机电一体化越来越得到广泛应用,机械学与电子学都与机电一体化有着密切联系,许多行业的发展都离不开机电一体化,煤矿业的发展同样如此,本文就重点分析了机电一体化在煤矿发展中的应用。
《煤矿机械》杂志属国内外公开发行、中文核心期刊。发行范围除煤炭行业外,在冶金机械、矿山机械、工程机械、铁道机械、石油机械,化工机械、建筑机械,船舶机械、通用机械等行业同样拥有众多读者,科研院所,大专院校也有读者,发行量大、覆盖面广,在广大读者群及企业中有着重要影响。
一、机电一体化在煤矿中的应用
1. 综合机械化采煤的应用
采煤机也由液压牵引开始转向电牵引;液压支架的控制系统也逐渐向计算机化发展,以计算机为核心,采用电液控制,移架自动化得以实现。另外,对工作面刮板运输机也进行了微机监控装置的配置,实现计算机自动化控制。机电一体化技术在综合机械化采煤中的应用,使设备动作趋于协调,且安全性、可靠性大为提高,操作性能更加完善,为煤炭企业带来了更高的经济效益。
电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。与液压牵引相比,它具有一下特点:(1)良好的牵引特性:可以在采煤机前进时提供牵引力,使其克服阻力移动,也可以在采煤机下滑时进行发电制动,向电网反馈电能。(2)可用于大倾角煤层:牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器,因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6-2.0倍,所以电牵引采煤机可用在40-50度倾角的煤层,而不需要其它防滑装置。(3)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有磨损外,其它元件均无磨损,因此工作可靠,故障少,寿命长,维修工作量小。(4)反应灵敏,动态特性好:电控系统能及时调整各种参数,防止采煤机超载运行。(5)结构简单、效率高:电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻,电能转换为机械能只做一次转换,效率可达99%,而液压采煤机的效率只有65%-70%左右。
2. 矿井运输提升产品的应用
在煤矿生产中,因为现代化煤矿发展的需要,对煤矿机械化采煤提出更高的要求,那么随之对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。如今,对于国外一些采煤技术比较先进的国家,煤矿井下大巷的运输系统大多是采用带式运输机,他们基本上是采用直流式交流变频装置驱动方式,主要以电力电子器件为核心。
矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备。全数字化交直流提升机,尤其是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一体,机械结构大大简化,充分体现了(机电一体化)机械-电力电子-计算机-自动控制的综合应用。
3.矿井安全生产监控系统
从多数煤矿使用监控系统的效果来看,还存在一些问题,但是主要问题是传感器的不足,并且使用过程中,其稳定性相对较差,使用寿命不足,一些研究所和使用单位在这方面进行了大量的研究,对一些关键技术也实施多次再设计改进措施,但仍然没有得到预期的效果,因此这些在实际现场应用率不是很高。在国外,由于计算机网络软硬件技术发展很快,运行速度和质量也在不断提高,传输介质由同轴电缆发展到光缆,信息媒体由字符发展到声像,煤矿的安全监控系统有了很大的发展,他们的机电一体化技术在监控系统上的应用已有了非常高的水平。我国煤矿安全生产监控系统是煤炭行业内部机电一体化技术推广应用最快的产品,一些高校、科研所和企业正在研究和生产煤矿安全生产监控系统。
4.其他煤矿机电一体化在煤矿中的应用
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,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。
二、煤矿机电一体化技术应用的发展趋势
1. 提高智能化水平
要提高煤矿机电一体化产品智能化水平,能判断机电设备和周围环境的状态,使设备能自动工作在最优的状况下,同时能快速地对所采集的参数进行分析,对故障进行诊断,以至对故障进行预测。
2. 重视开发传感器
重视矿用传感器的研究和开发工作,在进一步提高矿用传感器的可靠性和使用寿命的同时,要特别注意传感器的数字化、集成化、智能化和多维化,使矿用传感器在井下恶劣的环境下能准确测量被测信号,并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能。
3. 选用功能强大的装置
作为机电一体化的核心装置计算机(或PLC),运算、存贮越来越强大,其体积和功耗越来越小,因此更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品。因此,在设计煤矿机电一体化产品时,应选用功能强大的PLC或嵌入式计算机,使其头脑更发达。
4. 具备通信功能
新开发的煤矿机电一体化产品应具有通信功能,而且所选(设计)的通信模块要有很好的开放性和高可靠性,便于与控制网络连接。
参考文献:
[1]郭学军.论煤矿机电设备的安全管理[J].产业与科技论坛,2011(05).