煤矿机电一体化技术研究

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煤矿机电一体化技术研究:机电一体化数控技术在煤矿机械中的运用

摘要：随着科技发展步伐的加快，机电一体化技术研究成果显著，取得了突破性的发展，其应用范围和应用行业逐渐扩展，对各行各业都具有重要意义。煤矿产业作为机械作业面广，机械设备需求量大的企业，对机电一体化数控技术的需求更为强烈，本文基于机电一体化技术理论和作用，分析了其在煤矿机械中的应用内容，希望能促进煤矿机械应用安全性，提高作业效率，实现机械作业智能化发展。

关键词：机电一体化；数控技术；煤矿机械；应用

众所周知，煤矿产业的产量提高和作业效率提升对国民经济发展存在重大影响，如果在煤矿机械中投入机电一体化数控技术，能够促进煤矿产业在效率、质量方面的极速提升。现阶段，我国煤矿开发过程中已经逐渐渗透了机电一体化数控技术，为煤矿机械作业提供了有力保障和支持，在机械维护、机械安装以及机械使用寿命延长等方面发挥作用，而随着数控技术的不断深入，煤矿机械机电一体化的应用越来越广泛。

1机电一体化数控技术对煤矿产业的重要意义

机电一体化数控技术在煤矿企业开采过程中的应用主要体现在了对机械开采、机械提升与运输和机械安全等方面，通过融入液压技术、电子技术提高煤矿机械设备的自动化水平，促进机械设备和操作系统的优化，提高煤矿机械设备的功能性[1]。机电一体化数控技术融入到煤矿机械设备使用中，对煤矿机械设备运行起到巨大促进作用，不仅能够提高机械作业工作效率，还能够减少人工操作错误率，维护了煤矿开采作业秩序，成为促进现代煤矿开采作业的有效应用技术。

2机电一体化数控技术在煤矿机械综合运行方面的应用

在煤矿现场作业过程中，煤矿机械设备承担了大量的工作任务，尤其是在煤矿开发、开采阶段，都需要利用大型电牵引采煤机进行。通常，这些大型电牵引采煤机都需要做大量功，提高机械运行的功率，保证机械运作的流畅性和安全性。随着机电一体化数控技术融入煤矿机械设备研究，已经有人在遵守传统牵引性能的机械制造技术基础上，在煤矿开采综合运行方面加入机电一体化数控技术，例如，在煤矿大型牵引采煤机设备中引入数控技术，强化设备功能，提升煤矿企业在大倾角煤层开采中的工作效率[2]。机电一体化数控技术能够在煤矿企业中帮助技术人员更准确的了解设备状态，一旦设备在运行中出现故障就会及时报警，为机械设备的维修和养护提供了保障。

3机电一体化数控技术在煤矿机械安全方面的应用

众所周知，煤矿开采过程中，存在非常大的风险，尤其是煤矿机械设备作业常常会在井下环境进行，受到恶劣环境和条件的影响容易导致机械设备损伤。由此，煤矿企业必须时刻注重开发提升机械设备质量、增加机械设备科技含量的技术手段，要注重监督机械设备运行过程中的细微情况，做到及时发现机械设备参数和设备零件是否处于最佳数值和状态。机械一体化数控技术在煤矿机械设备安全方面的应用，主要就是构建健全的监督控制系统，通过系统对煤矿机械设备的运行情况进行实时跟踪和管控。在实践中，技术人员研发出的自动检测系统就是根据机电一体化数控技术实现的，该检测系统具备自主分析功能，可以将煤矿机械设备的具体参数和运行程序输入到检测系统中，随时通过搜索对煤矿机械设备的整体状况进行检测。自动检测技术的原理是通过机电一体化数控技术将系统内的数据库与机械设备数据连接，利用计算机技术和数据通信技术，使煤矿机械设备的设定与检测系统同步运行，这样就能够通过专业数据通信接口，实时接收来自煤矿机械设备运行情况的数据信息，帮助操作人员分析煤矿机械设备的安全状态，提高机械运行过程中的安全性。

4机电一体化数控技术在煤矿机械提升、运输方面的应用

煤矿提升与运输环节是开采作业中极为重要的步骤，这个环节关系到煤矿开采成果质量，在很大程度上决定了煤矿企业的生产效率。如果在提升和运输环节中能够保证减少浪费、减少运输过程中的损失就会为煤矿企业节省更多成本，创造更多利润。将机电一体化数控技术融入到煤矿机械设备提升、运输方面，是现阶段煤矿开采优化设备操作和开采模式的主要途径，突出表现在矿井提升机和带式输送机方面。利用机械一体化数控技术提高矿井提升机的操控水平，是通过数字化技术完善提升机设备结构和操作台，优化提升机设备的整体设计，促进设备结构简化，在提升过程中能够快速反应，减少操作反应时间。此外，在运输过程中改进传统的运输带模式，将机电一体化数控技术引入输送机，改进带式输送机结构，完成输送机自动化配置，并进一步扩大带式输送机设备的运输承载量，提高运输机运输速度，使设备安全性和稳定性都得到强化。事实证明，将机电一体化数控技术与煤矿机械设备结合起来有利于煤矿机械设备结构优化、运行效率的提升。这一技术在煤矿开采中的应用具有明显优势，对煤矿生产效率与质量的提高存在重大意义，未来应继续加强数控技术在煤矿机械的应用研究。

作者：刘忠；吴永涛 单位：中安联合煤化有限责任公司朱集西煤矿

煤矿机电一体化技术研究:机电一体化技术在煤矿机械的作用

摘要：从机电一体化的概念与本质出发探讨机电一体化技术在煤矿机械中的具体应用，为提高煤矿生产的安全性与自动化水平提供借鉴。

关键词：机电一体化；煤矿机械；应用；PLC技术

1机电一体化技术简介

机电一体化技术是一门综合机械、电子、自动控制学科于一身的现代科学技术，与电气自动化技术侧重于整体电气产品控制有所区别，机电一体化技术是从机械基础出发，结合逻辑控制和微电子技术对机械进行控制，目前正朝着数字化、智能化、网络化、系统化等方向发展。PLC控制技术是机电一体化技术其中的一个重要分支，在煤矿能源的生产建设中，它在煤矿机械中比如胶带运输机、矿井提升机以及结合传感器实现在矿井下辅助运输时对道路岔口进行判断等实例中均有重要的应用。

2机电一体化在煤矿机械中的应用

从目前的煤矿生产领域来看，机电一体化技术在煤矿机械中的应用是最基础也是最为重要的，对煤矿的开采、输送、提升过程中的各种机械设备，正是由于机电一体化技术的综合应用才得以高效而安全地发挥其良好的性能。

2．1机电一体化技术在提升机中的应用

提升机是现代煤矿生产中最不可或缺的机械设备，机电一体化技术与提升机的结合效果也是最为显著的，在要求提升量大、提升速度快的现代重工场合中，基于机电一体化技术发展的矿井提升设备在煤炭产业中得到广泛的应用。目前国内较为先进的提升机是基于数字化技术研制出的大容量全自动提升机，这对于煤矿企业节约生产成本、加快生产速度提供了极大的帮助。传统中对电动机的启停通常采用接触器、继电器等进行控制，使得控制系统体积过大，而且接触器中触点的机械动作可能存在不稳定性，对矿井提升机的控制工作会产生影响。但是通过机电一体化中的PLC控制技术在矿井提升机中的结合，使得该控制系统的可靠性大大提高，与此同时，对提升机中每个操作点的控制是通过控制输入输出量的逻辑来实现的，通过与触摸屏、变频器等工控设备的结合使用，可以使操作现场真正做到智能化，减轻了操作人员的工作量并降低了某些设备的配置成本。

2．2机电一体化技术实现煤矿机械的在线监控、自动报警以及故障诊断

煤矿生产的环境复杂，而且在井下有难以在现场实施监控的盲点区。因此，综合机电一体化技术实现在矿井地下在线监控、自动报警以及故障判断就有着重要的现实意义。对矿井的在线监控主要是指对机械设备的制动、液压等系统以及对地下情况如道路岔口的监控工作。当发现问题时，由于机电一体化技术的自动功能实现响铃报警，告知工作人员解决问题。与此同时，实施监控能及时发现煤矿机械的故障，有助于保证煤矿的安全生产。

2．3机电一体化技术在带式输送机中的应用

在矿井实现原煤开采之后的运输离不开带式输送机，以DTL120／150／2×250X型带式输送机为例。该款带式输送机由于输送功率大、输送过程稳定可靠，得以在煤矿生产中被大量引进作为适应特殊地质条件的原煤输送机械。通常来说，带式输送机主要包括三个部分：输送带、绕经传动滚筒和机尾换向滚筒。机电一体化技术在其中起到的作用是搭建控制系统进行集中控制和监控，通过将多台PLC连接组成数据传输网络，使得地面上位机系统能够较好地观察矿井地下带式输送机与给煤机之间的工作情况。同时，变频启动方式实现了带式输送机的平稳运行，在输送过程中的速度调节一般是通过变频器控制电机来进行功率平衡控制。

3结语

机电一体化技术的发展水平随着时代的技术变革在不断地提升，在各行各业中都有广泛的应用，煤炭行业中由于兼具生产环境恶劣、生产安全性能要求高等特点，使得机电一体化在其中扮演着重要的角色，实现井下生产情况的在线监控、报警，矿井提升机、带式输送机等煤矿机械设备的自动化水平提升。所以，机电一体化技术在煤矿机械中的应用，很好地提升了煤矿生产的安全性与自动化水平的提高。

作者：王伟发 单位：大同煤矿集团

煤矿机电一体化技术研究:煤矿机械中机电一体化技术探析

摘要：

近年来，机电一体化数控技术在煤矿机械设备中的应用越来越广泛，特别是在我国矿物质需求量不断上升的社会背景下，煤矿采矿事业不断发展，由此推动了新型工业化技术的应用与广泛推广。由于机电一体化数控技术具有生产效率高及生产过程安全、技术水平高等特征。因此，这项技术在我国众多的工业技术领域得到了广泛的应用与实践。在此基础上，本文将围绕机电一体化数控技术在煤矿机械中的实际应用情况进行论述研究。

关键词：

机电一体化；数控技术；煤矿机械；应用

众所周知，当前工业化技术正逐渐朝着集成化及智能化和自动化方向发展。因此，在新的技术背景下，出现了诸多新型的工业生产技术。比如，应用极为广泛的机电一体化数控技术，这项技术以液压技术及电子技术和机械技术为理论基础，从而在煤矿机械操作运行过程中，能够对不同设备的操作运行流程进行合理优化与控制，确保煤矿机械设备在运行过程中具有安全性、稳定性、可靠性。

1机电一体化数控技术在煤矿机械综合运行过程中的应用分析

通过实践研究发现，在煤矿采矿作业过程中，需要通过大型的电牵引采煤机等设备进行工作，但个别采矿企业的采煤机运行功率较大。因此，在牵引性能方面依然要优于传统的液压牵引技术方式，对此，机电一体化数控技术在大倾角煤层开采过程中使用较多。由于采用上述技术能够大大优化电牵引采煤机械设备的工作性能，而且可以降低采矿作业的工作难度，减少作业任务量，从而使机械设备操作过程易于控制，设备灵敏度较高。同时，技术管理人员对相关设备的管理维护较为容易。因此，正是基于上述诸多应用优点，这一技术在我国煤矿机械设备中被大量使用。

2机电一体化数控技术在机械设备提升与运输中的应用分析

提升与运输作为煤矿作业过程中的两大主要环节，采用机电一体化数控技术可大大提升机械设备的运行效率。通过利用机电一体化数控技术，可将其应用到矿井提升及带式输送机设备行进过程中，从而使机械设备实现全自动化运行与控制，由此优化了机械设备结构，使煤矿机械设备的运行稳定性与安全性大大提高。由于带式输送机在现代煤矿采掘运输过程中具有重要作用，而且由于其具有良好的可靠性、较高的自动化程度、较大的传输运送量，因此目前这一技术一般在煤矿采矿中的长距离运输与传送中应用较为普遍。

3机电一体化数控技术在机械设备安全生产运行中的应用分析

煤矿机械设备运行过程具有很大的技术风险，因此从作业之前到作业过程中乃至整个作业结束，都需要采用先进的技术手段对机械设备的实时运行情况进行监测，从而保证其相关运行参数科学、准确，避免出现突发性故障，以此防范机械设备突然终止运行。因此，从这一要求来看，在煤矿机械设备运行作业过程中，采用机电一体化数控技术，可利用系统的自动化数据监测、收集分析与诊断功能，对煤矿矿井中的相关安全风险进行实时、全面监测。但是，这一系统在实际运行过程中具有严格的使用要求。比如，自动化监测系统必须全面保持贯通，而且要保证其在任何时段都能与矿井内、外的相关安全负责人取得联系。这一技术采用智能化技术，通过智能控制手段，利用机电一体化数控技术，能够确保其与系统主机内的数据库相连接。因此，只需利用现代网络技术及数据通信技术，就可将煤矿机械设备设置为同步运行模式，且系统采用专用数据通信接口，对矿井内、外的相关工作情况进行监测定位［1］。一旦发现矿井内工作设备及地质情况存在安全风险，系统就会自动启动预警控制装置，然后相关安全管理人员利用专业控制软件就可对系统自动收集到的相关信息进行实时分析评估，从而使多项不同的操作功能融为一体。比如，机电一体化数控系统可集图形打印及模型显示和信息检索、数据资料上传、下载为一体，在保障矿井内作业的相关技术人员与机械设备安全顺利工作方面发挥了重要作用。

4机电一体化数控技术在煤矿机械其它方面的应用分析

除此之外，机电一体化数控技术还在煤矿机械设备掘进过程中具有重要的应用价值。目前，我国煤矿采掘作业中所使用的电气设备一般为矿用隔爆兼本质安全型开关箱以及矿用隔爆型压扣控制按钮、矿用本质安全型操作箱和隔爆照明灯、掘进机用隔爆型三相异步动机和GJC4低浓度甲烷传感器等［2］，因此在上述设备操作运行过程中，机电一体化控制技术在设备维护管理及性能优化和作业过程中发挥了巨大作用，特别是在矿井安全作业过程中，为相关作业人员提供了极大的便利。尽管其具有诸多应用优点，但在实践研究过程中发现，这一技术在煤矿机械设备运行过程中也有应用缺点。比如，机电一体化数控系统的应用模式相对单一，因此为了不断满足机械设备安全运行及采矿技术不断发展的要求，需在原有机电一体化数控技术基础上开发更加人性化和具有良好人机交互功能的采矿作业机械设备［3］;与此同时，相关企业需要不断加大技术以及资金投入，通过技术创新和生产工艺改进，大力研发新的智能控制技术。通过不断引进国外先进的采矿技术工艺，使其在地质勘察以及矿物选择方面发挥应有的作用，大幅提升采矿作业的效率。除此之外，相关技术人员要以机电一体化数控技术为核心，提高整体作业人员的操作技术水平，通过开展教育培训活动，从而大力优化机电一体化数控技术在煤矿机械设备运行中的流程，使这一技术在我国采矿作业方面体现更大强的技术优越性。

5结语

综上所述，机电一体化技术是在我国机械加工制造技术及自动化控制技术不断应用与发展基础上形成的一种新型技术模式。随着现阶段我国煤矿采矿事业的不断发展，矿物质的需求量在不断上升，由此使机电一体化数控技术在煤矿机械设备运行过程中得到了广泛的应用与实践。尽管这项技术在实际采矿过程中有极为广泛的应用，但是其在工作性能方面依然有待进一步提升，从而促进我国煤矿机械设备工作运行效率不断提高。

作者:庞岩 单位:太原煤气化股份有限公司炉峪口煤矿

煤矿机电一体化技术研究:煤矿机械中机电一体化技术研究

摘要：

回顾机电一体化历史的三个时期，着重探讨了机电一体化在煤矿机械中的运用实例，分析机电一体化技术在煤炭领域运用的意义和发展趋势。分析认为：应用煤矿一体化技术，不仅改善了工作环境，而且简化了生产步骤，提高了生产效率；煤矿一体化技术的进一步发展，将会为煤炭企业创造更大的经济效益和社会效益。

关键词：

机电一体化；煤炭机械；应用

引言

随着我国社会的不断发展与进步，工业化程度上升到一个新的层次，在对生产水平要求更加严格的背景下，机电一体化技术应运而生。机电一体化技术就是集计算机信息处理技术和机械自动控制技术为一体的复合型技术，是传统机械工业技术与微电子技术相互渗透与结合而形成的一种高新科学技术。

1机电一体化的历史回顾

1.1机电一体化历史的三个时期

机电一体化的起步时期主要在1960年之前，但在这一时期，由于军事因素在很大程度上影响了机电一体化技术的起步，推动力不足，仍处于较为缓慢低效的水平。第二个时期始于1970年，机电一体化技术进入高速发展的状态，为机电一体化提供了强大的科学技术的保障还有计算机通信技术、控制技术的快速发展。第三阶段始于1990年，逐渐开始崛起的微细加工技术被运用到机电一体化技术之中，机电一体化产生了很多新的应用分支，向着多样化的方向发展。

1.2煤矿行业的机电一体化产品

煤矿作为我国重要的战略能源，其开采和加工始终是国家十分重视的问题。在各行业机电一体化的大背景下，我国煤炭行业也将这一技术吸收进来，成效显著。在煤矿机械中利用机电一体化技术，不仅可以提高煤矿开采工作的安全性与效益性，能有助于企业实现环保节能的需求，在降低成本的基础上增加生产效益。

2机电一体化技术在煤矿机械中的具体实例

2.1在采煤机中的应用

由于采煤机的生产效率的高低直接决定着煤矿的产量多少，给企业的经济效益带来了直接的影响，因此采煤机在煤矿生产过程中极其重要。目前，在采煤机中应用机电一体化技术的实例主要是电牵引采煤机。相对于传统的液压牵引采煤机，电牵引采煤机有着更大的牵引力，采煤机移动时产生的阻力可以被有效克服，同时还可以发电制动，有效避免采煤机运行时发生的下滑现象。由于电牵引采煤机独特的运行机制，其元件磨损程度相对较小，故障程度低，运行可靠，因而使用寿命也较长。

2.2在掘进机中的应用

目前大多数的煤矿企业都普遍采用掘进机，电气系统主要由矿用隔爆安全型开关箱、矿用安全型操作箱、矿用隔爆压扣控制按钮、矿用隔爆型电铃、掘进机用隔爆型三相异步电动机、隔爆照明灯等组成。控制器作为核心，对三相不平衡、二运电机的过压、欠压、油泵、短路等诸多事项实行有效地监控与保护，并且还详细显示工作电压、各个电机实际运行状态以及诸多故障信息等，通过程序即可明确地判断出机械存在哪些故障，有效地实现了整个电控系统的保护功能。

2.3在支护设备中的应用

在支护设备中应用机电一体化技术主要体现在液压支架的改造与机电一体化的结合，在机电一体化的大背景下，正逐渐地朝着电液控制方向不断发展。先进的机电一体化技术与液压控制有机结合在一起构成的定压双向邻架或成组自动移架，有效减轻了一部分的冲击荷载。其中乳化液泵作为为液压支护设备提供高压液体的装置，不仅需要具备既高压又大流量的供液能力，并且需要自行检测工作面液压支护设备的用液量，主动调节供液量和乳化液浓度。2.4在带式输送机中的应用带式输送机作为我国矿井下原煤输送的主要运输设备，凭借远距连续传输煤炭、高效、运行稳定和易于实现自动化的优势，始终在煤炭运输方面发挥着巨大的作用。由于井下环境恶劣，输送机械容易受到潮气、粉尘等多方面影响，因此，我国始终致力于自主研发更具有稳定性的输送机。目前主要推广使用的机、电、液一体化的CST可控软启动装置，这一装置满足了远距输送煤炭的需求，启动时平滑稳定，还可以荷载大质量物体，适宜井下运作。

2.5在安全生产中的应用

安全性始终是在煤矿实际生产工作的重要问题，在安全生产中，机电一体化也发挥着重要作用。我国的自动化研究所从国情出发，开发出了新一代的安全生产监控系统，KJ90系统和KJ95系统，表明我国对于机电一体化技术的应用上升到了一个新的高度，将安全生产与机电一体化有效地结合起来，在提高煤炭生产的安全性上发挥着巨大的作用。

2.6在运输提升机械中的应用

由于煤炭生产的特殊性，对井上、井下的运输以及运输系统的要求很高，因此，在煤矿机电一体化中，科技水平最高的就是矿井提升机。全数字化交直流提升机，尤其是内装式提升机，将滚筒和驱动的结构融为一体，简化了机械结构，实现了机械、自动控制与通信等技术一体化运用。目前我国制造出的全数字化提升机，拥有机电一体化的系统，操作十分简便，稳定性很好。

3煤矿应用机电一体化技术的意义及未来展望

3.1在煤矿中应用机械机电一体化技术的意义

1）煤矿机械机电一体化技术有效地保障了工人的安全。在以往的煤矿开采中，工人长期处于恶劣的工作环境中，给他们的身心造成了很大的伤害，甚至危及到他们的生命，机电一体化技术使得许多工作在机械化的条件下完成，减轻了工人的压力，也改善了工作环境，保障了工人的生命安全。

2）煤矿机械机电一体化技术的运用促进了煤炭经济的发展。与以往的煤矿机械相比，运用机电一体化技术的煤矿机械具备了更完善的性能，简化了产品的生产步骤，提高了产品的生产效率，从而使得煤矿产量大幅度增加，煤矿企业获得了巨大的经济效益，得到了更加蓬勃地发展。

3.2在煤矿中应用机械机电一体化技术的未来展望

1）加强煤炭开采重点技术的自主研发意识，坚持研究具有自主知识产权的核心装置。

2）增强产品的联系性，真正实现机械信息一体化。

3）开发以计算机为核心的矿井设备工作状态和运行状态监测以及煤矿专业系统的应用等。

4）研究的重点仍在于以机械代替人力劳动，开发煤矿机器人等。

4结语

我国自主研发的煤矿机电一体化设备是在各行业机电一体化的大环境下产生的现代化煤炭工业发展的产物，以智能化、程序化以及信息化等特点被广泛应用于煤矿生产中，既减轻了工作人员的工作强度，又提高了煤矿的生产效率，为煤炭企业创造了巨大的经济效益和社会效益，这在一定程度上也标志着我国煤炭行业机电一体化取得了巨大成果，对于我国探索机电一体化产品具有重要的借鉴意义。

作者:杨刚 单位:阳煤集团南岭公司