浅谈机电一体化在煤矿机械中的应用

2022-09-10

我国社会经济的发展离不开以煤矿为代表的能源产业，在现代技术飞速发展的情况下，煤矿机械化生产已成为常态。而近年来先进的机电一体化技术以更高的应用价值而被应用到煤矿产业之中，带动了传统煤矿产业的技术转型和发展。机电一体化技术在煤矿开采行业中的应用，促使该产业逐步实现了自动化和智能化，对提升煤矿产业生产品质、效率和安全都有关键意义。

1. 机电一体化技术及产品概述

(1)概念

机电一体化技术事实上是一种综合性技术，其包含了现代计算机、信息、软件、电子、机械化和数字化等方面技术，是多种技术高度集成、充分融合的先进科技。机电一体化不是单纯让计算机来控制机械执行生产任务，更重要的是通过多种技术实现自动化生产、自动化数据分析等功能。事实上，机电一体化技术的出现和不断升级，不仅给煤矿产业发展和转型提供了支持，更重要的是能够促进整个社会生产力的提升[1]。

(2)煤矿机电一体化产品

目前我国机电一体化技术发展在多个产业中都取得了不错的成果，其中在煤矿产业当中，以计算机为核心的全数字直流提升机和电牵引采煤机在国内多个地区煤矿产业中都得到了应用。同时，包括胶带运输机、全时段监控掘进机、井下供电设备在内的多种设备系统都逐步实现了机电一体化技术升级。煤矿机电一体化设备系统全满覆盖了煤矿产业的井下监控、巷道掘进、安全管理、集中调度等环节，尤其在调度室实现了数字化，利用计算机网络系统对煤矿生产实行全过程监控和管理，并能收集和分析大量生产数据，提供给煤矿技术人员和管理者，作为工作管理和企业战略发展的重要依据。

(3)特点

(1)高度集成化。前面已经提到，机电一体化技术包含了多种现代化技术，如果将机电一体化技术比作一个人的话，其中计算机软件系统类似人类的大脑，机械设备类似人类的手足，监控系统是人类的感官系统，信息化技术、通信技术则是人类的血液。如图1所示，机电一体化技术系统由多种技术高度集成、密切配合，在煤矿生产活动中，可以实现自动化生产和管理[2]。

(2)高度智能化。智能化是当代人类社会技术研究的重点方向，机电一体化技术在煤矿机械中的应用，实际上也是一种智能方面的升级和优化。例如，针对井下作业至关重要的安全问题，机电一体化技术机械设备可以对井下空气、周边岩层进行实时监控，发现任何异常将会迅速生成分析报告，如果出现不利于安全和生产品质的风险，系统将会发出预警并采取一定措施避免风险。

(3)轻量化和微型化。传统煤矿机械设备体量大、能耗高，而机电一体化技术则会在煤矿产业部分生产活动中简化设备系统，实现轻量化生产。同时，通过将多种机械设备和计算机系统进行集成，将能降低机械自动化设备复杂程度，能完成更多精细化生产加工任务，同时也有节能减排、减小环境破坏的优势。

2. 机电一体化技术在煤矿机械中的应用价值

(1)提升企业效益。很明显，机电一体化技术在煤矿机械中的应用，可以全面提升煤矿企业效益，其主要表现有三点：其一，机电一体化技术进一步减少了煤矿生产活动对人力资源的依赖，同时也降低了因人力资源素质参差不齐和人力资源管理而产生的成本;其二，机电一体化技术煤矿生产系统可以实现全过程自动化生产，可全面提升煤矿生产效率;其三，更高的精确度和智能化水平，可以提升煤矿生产品质，有利于提升企业市场竞争力[3]。

(2)提升生产安全性。煤矿产业的安全问题一直都深受关注，多年以来，我国煤矿生产技术的主要发展方向之一，就是提升安全水平。机电一体化技术在煤矿机械中的应用，对安全性的提升主要表现在三个方面：其一，机电一体化技术进一步提升了煤矿生产活动的机械化水平，用机械设备代替人力，而人员更多从事远程操控、监控等技术性工作，员工人身安全可以得到保障;其二，机电一体化技术在煤矿机械中的应用，可以实现对煤矿生产环境的实时监控，及时发现安全隐患;其三，机电一体化技术可以精确操控机械生产设备，有效控制设备强度，让设备运转更精准，避免因机械设备运转而产生的安全隐患。

(3)节能性和环保性更好。机电一体化技术在煤矿机械中的应用，将进一步提升机械设备性能，降低能耗[4]。同时，更先进的机电一体化掘进机、运输机等设备的运行可控性更强，可以降低煤矿开采过程中对周边环境的影响。在当前生态化生产意识下，具备环保性的机电一体化技术得到了国家和社会的支持。

3. 机电一体化技术在煤矿机械中的实际应用分析

(1)掘进机。掘进机是现代煤矿生产的重要设备之一，其电气系统构成比较复杂，包括了隔爆照明灯、安全操作箱、矿用隔爆本质安丘按开关箱等。电气系统和充分配合液压系统，驱动掘进机械设备进行掘进作业。在掘进机的控制系统当中，对主控制器的操控和对故障信息的记录，都是确保掘进作业正常进行的关键。

以机电一体化技术为核心的掘进机主要具有三大优点：其一是其具有功能强大的显示性能，通过高清显示屏能将设备系统工作状态、周边环境信息详细显示，便于操作者或管理者了解和分析;其二是其保护功能非常健全，可以充分确保设备及工人安全;其三是其具有比较紧凑的结构，可以适应井下狭小空间的掘进环境[5]。机电一体化技术在掘进机中的应用，首先可以利用RS485通讯实时获取操作箱控制信号，再利用相关程序来自动化控制继电器。同时，还可以对电机温度、电流互感器信号进行接收和分析，基于自动化控制系统来保证电控系统稳定性。一旦掘进机任何部位出现故障，传感器及相关程序会迅速判断故障类别，做出有效应对，并分析和提供故障原因信息。

(2)采煤机。采煤机同样是煤矿机械化生产过程中不可或缺的关键设备，其销量直接与企业效益挂钩。目前我国机电一体化技术在煤矿采煤机机械设备中的应用，比较有代表性的就是电牵引采煤机。相对传统液压牵引采煤机而言，电牵引采煤机不仅拥有更高生产效率，更重要的是其可以保证采煤过程的稳定性。

例如，图3是我国山西某地煤矿企业广泛使用的一款电牵引采煤机，在该地区开采深度不断加深的情况下，因为每层倾斜度更高，对采煤机的制动性能提出了更高要求。基于机电一体化技术的电牵引采煤机配备了更优质的停电设备，可以很好避免采煤过程中设备出现的下滑问题。

(3)安全管理系统。机电一体化技术在煤矿机械中的应用，比较关键的一点就是全面提升了各种该设备和系统的安全性[6]。具体来讲，机电一体化技术可以实现对相关设备系统的精确控制，同时对设备状态及周边环境进行实施监督，一方面可以用精确的电气控制来保证机械设备处于稳定运行状态，另一方面可以对各类故障隐患、安全威胁进行预判，及时解决故障和规避风险。例如，输送机作为煤矿产业中重要的地下运输设备，其需要保持长期不间断运转状态，同时设备还会受到地下高湿度、不稳定的环境影响。

4. 结语

综上所述，机电一体化技术在当前我国多个产业中都得到了广泛应用，在提升生产效率、生产品质和安全水平方面都有积极意义。对于国家和社会发展至关重要的煤矿产业而言，需要利用机电一体化技术进一步实现技术升级，避免传统生产模式下效率低、风险高、环境破坏大的问题。通过分析可以发现，机电一体化技术在煤矿机械中的应用，可以实现矿井巷道掘进、采煤、输送等环节的高度自动化生产，不仅可以提升企业效益，充分保证生产安全，还具备着生态环保的重要意义。

摘要：在我国社会经济飞速发展的大环境下，各行各业的生产技术都得到了快速提升，其中机电一体化技术也逐渐在更多产业中得到应用。在煤矿开采加工行业中，机电一体化技术的出现很大程度上提升了生产效率和安全性，对产业发展有重要意义。本文先阐述了机电一体化技术的概念和特点，然后分析其在煤矿机械中的应用价值和意义，最后结合实际具体分析机电一体化技术在煤矿机械中的应用。

关键词：机电一体化,煤矿机械