浅谈机电一体化技术在煤矿企业的应用

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【摘要】机电一体化的核心技术有机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术和伺服传动技术，该技术在采煤机、支护设备、掘进机和带式输送机中都有应用。

【关键词】机电一体化；煤矿；核心技术；应用

前言

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。煤矿机电一体化产物是把各项高新技术融于一体的高科技产物，其首要技术搜罗：微电子、计较机、自动节制、人工智能、传感产物等等，这些都是科技高速成长的热点技术。

1机电一体化的核心技术

机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、计算机技术与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术及伺服传动技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。

1.1机械技术

是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

1.2计算机与信息技术

机电一体化中的信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

1.3系统技术

即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

1.4自动控制技术

其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

1.5传感检测技术

传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。

1.6伺服传动技术

包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

2机电一体化技术在煤矿的应用

2.1在采煤机中的应用

我国大多煤矿采用了综合机械化采煤系统，有力地推动了煤矿自动化的进程，早先采煤系统是液压牵引，现在已经过渡到电牵引，机电一体化牵引技术比液压装置有着明显的优点：首先是具有良好的牵引特性，能够提供采煤机有效的牵引力，克服其阻力，还可以在下滑时提供制动功能；其次是由于装有防止下滑的制动装置，使之能够用于大倾角煤层作业；第三是运行更加可靠，能够支持长时间恶劣环境的作业，这是因为该机器的整体磨损很小，维修少，故障少的原因。第四是该机器的动态性好，能够通过控制系统及时调整各种参数。第五是机电一体化采煤系统结构简单，体积小，而且使用效率很高。同时电牵引采煤机已经转为全部由计算机控制，使支架自动化得以实现，另外，对工作面刮板运输机配置了微机监控装置，实现了系统的完全自动化控制。通过机电一体化技术采煤机中的应用，实现了采煤机整体设备的动作协调，大大提高了安全性、可靠性和工作效率，操作更加简单方便，带来了巨大的经济效益和社会效益。

2.2在支护设备中的应用

液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面的支护设备，目前正向电液控制方向发展，将计算机技术与液压控制有机结合，实现定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。乳化液泵站是为液压支护设备提供高压液体的装置.要求其具有高压、大流量的供液能力.并能根据工作面液压支护设备的用液量自动调节供液量。我国生产的智能型乳化液泵站系统由智能型乳化液泵站自动配液系统和智能型乳化液泵站供液系统两部分组成。具有自动检测油箱油位高度，自动配液，高、低液位自动控制，在线检测乳化液浓度，自动校正乳化液浓度（可选定1.5～5度），当浓度达不到设定值时声、光报警，定时自动反冲洗，能够监控实际用液量，具有远距离传输功能，采用液晶显示器，具有实时显示乳化液浓度、液位、油位、流量计量、自动配液状态功能。

2.3在掘进机中的应用

掘进机是目前大多数煤矿广泛使用的掘进机械，其电气部分普遍采用了由矿用隔爆兼本质安全型开关箱（以下简称开关箱）、矿用本质安全型操作箱（以下简称操作箱）、矿用隔爆型电铃、矿用隔爆型压扣控制按钮、隔爆照明灯、掘进机用隔爆型三相异步电动机、GJC4低浓度甲烷传感器等组成的掘进机电气系统。与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。

2.4在带式输送机中的应用

带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点，已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。因此，成为近几年来机电一体化技术的研究重点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置。它是一种专门为平滑起动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置。一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术，我国带式输送机的中间驱动点不能不知过多，一般为3点驱动，这样就限制了输送机的单机长度和运量。而且，输送机的监控设备功能少、可靠性较差、灵敏度和寿命都较低，和发达国家相比存在显著的差距。

2.5其他煤矿机电一体化装置

液压支架则向电液控制方向发展，将计算机技术与液压控制有机结合，实现定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。我国神华集团大柳塔矿采用从德国和美国引进的电液控制的支架，移架速度为6～8s/架，最快的移架速度达3s/架。电液控制装置还可检测支架的工作状态。

3对煤矿机电一体化技术应用的建议

（1）计算机技术作为机电一体化的核心科技，要大力发展现场的总线任务，加大研究力度，提高机电一体化的中央控制系统的运算能力的贮存能力。

（2）努力研发软硬件系统，使之适应不同的场地环境需求，使该机器系统能够实现功能强、性能好、精度高、体积小、重量轻、效率高、使用方便等特点。同时，该技术产品还应该具有通信功能，要具有高可靠性和通信模块。可以考虑和工业以太网技术相结合，实现工业以太网对于煤矿机电一体化技术的控制，适当结合现场总线技术，实现良好的通信控制。

（3）要提高未来产品和技术的智能化水平，要通过建立一个高效的、动态的控制系统来及时修正系统参数，判断系统周围的变化，对机电设备和自身运行环境都能够有着准确的判断，并且能够实现自我修复和调整，通过对工作状态的判断，对所采集参数的分析，和对系统的诊断，准确地找出故障所在，并且能够对今后工作中的故障进行准确的预测。

参考文献

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