机电一体化在煤矿生产中的发展与探究
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[摘 要]近年来，随着各行各业的竞相发展，依托机电一体化技术，大幅度地提高了劳动生产效率，节约了大量能源和材料消耗。煤炭行业也在利用机电一体化技术改造旧设备和开发新技术方面做了大量的工作，取得了很好的效果。它已使我们清楚地认识到，随着机电一体化技术的应用和推广极大地提升了我国煤矿生产的综合实力，为实现安全、高效、洁净、结构优化的煤炭业生产打下了扎实的基础。本文将对机电一体化技术在我国煤矿企业的应用及发展进行阐述。
[关键词]机电一体化技术;煤矿;应用;发展趋势
中图分类号：D622 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0049-01
一、概述
机电一体化技术是机械、计算机、信息处理和自动控制系统综合应用的复合技术，是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的一门学科，其作为一门新兴综合技术融合了电气工程、机械工程、计算机技术、信息技术等类别。而煤炭生产是将成百上千万吨煤炭从地层深处采掘、运送到地面，因此必须采用大量的机电设备才能实现这一目标，而机电一体化的煤矿设备则是实现高效高产的最好选择。
二、机电一体化技术在煤矿生产中的应用介绍
（一）机电一体化技术在矿井提升机中的应用
矿井提升机是目前煤矿生产中机电一体化和自动化水平最高的设备。尤其是内装式提升机，将滚筒和驱动合为一体，机械结构也大大简化，充分展现了机械--电力--电子--计算机--自动控制的综合体。而全数字化提升机安全可靠，采用总进线方式，大大简化了电器安装施工，并且硬件配置简单实现了互相兼容。九五期问，国产数字化直流提升机已成为我国煤矿提升机的首选机型，主、副井提升机可实现全自动化，不需要专门的绞车司机。
（二）机电一体化技术在带式输送机中的应用
带式输送机具有输送量大、长距离连续输送、运行可靠、效率高和易于实现自动化的特点，从而成为我国煤矿井下原煤输送系统中主要的运输设备。因此，带式输送机成为近几年来机电一体化技术在煤矿中应用的研究重点。目前主要研究方向在机、电、液一体化的CST可控软启动装置，它是一种专门用作平滑起动运送大惯性载荷，如金属矿石或煤炭的中长距离皮带运输机而设计的软校动装置，一条皮带运输机可由一台或几台CST驱动。由于尚未解决在线监控技术、动态分析以及启停延迟技术，我国带式输送机的中间驱动点还不能布置过多，一般设置为三点驱动，这就限制了输送机的单机长度和运量。另外，输送机的可靠性较差、监控设备功能较少、灵敏度和寿命都偏低，和发达国家先进技术相比还存在明显的差距。
（三）机电一体化技术在采煤机中的应用
电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的另一个典型应用。与液压牵引机相比，它具有以下优点：
优良的牵引特性：在采煤机前进时可提供牵引力，使其克服阻力向前移动，而在采煤机下滑时则可进行发电制动，向电网反馈收集电能。
适用于大倾角煤层：牵引电动机轴端安装了停机时防止机器下滑的制动器，它的设计制动力矩达到电动机额定转矩的1.5～2.0倍，因此电牵引采煤机可用于40°～50°倾角的煤层，而不需要安装其它防滑装置。
运行可靠，使用寿命长，电牵引和液压牵引不同，前者除电动机的电刷和整流子会有磨损外，其它元件均不存在磨损现象，因此其工作可靠、寿命长、故障少、维修工作量小。
反应灵敏，动态特性好：电控系统可及时调整各种运行参数，防止采煤机超载或偏离运行。
结构简单、效率高：电牵引采煤机机械传动部分结构简单、尺寸小、重量轻，只做一次电能到机械能的转换，转换效率可达90%以上，而液压采煤机的效率则只有60%～70%左右。
（四）机电一体化装置在液压支架的应用
煤矿支架技术在向电液控制方向发展即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，从而避免对顶板和支架产生冲击载荷。我国神华集团大柳塔矿从美国引进的电液控制支架，移架速度可达6～8秒/架。另外电液控制装置还可检测支架的工作状态。
三、机电一体化技术应用与煤矿的发展与思考
在20世纪，我国煤矿机电一体化技术（产品）取得了长足的发展，机电一体化技术几乎应用到了煤矿生产的每个环节，但是相对于国外先进煤矿生产技术还是比较落后的。因此，要使我国煤矿机电一体化技术达到世界领先技术水平，必须牢牢掌握在信息时代机电一体化技术的特点和相关技术的发展动态。
第一，要提高我国煤矿机电一体化产品的标准化、规范化、系列化和通用化的程度：将计算机系统作为机电一体化的核心装置，因为计算机系统的运算和存贮能力非常强，且体积小、功耗少，非常适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品，在设计煤矿机电一体化设备时，应尽可能的考虑选用功能强大的嵌入式计算机，从而降低设备体积且保证工作性能更可靠。
第二，对于新开发的煤矿机电一体化产品要具有较强的通信功能，同时，要选用很质量好的开放性和可靠性高的通信模块，方便与控制网络实现连接通信控制。
第三，煤矿机电一体化设备需要达到智能化发展水平，能自主判断机电设备和周围工作环境的状态，使设备能自动适应环境且以最优的状态工作，同时可以快速地对所采集到的参数进行分析，从而对设备故障进行诊断，再结合这些诊断结果对以后工作过程中的故障概率进行预测。
第四，要对各类矿用传感器进行深入研究和开发，大力提高矿用传感器的可靠性和使用寿命，同时考虑传感器的数字化、智能化、集成化和多维化，使矿用传感器在较为恶劣的工作环境中进行信号的测量和采集，并保证其准确度，并且应具备自诊断、自校正、状态识别和自我调节等功能。
总之，应时刻关注国内外高新技术的发展，将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化设备，从而提高煤矿现代化发展，最终实现煤矿自动化生产的目标。
四、结语
机电一体化的l展不是孤立的，与机电一体化相关的技术也有很多，随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。随着计算机技术、软件技术、微电子技术、传感器技术和自动化技术的飞速发展，信息流已成为机电一体化的主要特色。
机电一体化技术作为企业信息化的重要支撑技术，是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运等装备中的大力应用和推广，极大地提升了我国煤矿生产的综合实力，也为实现安全、高效、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了坚实的基础。
参考文献：
[1] 李洪国.机电一体化实用技术[M].北京：化学工业出版社，2003.
[2] 王庆娇.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2004.