第一篇：煤礦機電一體化產品在煤炭生產中的應用

煤礦機電一體化產品在煤炭生產中的應用

作者：徐景凱

作者單位：山西忻州原平龍礦盤道煤業

摘 要：隨著煤礦生產不斷向深部水平發展，對控制水平和規模的要求越來越 高，加速了機電一體化技術的發展和進步。進入 21 世紀，我國煤礦機電一體化 技術的研究和應用均有重大突破，尤其在煤礦安全生產監控、大型設備綜合后備 保護及礦井生產過程自動控制方面取得可喜成績。采用機電一體化產品的煤礦，能夠獲得可觀的技術、經濟和社會效益。

關鍵詞：煤礦機電一體化產品；煤炭生產；

1、機電一體化

機電一體化是集機械技術、微電子技術、光學技術、自動控制技術、計算機 技術、信息技術、接口技術、軟件編程技術等多學科的交叉綜合，它的發展和進 步依賴并促進了相關技術的發展和進步。我國在 20 世紀 80 年代成立機電一體 化領導小組，并將該技術列為“863”計劃。機電一體化正朝著智能化、網絡化、微型化、柔軟性化、系統化發展，它的發展對煤炭系統產生了很大的沖擊，采用 機電一體化產品將大大改善煤礦生產的勞動強度、工作環境及安全系數，同時在 降低能耗、保證安全生產方面也實現了特定的價值。它可不必更換設備，而對產 品結構和生產過程進行必要的調整、改革，對傳統的機械工業注入新鮮的血液，實現文明生產。

2、煤礦機電一體化產品 煤礦機電一體化產品已在許多煤礦得 1

到廣泛應用。國產的以計算機為核心的 電牽引采煤機、全數字直流提升機已占領國內市場，我國已能生產用計算機監控 的掘進機、膠帶運輸機、礦井供電設備等。另外煤礦安全生產監控系統、膠帶機 集中控制系統、礦井生產過程自動控制和信息化管理、圖像監視井下關鍵設備和 主要工作地點、調度室的裝備實現數字化、計算機網絡管理系統在生產調度、財 務、人力資源、設備、銷售及辦公自動化都得到了普遍應用。煤礦機電一體化產 品實現了設備的自動化、智能化、信息化等等，為煤礦生產實現高安全、高可靠、高效率和高效益提供了保障。

3、煤礦機電一體化產品在西安煤業公司的應用 西安煤業公司是一個高投入、高耗能的老礦，戰線長，井區分部面大，井深、人員多、效率低、服務年限所剩無幾。現存在大量不宜開采的呆滯、遺留煤柱和 無法開采的薄煤層。針對目前的狀況，要想生存和發展，就要根據現狀淘汰、改 造落后的高耗能的設備及設施。近兩年，我煤業公司投入大量資金，更新改造了老舊雜及高耗能設備，采用 機電一體化產品，不僅提高了安全生產系數，還降低了能耗成本，提高了效率和 經濟效益。

（1）、MGD150NW采煤機：根據西安煤業公司目前的采掘條件，針對部分采區儲量，提高生產效率勢在必行。為提高安全質量、提高掘進速度，2007 年 4 月選擇了遼源煤礦機械廠生產的 EBJ-120 型懸臂式掘進機 2 臺，MGD150NW 采煤機 5 臺，采煤效率提高 300%，大大提高了產量，降低了成本。

（2）綜采液壓支架：2007 年西安煤業公司為實現采煤機械化、提高工效、增加產量、提高人身及設備安全系數，減輕重體力勞動，首次在殘采工作面使用 了鄭州四維機電設備制造有限公司生產的綜采液壓支架。其中 ZFG4800/18/30 綜采放頂煤過渡支架 5 架、ZF4000/16/28 基本支架 126 架，提高了殘采工作面 的回采率，體現了機電一體化產品獨特的優越性。

（3）鋼絲繩損傷定量檢 測系統：煤礦鋼絲繩使用中一直存在著不安全、不經濟、低效率、不可靠、危害 大的難題。鋼絲繩的檢測一直靠人工目視、手摸，耗時、耗工、效率低下。2006 年 7 月選用了洛陽逖悉開鋼絲繩檢測技術有限公司生產的 TCK 鋼絲繩損傷定量 檢測系統，這個系統具有檢測精度高、分辨率強、性能穩定、集成化、適用性強、使用方便的特點，能夠定量檢測鋼絲繩斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等損傷，節約了 檢測時間、檢繩人員、1/3 鋼絲繩用量并有效預防了斷繩事故的發生。

（4）自耦減壓起動控制柜：西安煤業公司是五十年代的老礦井，設備陳舊，隨著產量的萎縮，大型設備的高耗能問題越顯突出。主扇風機是煤礦的四大件之一，該設備的性能、特性的優劣直接影響礦井的安全生產和正常運行。自 2004 年開始對全公司主扇風機進行更新改造，經選型設計，選取了燕京 2 臺和湘潭平安電氣集團有限公司生產的 BD-Ⅱ系列彎掠組合正交型隔爆對旋軸流式主通風 機 3 臺，配備了 JJ2B 系列自耦減壓起動控制柜，提高了效率、節約了能源、降 低噪音、改善了環境污染，保證了礦井安全生產的順利進

行。

（5）提升機交流電控系統：西安煤業公司六區是一個萎縮性礦井，自 2000 年起停用了部分設施。2006 年發現新的儲量，經測算新建系統投入資金太大，決定起用六區停用的設施，延長戰線。其中主井提升系統就是起用的設備之一，主井提升采用雙箕斗，設備早已陳舊，加上停運幾年更是難以應付新的生產需要。全部更換將投入大量資金，決定在原有基礎上進行改造，制作新箕斗，更換提升 機的老電控系統。我們選用了洛陽源創電氣有限公司生產的 ZJK-3/20 交流提升 電控系統，采用集成電子模塊配合小型可編程控制器，接線簡單、參數調整方便、維護量小，安裝使用后一直運行良好。

（6）其它：我們還采用了 PLC 煤礦提升機綜合后備保護裝置、PZBJ-Ⅱ型 皮帶機綜保監控儀、ZDC30/30 煤礦用斜巷防跑車擋車裝置、BKGWD 系列溫度 傳器、QBZ-1200/1140（660）礦用隔爆型智能化組合開關、GDTF-1 型軌道監 測系統、電子秤計量監測系統等煤礦機電一體化產品，礦井生產系統逐漸向智能、信息、控制、綜合模式發展。

參考文獻

［1］機電一體化實用手冊［M］.北京：科學出版社，2007，（1）［2］張念超.我國煤礦機電一體化技術的發展現狀淺析［J］，學術探討，2008，（8）

［3］程煒.無人化是煤炭信息化的主要目標［N］.中國電子報，2008。

第二篇：淺談機電一體化在煤礦機械中的應用

淺談機電一體化在煤礦機械中的應用

【摘要】 煤礦機械正處在一個向機電一體化方向發展的時代,近來,隨著國家對煤礦安全生產的重視,煤礦設備投入的不斷增加,煤礦機械也處在一個更新換代的時期。

【關鍵詞】 煤炭機械 機電一體化

煤礦機電一體化技術在這一時期顯得尤為重要,它使機械、電子技術和液壓控制技術有機的結合,極大地提高了煤礦機械的各種性能,如安全性、經濟性、可靠性、操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命、方便安裝拆除、便于維護等。目前以微機或微處理器為核心的電子(微電腦)控制裝置(系統)在煤礦機械中的應用已很普及,電子控制技術已深入到煤礦機械的許多領域,如提升機和采煤機,提升機的PLC系統,采煤機的變頻控制系統和PLC系統操作等,煤礦機械的在線狀態監控與故障自診、故障報警等。隨著科學技術的不斷發展,對煤礦機械的性能要求也在不斷提高,電子(微機)控制裝置在煤礦機械上的應用將更加廣泛,結構將更加復雜、維護也將更加專業化。特別是,隨著我國進口及國產煤礦機械數量的逐年增加,如何用好,管好這些價格昂貴的煤礦機械,使其發揮最大的效率,是煤礦機電部門所面臨的一個重要的問題。為幫助煤礦機械使用人員、維修人員、管理人員對煤礦機械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解和掌握,下面我就這些做一下介紹與淺述。煤礦生產中,煤礦機械的性能自動化程度及其經濟性等可以說直接影響到生產;也直接影響到煤礦供電、排水、通風、提升等的安全運行。而煤礦機械電氣與電子控制系統部分質量的好壞與性能的優劣又直接影響到機械的動力性、經濟性、可靠性,從而影響施工質量、生產效率及使用壽命等。電子(微電腦)控制系統已成為煤礦現代機械不可缺少的組成部分,同時也是評價煤礦現代機械技術水平的一個重要依據。隨著科學技術的不斷發展,以及對煤礦機電產品性能要求不斷提高,電子(微電腦)控制系統在煤礦機械中所占的比重越來越大,其功能將會越來越強,應用范圍也將越來越廣,而其復雜程度也隨之提高,這樣就對使用與維修維護這些設備的煤礦工作人員提出了更高的要求,對煤礦職工的培訓工作和對煤礦設備的管理工作也顯得尤為重要。

煤礦生產施工要求煤礦機械具有以下性能:皮實耐用且維修簡單、生產效率高且節能降耗,自動化程度高且操作簡單,施工質量好,精度高;性能穩定,工作可靠,安全性高,使用壽命長;具有較好的經濟性,即高的技術價格比和低的制造與使用成本;工人勞動強度低,操作員的工作條件好;具有在線運行狀態監視,故障自診及自動故障報警功能,能及時準確地指出故障部位,減少停機維修時間。

為適應煤礦機械對性能的要求,僅僅依靠機械和液壓技術的已顯得力不從心。電子(微電腦)控制技術的發展就成了煤礦機械的必要選擇。機電一體化是一項新興的技術,將其引入到煤礦機械中,必將會給煤礦機械帶來了新的技術變革,使其各種性能有了質的飛躍。

機電一體化又稱機械電子工程學,是一門跨學科的綜合性高技術,是由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術以及其他技術相互融合而成的一門獨立的交叉學科。機電一體化技術從70年代中期開始在國外機械上得到應用。80年代以微電子技術為核心的高新技術的興起,推動了機械制造技術的迅速發展,特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等的發展及其在機械上的應用,極大促進了煤礦機電產品的性能,使煤礦機械進入了一個飛躍的發展時期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統在國外機械上的應用已相當普及,在我國也是發展的方向,已成為機械高性能的體現。目前機械的電子(微機)控制系統主要用以實現如下功能:

1、在線監控、自動報警及故障自診,即對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態監控,出現故障能動報警并準確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機器的工作效率,簡化設備維護檢查工作,降低使用維修費用,縮短停機維修時間,延長設備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC控制,可實現多種在線監控和故障自診,還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。

2、節能降耗,提高生產效率。例如井下使用的膠帶輸送機、通風機、提升機等,使用變頻起動、PLC

控制系統,節電量就為30%左右,同時生產效率也大大提高。

3、自動化或半自動化程度的提高

煤礦機械實現自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強度,提高生產效率,并減少因操作者的經驗不足,對作業精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統有限公司與德國MARCO公司合作生產的PM31型液壓支架電液控制系統,就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會自動連續動作,也可實現遠程控制和工作面無人操作。

4、其他應用

一些國外生產的輸送機、采煤機、綜掘機等采用了電子(微電腦)控制的自動變速器,能夠根據外負荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比,從而改變功率,這不僅充分利用了電動機功率,大大提高了能耗經濟性,而且也簡化了操作,降低了勞動強度,提高了設備的安全性能,提高作業人員操作的安全性,目前我國在綜合機械化采煤機上采用電子(微電腦)控制?？蓪崿F無人操作,使機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業,也配備了無線遙控裝置,可遠程遙控也可微電腦編程控制。

電子(微電腦)系統的可靠性是煤礦機械非常重要的一項性能指標。由于煤礦機械一般井下作業,其直接受到潮氣、煤塵、通風、石塊、地質變化等的侵襲,此外還受到采煤振動和沖擊以及各種電、磁等的干擾,工作環境非常惡劣,因此電子(微電腦)控制系統必須滿足井下性能環境要求,能在井下環境溫度下可靠、穩定地工作;抗壓強度高、抗老化,具有較長的使用壽命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入;較好耐沖擊和抗振性能;較強的抗干擾能力,系統能在各種干擾下可靠地工作。

第三篇：淺談機電一體化在煤礦機械中的應用

淺談機電一體化在煤礦機械中的應用

摘要： 煤礦機械正處在一個向機電一體化方向發展的時代，近來，隨著國家對煤礦安全生產的重視，煤礦設備投入的不斷增加，煤礦機械也處在一個更新換代的時期。關鍵詞：煤炭機械 機電一體化 應用

隨著科學技術的不斷發展，對煤礦機械的性能要求也在不斷提高，電子（微電腦）控制裝置在煤礦機械上的應用將更加廣泛，結構將更加復雜，維護也將更加專業化。為幫助煤礦機械使用人員、維修人員、管理人員對煤礦機械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解和掌握，下面我就這些做一下介紹與淺述。

煤礦生產中，煤礦機械的性能自動化程度及其性等可以說直接影響到生產，也直接影響到煤礦供電、排水、通風、提升等的安全運行。而煤礦機械電氣與電子控制系統部分質量的好壞與性能的優劣又直接影響到機械的動力性、經濟性、可靠性，從而影響施工質量、生產效率及使用壽命等。電子（微電腦）控制系統已成為煤礦現代機械不可缺少的組成部分，同時也是評價煤礦現代機械技術水平的一個重要依據。隨著科學技術的不斷發展，以及對煤礦機電產品性能要求不斷提高，電子（微電腦）控制系統在煤礦機械中所占的比重越來越大，其功能將會越來越強，應用范圍也將越來越廣，而其復雜程度也隨之提高，這樣就對使用與維修維護這些設備的煤礦工作人員提出了更高的要求，對煤礦職工的培訓工作和對煤礦設備的管理工作也顯得尤為重要。

為適應煤礦機械對性能的要求，僅僅依靠機械和液壓技術已顯得力不從心。電子（微電腦）控制技術的發展就成了煤礦機械的必要選擇。機電一體化是一項新興的技術，將其引入到煤礦機械中，必將會給煤礦機械帶來了新的技術變革，使其各種性能有了質的飛躍。機電一體化又稱機械電子工程學，是一門跨學科的綜合性高技術，是由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術以及其他技術相互融合而成的一門獨立的交叉學科。機電一體化技術從70年代中期開始在國外機械上得到應用。80年代以微電子技術為核心的高新技術的興起，推動了機械制造技術的迅速發展，特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等的發展及其在機械上的應用，極大促進了煤礦機電產品的性能，使煤礦機械進入了一個飛躍的發展時期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統在國外機械上的應用已相當普及，在我國也是發展的方向，已成為機械高性能的體現。

目前機械的電子（微電腦）控制系統主要用以實現如下功能:

一、在線監控、自動報警及故障自診

即對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態監控，出現故障能自動報警并準確地指出故障的部位，從而改善操作員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC控制，可實現多種在線監控和故障自診，還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。

第四篇：論機電一體化在煤礦行業的應用

論機電一體化在煤礦行業的應用

【摘要】：

近年來，我國各行各業競相發展，依靠機電一體化技術，大幅度地提高產品的性能、質量和可靠性，提高制造水平，增加產品的應變能力，提高勞動生產率，節約大量能源和材料消耗。煤炭系統也在利用機電一體化技術改造舊設備和開發新產品方面做了大量的工作，取得一定的成效。它已使人們清楚地認識到，機電一體化技術和產品的發展，是實現高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產品更新換代的重要途徑。煤礦機械正處在一個向機電一體化方向發展的時代,近來,隨著國家對煤礦安全生產的重視,煤礦設備投入的不斷增加,煤礦機械也處在一個更新換代的時期。

【關鍵詞】：機電一體化技術 煤礦 應用

第一章：機電一體化在煤礦的應用總述

1.概述

機電一體化技術就是機械、計算機、信息處理和自動控制技術綜合運用的復合技術，是微電子技術向傳統機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、計算機技術、信息技術等為一體的新興綜合技術。機電一體化技術在這一時期顯得尤為重要,它使機械、電子技術和液壓控制技術有機的結合,極大地提高了煤礦機械的各種性能,如安全性、經濟性、可靠性、操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命、方便安裝拆除、便于維護等。機電一體化技術順應了當今科學技術發展的規律，顯示了強大的生命力。由于煤炭生產是將數百、數千萬噸煤炭從地層深處采掘、運送到地面，因此需采用大量的機電設備才能實現這一目標，而機電一體化煤礦產品則是實現高產高效的最好選擇。機電一體化將機械與電子技術融為一體，使物流、能流、信息流融為一體。2.機電一體化技術在煤礦中的主要應用

2.1 機電一體化技術在提升機中的應用 礦井提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設備，全數字化交直流提升機。尤其是內裝式提升機，從結構上將滾筒和驅動合為一體，機械結構大大簡化，充分體現了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。而全數字化提升機高度可靠，采用總線方式，大大簡化了電器安裝，此外，硬件配置簡單，互相兼容。“九五”期間，國產數字化直流提升機已成為煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化提升機，其核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統，其性能先進、操作簡便、準確可靠。此外，我國還應用SIMADYND和S7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機。目前，最大裝機容量已達到5000kW，主、副井提升機可做到全自動化，不需要專門的絞車司機。2.2.機電一體化技術在采煤機中的應用 電牽引采煤機是機電一體化技術在采煤機的一個典型應用。與液壓牽引相比，它具有一下特點: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電制動，向電網反饋電能。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，因為它的設計制動力矩為電動機額定轉矩的1.6～2.0倍，所以電牽引采煤機可用在40°~50°傾角的煤層，而不需要其它防滑裝置。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a損外，其它元件均無磨損，因此工作可靠，故障少，壽命長，維修工作量小。④反應靈敏，動態特性好:電控系統能及時調整各種參數，防止采煤機超載運行。⑤結構簡單、效率高:電牽引采煤機機械傳動結構簡單、尺寸小、重量輕，電能轉換為機械能只做一次轉換，效率可達99%，而液壓采煤機的效率只有65%-70%左右。1991年煤炭總院上海分院與波蘭瑪克公司合作，研制成功我國第一臺采用交流變頻調速MG344-PWD型薄煤層強力爬底板電牽引采煤機以來，我國的電牽引采煤機有了較快的發展。國內上海天地公司、太原礦山機械廠、西安煤機廠、雞西煤機廠等都生產交流變頻和直流電牽引采煤機，而且得到了廣泛的應用。經過近20年的研制開發，我國的電牽引采煤機一逐步走向成熟，為煤礦生產技術的進步起到了積極的推動作用。2.3.機電一體化技術在帶式輸送機中的應用 帶式輸送機由于長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統的主要運輸設備。因此，成為近幾年來機電一體化技術的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置。它是一種專門為平滑起動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設計的軟驅動裝置。一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動。由于尚未解決動態分析和在線監控技術以及啟動延遲技術，我國帶式輸送機的中間驅動點不能不知過多，一般為3點驅動，這樣就限制了輸送機的單機長度和運量。而且，輸送機的監控設備功能少、可靠性較差、靈敏度和壽命都較低，和發達國家相比存在顯著的差距。

2.4.其他煤礦機電一體化裝置 液壓支架則向電液控制方向發展，將計算機技術與液壓控制有機結合，實現定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產生沖擊載荷。我國神華集團大柳塔礦采用從德國和美國引進的電液控制的支架，移架速度為6～8s/架，最快的移架速度達3s/架。電液控制裝置還可檢測支架的工作狀態.煤礦供電的特點是供電要可靠，質量要高，能滿足大功率設備的要求。因此應該推廣節能型產品。高壓開關柜采用維護量小，使用壽命長的真空開關。采用集中補償和就地補償相結合的辦法提高功率因數，減少供電系統無功電流，減少無功功率損耗。目前高、低開關柜普遍采用了“微機保護”，具備網絡功能，可以實現遠程遙控、遙測、遙信和遙調。3.煤礦機電一體化技術應用的發展趨勢

我國自造的煤礦機電一體化設備都具有智能化、程序化、信息化的特點，以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點。這些設備在煤炭生產中的廣泛應用，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水平和能力，創造了巨大的經濟效益和社會效益。但是，我國的煤礦機電一體化技術與發達國家相比，還有一定的差距，因此還有很多的工作需要繼續研究，其未來的發展趨勢是:①開發有自主知識產權的以煤礦開采技術及配套裝備為主導的核心技術，研究具有自主知識產權的核心裝置；②增加產品的通信功能，以適應綜合自動化的需要；③開發以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監測以及微處理器、計算機和專家系統的應用等；④煤礦機器人仍然是煤礦機電一體化技術今后研究的重點之一。

第二章：機電一體化在煤礦的具體應用

1.帶式傳送機

目前以微機或微處理器為核心的電子(微電腦)控制裝置(系統)在煤礦機械中的應用已很普及,電子控制技術已深入到煤礦機械的許多領域,如提升機和采煤機,提升機的PLC系統,采煤機的變頻控制系統和PLC系統操作等,煤礦機械的在線狀態監控與故障自診、故障報警等。隨著科學技術的不斷發展,對煤礦機械的性能要求也在不斷提高,電子(微機)控制裝置在煤礦機械上的應用將更加廣泛,結構將更加復雜、維護也將更加專業化。特別是,隨著我國進口及國產煤礦機械數量的逐年增加,如何用好,管好這些價格昂貴的煤礦機械,使其發揮最大的效率,是煤礦機電部門所面臨的一個重要的問題。為幫助煤礦機械使用人員、維修人員、管理人員對煤礦機械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解和掌握,下面我就這些做一下介紹與淺述。

煤礦生產中,煤礦機械的性能自動化程度及其經濟性等可以說直接影響到生產;也直接影響到煤礦供電、排水、通風、提升等的安全運行。而煤礦機械電氣與電子控制系統部分質量的好壞與性能的優劣又直接影響到機械的動力性、經濟性、可靠性,從而影響施工質量、生產效率及使用壽命等。電子(微電腦)控制系統已成為煤礦現代機械不可缺少的組成部分,同時也是評價煤礦現代機械技術水平的一個重要依據。隨著科學技術的不斷發展,以及對煤礦機電產品性能要求不斷提高,電子(微電腦)控制系統在煤礦機械中所占的比重越來越大,其功能將會越來越強,應用范圍也將越來越廣,而其復雜程度也隨之提高,這樣就對使用與維修維護這些設備的煤礦工作人員提出了更高的要求,對煤礦職工的培訓工作和對煤礦設備的管理工作也顯得尤為重要。

煤礦生產施工要求煤礦機械具有以下性能:皮實耐用且維修簡單、生產效率高且節能降耗,自動化程度高且操作簡單,施工質量好,精度高;性能穩定,工作可靠,安全性高,使用壽命長;具有較好的經濟性,即高的技術價格比和低的制造與使用成本;工人勞動強度低,操作員的工作條件好;具有在線運行狀態監視,故障自診及自動故障報警功能,能及時準確地指出故障部位,減少停機維修時間。

為適應煤礦機械對性能的要求,僅僅依靠機械和液壓技術的已顯得力不從心。電子(微電腦)控制技術的發展就成了煤礦機械的必要選擇。機電一體化是一項新興的技術,將其引入到煤礦機械中,必將會給煤礦機械帶來了新的技術變革,使其各種性能有了質的飛躍。

機電一體化又稱機械電子工程學,是一門跨學科的綜合性高技術,是由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術以及其他技術相互融合而成的一門獨立的交叉學科。機電一體化技術從70年代中期開始在國外機械上得到應用。80年代以微電子技術為核心的高新技術的興起,推動了機械制造技術的迅速發展,特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等的發展及其在機械上的應用,極大促進了煤礦機電產品的性能,使煤礦機械進入了一個飛躍的發展時期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統在國外機械上的應用已相當普及,在我國也是發展的方向,已成為機械高性能的體現。目前機械的電子(微機)控制系統主要用以實現如下功能:

1、在線監控、自動報警及故障自診,即對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態監控,出現故障能動報警并準確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機器的工作效率,簡化設備維護檢查工作,降低使用維修費用,縮短停機維修時間,延長設備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC控制,可實現多種在線監控和故障自診,還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。

2、節能降耗,提高生產效率。例如井下使用的膠帶輸送機、通風機、提升機等,使用變頻起動、PLC控制系統,節電量就為30%左右,同時生產效率也大大提高。

3、自動化或半自動化程度的提高

煤礦機械實現自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強度,提高生產效率,并減少因操作者的經驗不足,對作業精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統有限公司與德國MARCO公司合作生產的PM31型液壓支架電液控制系統,就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會自動連續動作,也可實現遠程控制和工作面無人操作。

4、其他應用

一些國外生產的輸送機、采煤機、綜掘機等采用了電子(微電腦)控制的自動變速器,能夠根據外負荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比,從而改變功率,這不僅充分利用了電動機功率,大大提高了能耗經濟性,而且也簡化了操作,降低了勞動強度,提高了設備的安全性能,提高作業人員操作的安全性,目前我國在綜合機械化采煤機上采用電子(微電腦)控制?？蓪崿F無人操作,使機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業,也配備了無線遙控裝置,可遠程遙控也可微電腦編程控制。

電子(微電腦)系統的可靠性是煤礦機械非常重要的一項性能指標。由于煤礦機械一般井下作業,其直接受到潮氣、煤塵、通風、石塊、地質變化等的侵襲,此外還受到采煤振動和沖擊以及各種電、磁等的干擾,工作環境非常惡劣,因此電子(微電腦)控制系統必須滿足井下性能環境要求,能在井下環境溫度下可靠、穩定地工作;抗壓強度高、抗老化,具有較長的使用壽命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入;較好耐沖擊和抗振性能;較強的抗干擾能力,系統能在各種干擾下可靠地工作。4.結束語

近年來，隨著微電子技術、計算機技術、軟件技術、傳感器技術和自動化技術的飛快發展，信息流成為機電一體化的主要特色。其產品實現自動化、數字化、智能化，在性能和功能方面均實現了質的飛躍。因此，機電一體化技術是企業信息化的重要支撐技術，是礦山綜合自動化的基礎。機電一體化技術在煤礦采、掘、運裝備的應用和推廣，極大地提升了我國煤礦生產的綜合實力，為實現高效、安全、潔凈、結構優化的煤炭工業生產打下了扎實的基礎。

第五篇：煤礦機電一體化技術的應用

煤礦機電一體化技術的應用、管理及發展趨勢

摘要：近年來，我國各行各業競相發展，依靠機電一體化技術，大幅度地提高產品的性能、質量和可靠性，提高制造水平，增加產品的應變能力，提高勞動生產率，節約大量能源和材料消耗。煤炭系統也在利用機電一體化技術改造舊設備和開發新產品方面做了大量的工作，取得一定的成效。它已使人們清楚地認識到，機電一體化技術和產品的發展，是實現高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產品更新換代的重要途徑。針對機電一體化技術在煤礦中的應用進行闡述，并對其發展趨勢進行分析。摘要：近年來機電一體化技術的應用和推廣極大地提升了我國煤礦生產的綜合實力，為實現高效、安全、潔凈、結構優化的煤炭業生產打下了扎實的基礎。文章對煤礦機電一體化技術在我國的應用以及機電管理進行闡述。關鍵詞：機電一體化技術；煤礦；應用；發展趨勢；煤礦機電；自動化；設備應用與管理

引 言

隨著科學技術不斷發展，機電一體化技術的發展也越來越快，機電一體化技術正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發展。我國的機電一體化技術雖然發展較快，但與國際先進水平還存在較大的差距，我們需要堅持應用先進技術的方向，不斷創新，培養大批能從事機電一體化企業及相關的生產、建設、管理、服務第一線的高等工程技術應用性人才。機電一體化技術專業人員主要從事機電一體化產品的開發、設計、制造、安裝、調試、運行、檢修和營銷等技術與管理工作。由于機電一體化技術應用領域廣泛，因此具有較大的就業崗位群。

一、概述

機電一體化技術就是機械、計算機、信息處理和自動控制技術綜合運用的復合技術，是微電子技術向傳統機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、計算機技術、信息技術等為一體的新興綜合技術。機電一體化技術順應了當今科學技術發展的規律，示了強大的生命力。由于煤炭生產是將數百、數千萬噸煤炭從地層深處采掘、運送到地面，因此需采用大量的機電設備才能實現這一目標，而機電一體化煤礦產品則是實現高產高效的最好選擇。機電一體化將機械與電子技術融為一體，使物流、能流、信息流融為一體。

二、機電一體化技術在煤礦中的主要應用

1機電一體化技術在提升機中的應用礦井提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設備，全數字化交直流提升機。尤其是內裝式提升機，從結構上將滾筒和驅動合為一體，機械結構大大簡化，充分體現了機械一電力電子一計算機一自動控制的綜合體。而全數字化提升機高度可靠，采用總線方式，大大簡化了電器安裝，此外，硬件配置簡單，互相兼容。..九五期問，國 產數字化直流提升機已成為煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化提升機，其核心部分..ASCS是由雙..CPU構成的計算機系統，其性能先進、操作簡便、準確可靠。此外，我國還應用..sIMADYND和..s7研制成功了第一臺交一交變頻器供電的交流提升機。目前，最大裝機容量已達到..5000kW，主、副井提升機可做到全自動化，不需要專門的絞車司機。

機電一體化技術在采煤機中的應用電牽引采煤機是機電一體化技術在采煤機的一個典型應用。與液壓牽引相比，它具有一下特點：

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電制動，向電網反饋電能。

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，因為它的設計制動力矩為電動機額定轉矩的1．6～2．0倍，所以電牽引采煤機可用在..4O。～50。傾角的煤層，而不需要其它防滑裝置。

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，其它元件均無磨損，因此工作可靠，故障少，壽命長，維修工作量小。

反應靈敏，動態特性好：電控系統能及時調整各種參數，防止采煤機超載運行。

結構簡單、效率高：電牽引采煤機機械傳動結構簡單、尺寸小、重量輕，電能轉換為機械能只做一次轉換，效率可達99％，而液壓采煤機的效率只有65％一70％左右。

煤炭總院上海分院與波蘭瑪克公司合作，研制成功我國第一臺采用交流變頻調速 MG344一PWD型薄煤層強力爬底板電牽引采煤機以來，我國的電牽引采煤機有了較快的發展。國內上海天地公司、太原礦山機械廠、西安煤機廠、雞西煤機廠等都生產交流變頻和直流電牽引采煤機，而且得到了廣泛的應用。經過近2O年的研制開發，我國的電牽引采煤機逐步走向成熟，為煤礦生產技術的進步起到了積極的推動作用。

機電一體化技術在帶式輸送機中的應用帶式輸送機由于長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點，已成為我國煤礦井下原煤輸送 系統的主要運輸設備。因此，成為近幾年來機電一體化技術的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的..CST可控軟啟動裝置。它是一種專門為平滑起動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設汁的軟驕動裝置．一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動。由于尚未解決動態分析和在線監控技術以及啟動延遲技術，我國帶式輸送機的中間驅動點不能不知過多，～般為三點驅動，這樣就限制了輸送機的單機長度和運量。而且，輸送機的監控設備功能少、可靠性較差、靈敏度和壽命都較低，和發達國家相比存在顯著的差距。

煤礦機電一體化裝置液壓支架則向電液控制方向發展將計算機技術與液壓控制有機結合，實現定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產生沖擊載荷。我國神華集團大柳塔礦采用從德國和美國引進的電液控制的支架，移架速度為6~8秒／架，最快的移架速度達3秒／架。龜液控制裝置還可檢測支架的工作狀態。

煤礦供電的特點是供電要可靠，質量要高，能滿足大功率設備的要求。因此應該推廣節能型產品。高壓開關柜采用維護量小，使用壽命長的真空開關。采用集中 補償和就地補償相結合的辦法提高功率因數，減少供電系統無功電流，減少無功功率損耗。目前高、低開關柜普遍采用..微機保護，具備網絡功能，可以實現遠程遙控、遙測、遙信和遙調。

三、煤礦機電一體化技術應用的發展趨勢

我國自造的煤礦機電一體化設備都具有智能化、程序化、信息化的特點，以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點。這些設備在煤炭生產中的廣泛應用，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水平和能力，創造了巨大的經濟效益和社會效益。但是，我國的煤礦機電一體化技術與發達國家相比，還有一定的差距，因此還有很多的工作需要繼續研究，其未來的發展趨勢是：

開發有自主知識產權的以煤礦開采技術及配套裝備為主導的核心技術，研究具有自主知識產權的核心裝置：

增加產品的通信功能，以適應綜合自動化的需要；開發以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監測以及微處理器、計算機和專家系統的應用等；煤礦機器人仍然是煤礦機電一體化技術今后研究的重點之一。機電一體化技術煤礦生產中的應用機電一體化技術包括基礎的機械技術、以及計算機與信息技術、系統技術、自動控制技術動技術。而在在礦井的生產過程中，采煤工藝的先進與否直接影響整個礦井的生產能力。因此，要盡量選用先進的采煤工藝，從而到礦井的高產高效的目的。隨著我國工業控制自動化技術的發展，煤礦機電自動化在礦上的應用目益增多。

因為煤礦是高危行業，提高機電設備自身的安全可靠程度和自動化程度，最大減少用人，是實現礦井長治久安的關鍵所在，因此煤礦機電的自動化有力推動了企業安全高效、又好又快發展。

電氣自動化在采礦機械設備中的應用采煤機從中厚煤層起步，發展到薄煤層、大功率、大采高強力滾筒采煤機。從有鏈牽引、無鏈液壓牽引方式，逐漸發展到了電磁滑差無鏈電牽引和變頻調速無鏈電牽引。液壓支架高度從薄煤、中厚到厚煤層，支架型式由占主導的掩護式，逐漸發展到有四柱支撐式低位放頂煤、兩柱式的高位放頂煤(單輸送機)、兩柱掩護式低位放項煤液壓支架等多種架型。液壓支架電液控制系統在美國、澳大利亞、德國等煤炭生產發達國家得到了普遍的應用，液壓支架電液控制系統是實現綜采工作面高產高效的關鍵技術設備，是今后發展的必然方向充分發揮機電一體化技術在煤礦開采中的作用。目前從國內煤礦的技術、經濟條件和效益出發，電液控制液壓支架主要用于年產400萬t以上的一次采全高長壁工作面，600萬t以上各項煤工作面及薄煤層高效開采工作面。將在近年內結合各礦特點嘗試液壓支架的電液控制系統。

我國電氣自動化的應用使采煤的過程更加人性化，綜采工作面裝備遠程監控及專家診斷系統的可靠性是國產采煤機研究的主要內容。該系統能夠實現綜采裝備液壓支架和采煤機的遠程監控，使采煤機根據煤層的變化實現自動割煤、煤層的軟硬自動調節采煤速度，檢驗并完善動態監測綜采支架液壓系統壓力和各受力點的狀態，自動調節支架推移輸送機的拉移等，使綜合機械化水平上一個新的臺階。

煤礦機電一體化技術礦井運輸提升產品的應用在煤礦生產中，因為現代化煤礦發展的需要，對煤礦機械化采煤提出更高的要求，因此隨之對井下、井上的運輸和 提升系統的要求也就越來越高。如今，對于國外一些采煤技術比較先進的國家，煤礦井下大巷的運輸系統大多是采用帶式運輸機，他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅動方式，主要以電力電子器件為核心。

在我國，大多數煤礦井下生產已經實現了皮帶化，采用大巷強力帶式運輸機運輸的方式也非常普遍。另外，計算機控制系統發展也非常迅速，它們具有很多種及時故障診斷和自我保護等功能，如應用過程中的軸承溫度、倒轉、跑偏及斷帶等故障，可能在某些方面沒有面面俱到，在使用上還不能滿足一些功能，但是從發展的角度看問題，這的確是一個很好的開始。而全數字化提升機高度可靠，采用總線方式，使電器安裝大大簡化，此外，硬件配置簡單，互相兼容。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化提升機，其核心部分ASCS是由雙 CPU構成的計算機系統，其性能先進、操作簡便、準確可靠。機電一體化技術在綜合機械化采煤中的應用，使設備動作趨于協調，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業帶來了更高的經濟效益。

礦井安全生產監測監控系統中的應用礦井安全生產 監控系統是最能體現煤礦機電一體化的技術之一。20世紀 90年代以來，緊跟世界監測監控系統的發展潮流，我國自行研制開發出了一批具有世界先進水平的監控系統，如煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90系統、煤炭科學研究總院常州自動化研究所的KJ95系統等。自此，大大小小的系統生產廠家如雨后春筍般的不斷出現，不僅為各煤礦提供了更多的選擇機會，且促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產品質量和服務意識。經過多年的實踐表明，安全監測監控系統為煤礦安全生產和管理起到了十分重要的作用，基本代表了我國煤礦監測監控系統的技術水平。

四、煤礦機電管理存在的主要問題

1機電管理職能部門作用沒有充分發揮盡管各地方煤礦一般都設置了機電管理部門，但大多數礦井機電科都承擔 2種職能：一是機電管理，二是機電生產。

機電科管理人員的主要精力放在應付生產上，管理作用沒能充分發揮。一些地方煤礦的領導對機電管理重視不夠，大量壓縮機電人員，造成機電管理人員不足，機電專業組織未能健全，機電管理網絡經常中斷，機電 職能管理作用淡化，技術手段落后。

機電隊伍整體素質較低及機電技術力量薄弱一些地方煤礦機電管理人員文化較低，專業技術水平不高，未系統學習設備管理理論和企業管理理論，機電管理憑經驗進行。機電職工一般未接受機電專門技術培訓，理論知識不足，實踐經驗缺乏，違章作業經常發生。設備故障較高，因電氣失爆而引起的瓦斯、煤塵爆炸事故幾乎年年發生。用電管理 兩票三制堅持不嚴，帶電作業，約時停送電時有發生。

設備存在隱患較多設備老、舊、雜、帶病運轉，安全設施、保護裝置不全，距《煤礦安全規程》要求差距較大。提升系統缺少緩沖裝置和托罐裝置，電控系統、制動系統保護不全。井筒裝備銹蝕嚴重，末能定期防腐。有的礦井為了趕產，不能保證主副井2h的停產檢修時間，絞車的實際提升負荷超過設計提升能力。一些固定設備的電壓表、電流表、壓力表、真空表、安全閥未按規定定期校驗。井下電氣設備沒有按規定做電氣試驗，過流保護整定過大，漏電保護、煤電鉆綜保、照明信號綜合保護、輸送機保護、風電閉鎖、瓦斯電閉鎖甩掉不用或 試驗及記錄不規范。井下局部接地極及連線的材質、工藝不符合要求，安裝不合格。非阻燃的電纜、輸送帶仍在井下使用。電氣設備失爆現象屢見不鮮。

改進地方煤礦機電管理的辦法重視機電管理，首先是礦井領導人重視機電管理，這是加強機電管理的關鍵。機電管理人員要經常向礦領導匯報機電工作，多提工作建議，以獲得領導的支持。

因礦制宜建立機電管理機構，授予職權，統一管理礦井機電管理機構體系不論采取哪種形式，都必須授予機電部門職權，實行統一管理。一般機電部門要具有以下職權，即：制定機電管理規章制度杈；編制部署機電工作計劃權；設備配件分配權：制止違章作業權：追查機電事故權；檢查評比考核獎罰權：機電業務骨干調整調動工作監督權。

認真落實規章制度，扎實地做好設備綜合管理。加大機電培訓。達到培訓的目的各礦應建立設備綜合管理體系，完善設備綜合管理制度，配齊設備管理人員，實行流程化管理，扎實地做好設備綜合管理工作，確保設備管理制度化、正?；?、規范化。培訓上提高職工學習積極性，嚴謹機電培訓走過場。能實現要我學到我要學的轉變，培訓達到目的。

對我國煤礦機電一體化技術的思考在20世紀，我國煤礦機電一體化技術(產品)取得了較大的發展，機電一體化技術應用到了煤礦每個環節，但相對國外先進煤礦還是比較落后的。因此，要讓我國煤礦機電一體化技術達到世界先進技術水平，必須掌握信息時代機電一體化技術的特點和相關技術發展的動態。

應提高我國煤礦機電一體化產品的規范化、標準化、系列化和通用化的程度：以計算機為機電一體化的核心裝置，因為計算機運算和存貯能力非常強，且體積和功耗小，更加適合于工作空間狹小的煤礦機電一體化產品，在設計煤礦機電一體化產品時，應盡可能的選用功能強大的嵌入式計算機，從而保證工作性能更可靠：對于新開發的煤礦機電一體化產品應具有通信功能，同時，要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊，方便與控制網絡進行連接通信控制；煤礦機電一體化產品需要達到智能化發展水平，能判斷機電設備和周圍環境的狀態，使設備能自動適應環境并以最優的狀態工作，同時能快 速地對所采集的參數進行分析，從而對故障進行診斷，再根據這些診斷結果對以后工作過程中的故障進行預測；要對礦用傳感器進行深入研究和開發，提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命，同時考慮傳感器的數字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在比較惡劣的工作環境下進行信號的測量，并保證其測量；準確度，并具有自校正、自診斷、狀態識別和自我調節等功能；要關注國內外高新技術的發展，將那些適于煤礦井下工作環境的高新技術用于煤礦機電一體化產品，從而提高煤礦現代化，達到煤礦自動化生產。

參考文獻

1殷際英．機電一體化實用技術[Ｍ]．北京：化學工業出版社，2003 2芮延年．機電一體化系統設計[Ｍ]． 北京：機械工業出版社，2004．

結束語

當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。

近年來，隨著微電子技術、計算機技術、軟件技術、傳感器技術和自動化技術的飛快發展，信息流成為機電一體化的主要特色。其產品實現自動化、數字化、智能化，在性能和功能方面均實現了質的飛躍。

因此，機電一體化技術是企業信息化的重要支撐技術，是礦山綜合自動化的基礎。機電一體化技術在煤礦采、掘、運裝備的應用和推廣，極大地提升了我國煤礦生產的綜合實力，為實現高效、安全、潔凈、結構優化的煤炭工業生產打下了扎實的基礎。

鳴

謝

本文是在老師精心指導和大力支持下完成的。老師以其嚴謹求實的治學態度、高度的敬業精神、兢兢業業、孜孜以求的工作作風和大膽創新的進取精神對我產生重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時，在此次畢業設計過程中我也學到了許多了關于瓦斯抽放方面的知識，實驗技能有了很大的提高，在此深表謝意。其次，感謝所有關心、支持、幫助過我的良師益友。最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝。