煤矿机械中机电一体化技术的应用

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摘要：当今社会，电子技术、自动化控制技术及软件技术等飞速发展，煤矿机械的智能化、自动化及数字化水平均得到了质的提升。将机电一体化技术应用于运输、开采及挖掘煤矿的设备当中，将能够使煤矿生产实力得到有效提升，从而为煤炭工业的优化提供必要条件。

关键词：煤矿机械；机电一体化；应用

中图分类号：X752文献标识码： A

引言

随着科学技术的不断发展，对煤矿机械的性能要求也在不断提高，电子（微机）控制装置在煤矿机械上的应用将更加广泛，结构将更加复杂、维护也将更加专业化。特别是，随着我国进口及国产煤矿机械数量的逐年增加，如何用好，管好这些价格昂贵的煤矿机械，使其发挥最大的效率，是煤矿机电部门所面临的一个重要的问题。为帮助煤矿机械使用人员、维修人员、管理人员对煤矿机械中的电气与电子控制装置的功能、类别及特性有一些初步的了解和掌握，本文就煤矿机械中机电一体化技术的应用进行了探讨。

一、机电一体化的技术的含义和作用

机电一体化技术属于多学科交叉融合的技术，它是机械电子工程学科中的一种。机电一体化包括了多种技术，比如自动控制技术、机械技术、液压技术以及微电子技术等。在上个世纪70年代，机电一体化技术开始萌芽，并且经过一段时间的发展后，在国外一些发达国家开始广泛使用。之后，随着计算机技术的进步，煤矿机械中不断运用了多种科学技术，机械技术也在这一阶段取得了飞速发展。当前，在我国煤矿机械上，已经较为成熟地使用了微处理系统，比如在安全报警、自动控制以及节能减排等多个方面发挥着作用，促进了我国煤矿生产的环保以及安全性能提升。从近些年机械一体化技术在煤矿机械中的应用情况来看，它对煤矿的生产产生了一定的积极影响。首先，提高了劳动效率。机械一体化技术的普及，促进了煤矿生产效率的提升，尤其是在煤矿生产中使用微处理设备以及自动化技术，职工的体力劳动减少，劳动效率大大提升，也促使了煤炭的产量比以前大幅度提高。其次，能够带动经济的发展。我国的煤矿企业数量较多，而且又较多规模较大的煤矿企业。机电一体化技术在煤矿机械中的应用不仅提升了企业的经济收益，同时员工的福利待遇也有所改善，间接带动了周边经济的发展。再者，加大了劳动保障。传统情况下，煤矿生产环境不容乐观，而机电一体化技术的运用，代替了大量的人力劳动，工人们的劳动压力降低，而且劳动的安全性提高，降低了安全事故的发生概率，改善了工人们的工作环境，使得矿工的劳动得到了保障。

二、机电一体化技术在煤矿机械中的应用

1、机电一体化技术在采煤机中的应用

目前机电一体化技术于采煤机械当中已经得到了较好的运用，其中，典型的运用为电牵引式采煤机。如果对液压牵引式的采煤机械与电牵引式的采煤机械进行相互比较，可以发现，电牵引式的机械具有以下优点。第一，其牵引特性良好，能够为机械提供前进牵引力，帮助其将移动时所遇到的阻力克服，还能够在机械下滑的情况下，开始发电制动，并反馈电能。第二，如煤层出现了大倾角，则可以预防机械继续下滑；因为电牵引式机械所设定的动力矩比额定转矩更大，所以在煤层出现倾角时电牵引式机械可以有效防滑。第三，机械的稳定性较好，且具有较长的使用寿命。液压牵引与电牵引有着很大的区别，电牵引式机械在运行的过程中，一般只会损伤到整流子及电刷，对于其他的元件则无明显的磨损作用，因此可以保障可靠的工作，产生故障的几率也较低，维修任务较轻。第四，反应较为灵敏，具有良好的动态特征。因为电控系统可以对各类参数进行调整，从而避免了超载运行的状况。第五，结构较为简单，但效率更高。因为电牵引式机械所具有的传动结构较为简单、其重量也较轻；将电能变为机械能的效率较高。在我国，电牵引式机械已于二十多年前就开始了开发研制，到目前该技术已逐步趋于成熟，推动了煤炭机械的技术革新。

2、机电一体化技术在掘进机中的应用

当前，绝大多数的煤炭生产企业都采用了掘进机这一机械技术。掘进机的电机系统构成相当复杂，包括矿本质安全操作箱、隔爆照明灯、矿用隔爆兼本质安全性开关箱等。这些部件组合在一起，构成了掘进机的电气部分。电气部分和液压系统的有效结合，则能够实现掘进机各种施工作业任务的完成。而掘进机控制系统的主要职责是保护和控制主控制器，其具备良好的故障记忆功能，能够同时显示出操作箱液晶屏和矿用隔爆兼本质安全型开关箱显示仪表。

掘进机电气系统具有许多的优点，首先一个优点便是其设计理念是全新的，是超越传统的，再一个便是它具有很强的显示性能，能够较为清晰地显示掘进机的性能状态，下一个便是它的安装非常简便，安装耗时不超半小时，紧接着一个便是它的保护功能齐全，能够保障施工人员的人身安全；最后一个是它的结构非常紧凑，机动灵活。紧凑的结构，使掘进机的体积能够适应地下煤炭作业狭小的空间环境。机电一体化应用于掘进机后，能够利用RS485通讯来及时获取操作箱的控制数据信号，利用其内部的程序运算控制继电器的输入和输出方式。

此外，机电一体化技术的应用，还能够通过接收电流互感器、电机温度保护等输出的数据信号，在程序运算的基础上，保障整个电控系统处于良好的运转状态，如系统出现故障，则可较为准确地判断出出现的是何种故障，并迅速检测出导致故障的原因。

3、机电一体化技术在输送机中的应用

输送机的使用是煤炭生产机电一体化的有力体现。当前，我国关于带式输送机方面的核心技术方面的研究与新产品的开发相继取得了较好的进展，我国已自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机，极大地提高了带式输送机的技术水平， 煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白。同时，还开展了带式输送机的核心技术与关键元部件的理论研究及产品开发活动，很多运输机具有及时故障诊断和自我保护等功能，在使用过程中如果出现轴承温度过高、跑偏以及断带等故障，可以自行进行保护。例如目前应用比较广泛的机、电、液一体化的CST 可控软启动装置，这种装置适用于运用平滑起动来输送荷载大、惯性强的材料或设备，可以说是专门为煤矿长距离皮带运输机设计的软驱动装置。一台带式输送机可同时受到一台或几台CST驱动，解决了带式输送机的大运量、长距离的驱动难题，促进了煤矿开采的进度和步伐。

4、机电一体化技术在矿井提升中的应用

在煤矿生产中，因为现代化煤矿发展的需要，对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。矿井提升是将井下煤炭运送至地面的过程，提升效率与安全度是关系矿井效益的重要环节。矿井专用提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备。目前国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型，我国自主研发的第一台全数字化的直交流提升机，核心部分就是利用双CPU计算机操作系统，真正做到了主、副提升机的全方位自动化。我国直径达到两米以上的提升机有 90% 的都是交流提升机。不仅高度可靠，而且具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能。这种全数字化的提升机采用总线的方式来达到将电气安装进一步简化的目的，可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度，进一步提高矿井提升机的工作效率。

结束语

综上所述，科学技术的快速发展能够有效推动机电一体化技术的发展，并广泛应用于煤矿产业的各个领域，加快煤矿产业快速向前发展，进而推动社会经济的发展。机电一体化技术的应用不仅能够提高煤矿企业经济效益，还保障了工人操作的安全性。国家也越来越重视煤矿产业的安全性生产，这使煤矿产业大幅度增加煤矿设备的投入。因此，它的发展必能创作出更大的社会价值。

参考文献

[1]孙虹丹.浅谈机电一体化技术在煤矿机械中的发展及应用[J].才智，2011年24期.

[2]成文斌.机电一体化技术的现状和发展趋势研究[J].科技致富向导，2012年02期.