速度下穩(wěn)定運行。③結(jié)構(gòu)緊湊。占地面積小，用于礦山井下，可節(jié)省大量開拓費用。④操作簡單。通常司機只用一個手柄就能控制提升機的加速、減速、制動及停車。⑤液壓防爆提升機的調(diào)速及控制大部分采用液壓方式，電控簡單，容易實現(xiàn)防爆。⑥制動安全可靠。液壓防爆提升機的減速通過液壓系統(tǒng)實現(xiàn)，用于制動的盤形閘在正常運行時只起終點定位作用，制動力矩符合《煤礦安全規(guī)程》要求。
機電一體化技術(shù)在斜井乘人裝置中的應(yīng)用為了營造一個美好的環(huán)境并提高乘人裝置的運行效率，東煤公司通過擴大乘人斜井斷面，相對提高架空乘人裝置的垂高度，縮小架空乘人裝置的承重梁距離和架繩輪直徑，加大拉緊配重重量。對斜井乘人裝置進行了研究改進，改進后使該裝置運行更加平穩(wěn)安全、動力消耗降低。并使用PLC控制信號系統(tǒng)，簡化了操作過程，便于設(shè)備的維護、檢修，同時提高了運送人員效率。
這一技術(shù)的運用大大改善了東煤公司以前斜井乘人器高耗能、運送人員效率低、環(huán)境差的局面，同時也成為了東煤公司一個閃亮的窗口。
機電一體化技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用隨著東煤公司開采的不斷向下山延伸，下山的煤層傾角越來越大，隨著綜采的上馬，以前的采煤機也無法適應(yīng)現(xiàn)在的開采條件。為了解決這些影響開采的因素。
年東煤公司選擇購買了山東天晟煤礦裝備有限公司生產(chǎn)的MG一160／380一W型采煤機。(采煤效率相對以前的高檔普采提高300％，并且對安全也有了很大的保障。大大提高了產(chǎn)量、降低了成本、保證了安全。
采煤機是機電一體化技術(shù)在采煤機的一個典型應(yīng)用。與液壓牽引相比，它具有以下特點：①良好的牽引特性：可以在采煤機前進時提供牽引力，使其克服阻力移動，也可以在采煤機下滑時進行發(fā)電制動，向電網(wǎng)反饋電能。②可用于大傾角煤層：牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，因為它的設(shè)計制動力矩為電動機額定轉(zhuǎn)矩的1．62．0倍，所以電牽引采煤機可用在40�！�50。傾角的煤層，而不需要其他防滑裝置。該公司在51523工作面32。的傾角下驗證了這一技術(shù)。使東煤公司安全、高效、成功的采完了大傾角工作面，這在以前是不敢想象的。③運行可靠，使用壽命長，電牽引和液壓牽引不同，前者除電動機的電刷和整流子有磨損外，其他元件均無磨損，因此工作可靠、故障少、壽命長、維修工作量小。④反應(yīng)靈敏、動態(tài)特性好，電控系統(tǒng)能及時調(diào)整各種參數(shù)，防止采煤機超載運行。⑤結(jié)構(gòu)簡單、效率高：電牽引采煤機機械傳動結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕，電能轉(zhuǎn)換為機械能只做一次轉(zhuǎn)換，效率可達99％，而液壓采煤機的效率只有.. 65％～70％左右。
這次機械設(shè)備的改革，使東煤公司實現(xiàn)了.. 15#厚煤層開采的全自動化，不僅解放了勞動力、提高了單產(chǎn)，礦井的本質(zhì)安全度也大幅提高。這一次改革還使東煤公司綜采放頂煤月產(chǎn)達到了，并且綜采成功通過了4．2m、6．5m斷層，充分顯示了機電一體化技術(shù)在東煤公司的成功應(yīng)用。
機電一體化技術(shù)在井下變電所的應(yīng)用東煤公司從年開始，對井下各采區(qū)和中央變電所進行改造，優(yōu)化系統(tǒng)等工作，年東煤公司在井下中央變電所的改造工程中，新購進了一套BGP9L-6(10)礦用隔爆型高壓真空配電裝置。該配電裝置主要用于具有煤塵和爆炸性危險氣體的危險場所及煤礦井下，對額定電壓.. 6(10)kV，額定頻率50Hz，額定電流至的供電系統(tǒng)進行控制和保護，并可作為直接起動電機之用。在保護方面采用了先進的計算機技術(shù)，12位A／D轉(zhuǎn)換器方海清：采掘機電一體化在煤礦發(fā)展中的作用對交流信號進行直接采樣運算，更加真實的反映出電網(wǎng)的實際狀況，全中文液晶顯示，菜單式操作，使控制電路更簡單、顯示信息更豐富，為中心點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的供、變電系統(tǒng)提供更可靠的控制與保護。
這一設(shè)備的使用實現(xiàn)了井下中央變電所的集中管理，減少了誤操作實現(xiàn)了本質(zhì)型安全供電。
機電一體化技術(shù)在掘進局部通風(fēng)機中的應(yīng)用煤礦生產(chǎn)中巷道施工要求局扇不間斷供風(fēng)，在高瓦斯及雙突礦井的巷道施工中，局扇的不間斷供風(fēng)顯得尤為重要。在巷道施工過程中，由于局扇的無計劃停風(fēng)造成的瓦斯事故屢見不鮮，大多數(shù)瓦斯事故都是由此引起的。為解決上述問題，煤炭系統(tǒng)為此做了大量的工作，《煤礦安全規(guī)程》對局部通風(fēng)作有專門的一系列規(guī)定，對局部通風(fēng)的供電系統(tǒng)嚴格的規(guī)定了三專兩閉鎖的要求，然而無計劃停風(fēng)的問題雖有好轉(zhuǎn)，但仍然不能杜絕。
近幾年出現(xiàn)的一種雙電源電氣閉鎖真空磁力啟動器，解決了這一難題，用他來實現(xiàn)掘進面的雙風(fēng)機雙電源自動切換只需要幾秒鐘的時間，大大降低了掘進面無計劃停風(fēng)帶來的損失，更有力地保證了安全。
機電一體化技術(shù)在井下開關(guān)的應(yīng)用系列礦用隔爆及本質(zhì)安全型智能化多回路真空電磁啟動器適用于瓦斯及煤塵爆炸危險的煤礦井下。在交流50Hz，電壓為.. 1140V供電線路中，可對乳化液泵站、噴霧泵、轉(zhuǎn)載機、破碎機啟動、停止、及雙速切換、主、從順序控制，并能對電動機及供電線路進行保護�？蓭嘟涣鞲袘�(yīng)電動機或交流雙繞組雙速電動機的啟動、停止、反轉(zhuǎn)及雙速切換進行控制，并能對電動機及線路進行保護。
該開關(guān)采用微機控制線路，實現(xiàn)開關(guān)的多功能(多用途)使開關(guān)既能作為普通開關(guān)使用，又能作為雙速開關(guān)使用，便于管理和維護。
機電一體化技術(shù)在其他設(shè)備中的應(yīng)用回采頂板的控制是煤礦開采中一個難題，以往都是以經(jīng)驗數(shù)據(jù)為主，沒有一個量化確切的數(shù)值。東煤公司新使用了一套回采工作面頂板離層自動監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)。對公司的回采工作面進行全天侯24h不間斷監(jiān)測、監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街飨到y(tǒng)進行分析，用可靠的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)東煤公司的頂板支護。通過數(shù)據(jù)分析確定基本頂初次來壓步距一般在21．1～26．1m，并且存在支柱初撐力普遍偏低等問題，還提出了改進建議，為東煤公司的安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。還有電子皮帶稱計量系統(tǒng)的推廣使用，為出煤量準確統(tǒng)計提供了精確地數(shù)據(jù)等等，這些成果無不體現(xiàn)了機電一體化產(chǎn)品獨特的優(yōu)越性。
正是這些技術(shù)的運用，使東煤公司跨上了發(fā)展的快車道，迎來了一個空前的發(fā)展機遇。在山西兼并重組的政策中，東煤公司憑借著這些優(yōu)勢一舉成為了兼并重組主體。并成功的收購與兼并重組了5個礦井。使東煤公司的產(chǎn)能由150萬.. t／年提升到了萬t／年，一舉進入了大公司的行列。公司的不斷做大、做強與機電一體化在公司的推廣使用是分不開的，相信在未來的發(fā)展中，機電一體化技術(shù)在東煤公司的運用會提升到一個新的高度，東煤公司也會借助機電一體化技術(shù)在未來的發(fā)展中走的更遠。
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