機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應用
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機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應用【1】
摘 要：隨著(zhù)社會(huì )科技的不斷進(jìn)步，機電一體化技術(shù)也在不斷發(fā)展，作為現代科學(xué)技術(shù)的一部分，機電一體化技術(shù)在眾多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應用。
以煤礦生產(chǎn)為例，機電一體化技術(shù)不僅能夠更好的提高煤礦工作的工作效率，同時(shí)也大大提高了工作的安全系數，減少了工作強度。
因此，機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應用是一項非常值得研究的課題，本文也主要從這方面入手來(lái)進(jìn)行詳細分析說(shuō)明。
關(guān)鍵詞：煤礦機械;機電一體化技術(shù);應用
一、前言
機電一體化技術(shù)是電子科學(xué)的一部分，然后其中涉及的科技領(lǐng)域又非常廣泛，不僅包含了電子科學(xué)技術(shù)，同時(shí)也涵蓋了計算機技術(shù)、機械技術(shù)、微電子技術(shù)等等多方面內容，從某種意義上來(lái)說(shuō)，機電一體化技術(shù)的發(fā)展同時(shí)也帶動(dòng)了眾多學(xué)科的不斷創(chuàng )新發(fā)展，對于科技的進(jìn)步也有著(zhù)很大的幫助。
我國的機電一體化技術(shù)起步相對較晚，在國外，從上世紀70年代開(kāi)始，機電一體化技術(shù)就已經(jīng)在機械上得以應用。
隨著(zhù)其他科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng )新發(fā)展，特別是機械制造技術(shù)、電子科學(xué)技術(shù)的提高，很多新的技術(shù)都在機械上得到了大范圍的應用，在計算機技術(shù)加入后，煤礦機械開(kāi)始了一個(gè)新的黃金時(shí)期，很大程度的提高了煤礦工作的效率。
相對于其他產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，煤礦的生產(chǎn)相對較為復雜，是從地底把煤炭運輸到地面上，而后又需要進(jìn)行一些列的處理，因此要使用大量的機械設備來(lái)完成這一目標，而隨著(zhù)機電一體化技術(shù)的發(fā)展，就更好的實(shí)現了機械代替人力的目的，不僅提高了工作效率，也降低了因人工作業(yè)而發(fā)生的安全隱患，在煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。
當前，我國的機電一體化技術(shù)也在不斷的發(fā)展和創(chuàng )新，并且在這一領(lǐng)域也有了豐碩的研究成果，對于加強煤礦的安全生產(chǎn)和提高產(chǎn)煤效率來(lái)說(shuō)都有著(zhù)重要的意義。
然而相對國外的技術(shù)，我們確實(shí)還存在著(zhù)一定的差距，但是這種差距也在不斷的縮小，相信在不久的將來(lái)將會(huì )實(shí)現技術(shù)的趕超。
二、機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應用
1、機電一體化技術(shù)在采煤機中的應用
伴隨著(zhù)我國機電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，在煤礦機械中的應用也越來(lái)越廣泛，并且發(fā)揮著(zhù)不可替代的重要作用。
電牽引采煤機是煤礦工作中的一項重要工具，在我國機電一體化技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，電牽引采煤機也擁有了我國自主研發(fā)的高端產(chǎn)品，很多煤礦上使用的都是國內研發(fā)的產(chǎn)品，并且在使用性能上也有著(zhù)良好的表現，相對于國外的采煤機也有著(zhù)不小的優(yōu)勢。
而在過(guò)去，我國的采煤機通常都是使用效率相對較低的，并且大多使用的都是進(jìn)口產(chǎn)品。
就目前來(lái)看，現有的電牽引采煤機不僅結構簡(jiǎn)單，同時(shí)還有這體積小、尺寸小、重量輕等特點(diǎn)，在煤炭的生產(chǎn)過(guò)程中，一方面，提高了煤炭生產(chǎn)的效率，另一方面，煤炭的產(chǎn)量也得到了大幅度的提高。
機電一體化的優(yōu)勢充分得到了體現，從以下例子中就可以看出：比如在采煤的過(guò)程中，在開(kāi)采遇到較深的情況時(shí)，常常會(huì )有大傾角的煤層，并且傾斜的角度都有所不同，這就要求采煤機必須要有良好的制動(dòng)性。
利用機電一體化的設備在電動(dòng)機的軸端安置了防滑制動(dòng)器，該裝置有很好的停電設置功能，可有效將電動(dòng)機的轉矩提升1.6—2倍，避免采煤機出現下滑的情況發(fā)生，同時(shí)將剩下的電能返回到電網(wǎng)中。
國內研發(fā)的采煤機大多能夠熟練的使用機電一體化技術(shù)，例如MGD150N W 型采煤機，在其實(shí)際應用過(guò)程中就取得了較好的效果。
2、機電一體化技術(shù)在輸送機中的應用
輸送機的應用的更好的體現了機電一體化的作用。
我國的帶式輸送機的核心技術(shù)在世界上也處于先進(jìn)水平，很多的帶式輸送機都是我國自主研發(fā)制造的，并且在應用中有著(zhù)非常好的效果，其中種類(lèi)繁多，應用領(lǐng)域也較為廣泛。
在煤炭的生產(chǎn)中，輸送機的作用主要是加強煤炭的運輸，煤礦井下的帶式輸送機技術(shù)的提高，對煤礦的生產(chǎn)工作有著(zhù)非常大的幫助。
比如，大傾角、長(cháng)距離的輸送機的成套設備和高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均是我國自主研發(fā)的新型產(chǎn)品，不僅彌補了我國新技術(shù)上的空白，同時(shí)還包含著(zhù)很多新型的技術(shù)。
在煤礦生產(chǎn)的應用過(guò)程中，新技術(shù)新功能的加入，實(shí)現了更多原來(lái)不能實(shí)現的功能，同時(shí)對機械也具有更好的保護作用，極大程度的提高了因為各種問(wèn)題而產(chǎn)生的故障，也間接的提高了生產(chǎn)的效率。
目前應用比較廣泛的機、電、液一體化的CST 可控軟啟動(dòng)裝置，這種裝置適用于運用平滑起動(dòng)來(lái)輸送荷載大、慣性強的材料或設備，可以說(shuō)是專(zhuān)門(mén)為煤礦長(cháng)距離皮帶運輸機設計的軟驅動(dòng)裝置。
一臺帶式輸送機可同時(shí)受到一臺或幾臺CST驅動(dòng)，解決了帶式輸送機的大運量、長(cháng)距離的驅動(dòng)難題，促進(jìn)了煤礦開(kāi)采的進(jìn)度和步伐。
3、機電一體化技術(shù)在礦井提升中的應用
在煤礦生產(chǎn)中，因為現代化煤礦發(fā)展的需要，對井下、井上的運輸和提升系統的要求也就越來(lái)越高。
礦井提升是將井下煤炭運送至地面的過(guò)程，提升效率與安全度是關(guān)系礦井效益的重要環(huán)節。
礦井專(zhuān)用提升機是目前煤礦機電一體化、自動(dòng)化水平最高的設備。
目前國產(chǎn)全數字化直流提升機已成為各煤礦提升機的首選機型，我國自主研發(fā)的第一臺全數字化的直交流提升機，核心部分就是利用雙CPU計算機操作系統，真正做到了主、副提升機的全方位自動(dòng)化。
我國直徑達到兩米以上的提升機有 90% 的都是交流提升機。
不僅高度可靠，而且具有可重復性故障尋址、完整的診斷設施和自診斷功能。
這種全數字化的提升機采用總線(xiàn)的方式來(lái)達到將電氣安裝進(jìn)一步簡(jiǎn)化的目的，可以方便地實(shí)現軟啟動(dòng)、軟件控制和改變瞬間加速度，進(jìn)一步提高礦井提升機的工作效率。
4、機電一體化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)中的應用
煤炭生產(chǎn)過(guò)程主要包括“掘進(jìn)、采煤、裝、運輸、提升”等幾大系統。
掘進(jìn)作為煤礦開(kāi)采的基礎工作，掘進(jìn)的效率影響采煤的效率，為此在現代化礦井中將機電一體化技術(shù)應用于掘進(jìn)中是必然的。
掘進(jìn)機是目前大多數煤礦廣泛使用的掘進(jìn)機械，其電氣部分普遍采用了由礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開(kāi)關(guān)箱、礦用本質(zhì)安全型操作箱、礦用隔爆型電鈴、礦用隔爆型壓扣控制按鈕、隔爆照明燈、掘進(jìn)機用隔爆型三相異步電動(dòng)機、GJC4 低濃度甲烷傳感器等組成的掘進(jìn)機電氣系統。
與液壓系統配合操作可實(shí)現整機的各種生產(chǎn)作業(yè)。
其控制系統將控制和保護功能模塊化(主控制器)、有故障記憶功能、有應急遙控功能(遙控器)、操作箱液晶屏與開(kāi)關(guān)箱顯示儀表同步顯示、開(kāi)關(guān)箱與操作箱之間的通訊采用動(dòng)力載波技術(shù)，僅用兩芯通訊電纜便可實(shí)現，通訊電纜采用快速插頭連接方式。
整個(gè)電氣系統具有設計理念新、保護功能全、顯示功能強大、內部元件配置高、結構緊湊、安裝方便、可靠性高等特點(diǎn)。
以可編程控制器 PLC 為核心，對油泵、截割、欠壓、短路、超溫、過(guò)載、過(guò)流、三相不平衡、電機絕緣進(jìn)行監控和保護，同時(shí)顯示各電機運行狀態(tài)、工作電壓、截割電機負荷和各種故障信息。
三、結語(yǔ)
從以上內容可以看出，機電一體化對于煤礦生產(chǎn)的發(fā)展有著(zhù)重要的意義，大大減少了煤礦工作人員的工作強度，也提高了煤礦生產(chǎn)的效率和產(chǎn)量，對煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，創(chuàng )造了很大的經(jīng)濟效益。
然而目前來(lái)看，我國的機電一體化技術(shù)雖然取得了一定的成績(jì)，相比其他發(fā)達國家還存在著(zhù)很大的差距。
隨著(zhù)諸多的新型機電一體化產(chǎn)品的廣泛使用，今后我們應該在在下面幾方面加強研究：一是加強科研，投入資金，積極研發(fā)具有獨立知識產(chǎn)權的煤礦機電一體化技術(shù)，并將其作為煤炭生產(chǎn)的關(guān)鍵和核心技術(shù)。
二是在通信功能上要進(jìn)一步加強改進(jìn)，以適應煤炭生產(chǎn)的需要。
參考文獻
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機電一體化在煤礦機械中的應用【2】
摘要：當前，我國的煤礦生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)機械設備與機電一體化技術(shù)緊密結合的時(shí)期。
本文就機電一體化技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并著(zhù)重闡述了其在煤礦機械中的實(shí)際應用。
關(guān)鍵詞：機電一體化;煤炭機械;應用
一、機電一體化概述
機電一體化俗稱(chēng)機械電子工程學(xué)，是一個(gè)涵蓋多門(mén)學(xué)科的綜合性較強、科技含量較高的技術(shù)。
它不是簡(jiǎn)單的“機”和“電”相加，而是成為集自動(dòng)控制技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、液壓技術(shù)、機械技術(shù)以及其他技術(shù)有機融為一體的一門(mén)全新技術(shù)。
這門(mén)技術(shù)首先應用于機械，開(kāi)始于20世紀70年代中期的國外。
80年代以后，隨著(zhù)以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的發(fā)展，并與機械技術(shù)的有機結合，使機械制造技術(shù)得到質(zhì)的飛躍，特別是隨著(zhù)微型計算機及微處理技術(shù)、信息處理技術(shù)、傳感技術(shù)和檢測技術(shù)等的發(fā)展，以及這些技術(shù)在機械上的應用，都極大增強了煤礦機械等機電產(chǎn)品的性能，使其翻開(kāi)了一個(gè)智能化、自動(dòng)化、數字化以及柔性化的新篇章。
就當下而言，機電一體化設備或產(chǎn)品在國外機械上的應用已在大范圍普及，在我國也是處于緊密結合的時(shí)期，是煤礦機械設備應用與發(fā)展的趨勢。
二、機電一體化在煤炭機械中的應用
1、在綜合機械化采煤中的應用
第一套國產(chǎn)綜合機械化采煤工作面于1970年在我國研制成功，并在大同礦務(wù)局持續試驗到80年代后期。
該項技術(shù)的使用極大地推動(dòng)了我國煤礦自動(dòng)化進(jìn)程的發(fā)展，也標志著(zhù)我們國家的煤礦綜合機械化采煤技術(shù)有了長(cháng)足的進(jìn)步。
與此同時(shí)，采煤設備也逐漸由電牽引替代液壓牽引的方向發(fā)展，其液壓支架的控制系統也進(jìn)入了計算機智能控制化階段，形成了以計算機為控制核心，使用電液動(dòng)力驅動(dòng)，移架配合自動(dòng)化的新格局。
另外，與之關(guān)聯(lián)的工作面刮板運輸設備也配備了計算機監控設備，實(shí)現了計算機自動(dòng)化控制的改進(jìn)和升級。
2、 在礦井運輸提升產(chǎn)品中的應用
在目前的煤礦生產(chǎn)中，隨著(zhù)煤礦需求的不斷增長(cháng)以及開(kāi)采難度的不斷加大，對煤礦的井下、井上的提升和運輸機械的智能性、穩定性等要求也不斷提升。
當前，在國外，那些煤炭工業(yè)較發(fā)達的國家，煤礦井下大容量的運輸系統普遍使用驅動(dòng)方式為直流式交流變頻、控制核心為電力電子器件的帶式運輸機。
對于我國來(lái)說(shuō)，煤礦井下已經(jīng)普遍實(shí)現皮帶化生產(chǎn)和使用大容量強力帶式運輸機運輸，其具備像自我保護以及及時(shí)故障診斷和處理等多種功能的計算機控制系統的發(fā)展也不斷深入，可良好的處理煤礦機械生產(chǎn)中出現的軸承溫度異常、皮帶倒轉、斷帶以及跑偏等意外情況。
3、在帶式輸送機中的應用
帶式輸送機在我國煤礦井下原煤輸送裝置中普遍使用，近年來(lái)，與機電一體化技術(shù)結合的愈加緊密。
目前主要為機、電、液一體化的CST可控軟啟動(dòng)裝置的設計與應用，該裝置專(zhuān)為實(shí)現在運送大慣性負載時(shí)可平滑起動(dòng)而研制，通常設計為一臺或多臺CST驅動(dòng)一條帶式輸送機。
然而，受在線(xiàn)監控術(shù)、動(dòng)態(tài)分析和啟動(dòng)延遲等技術(shù)的制約，我國帶式輸送機的中間驅動(dòng)點(diǎn)一般僅為3點(diǎn)，尚不能設計過(guò)多，減低了輸送機的整機運量和單機長(cháng)度。
并且，與發(fā)達國家相比，設備普遍存在著(zhù)可靠性不高、靈敏度較差、監控設備功能弱以及使用壽命較短等較大差距。
4、在采煤機中的應用
機電一體化在采煤機中的應用中，表現較佳的就是電牽引采煤機的使用。
與液壓裝置相比，該設備的動(dòng)力牽引具有以下幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：①牽引具有雙向暢通的優(yōu)越性。
在采煤機上升時(shí)，它能提供足夠的向上牽引力，輕松克服阻力前行;在采煤機下滑時(shí)，也可實(shí)現把設備的機械能轉換為電能，實(shí)施制動(dòng)發(fā)電。
�、跔恳Ω鼜�，適應于傾角更大的煤層運送。
牽引電動(dòng)機軸端停機防滑制動(dòng)器的特別設計，使其電動(dòng)機制動(dòng)力矩甚至可達額定轉矩的2倍以上，較好的滿(mǎn)足40°～50°較大傾角煤層的輸送需求。
�、圻\行更平穩可靠，使用壽命更長(cháng)，產(chǎn)生的故障更少以及維修強度更小等特點(diǎn)。
與液壓牽引裝置不同的是，電牽引大量的使用了電子元器件，不會(huì )出現由于零件相互接觸而產(chǎn)生磨損的情況，也不會(huì )出現像液壓牽引受液壓介質(zhì)的傳遞等影響造成運行不穩的狀況，所以具備了上述特點(diǎn)。
�、懿倏匦阅芨�，反應更加靈敏。
電控系統可根據實(shí)際運行情況，靈活調整設備相關(guān)參數，較好地避免了出現采煤機運行超載的狀況。
�、輽C械結構更簡(jiǎn)單，重量更輕，尺寸更小，使用效率更高。
電牽引采煤機大量電子器件的使用，使其機械結構更加簡(jiǎn)單，整機尺寸變得更小，重量也大幅度降低，而且實(shí)現電能變機械能的轉換效率更高，接近于100%。
適用于薄煤層、可強力爬底的電牽引采煤機于1991年在我國研制成功，它是我國第一臺使用交流變頻調速裝置的煤礦設備，為波蘭瑪克公司與我國煤炭總院上海分院聯(lián)合設計。
該設備的問(wèn)世，帶動(dòng)了我國其他煤礦企業(yè)的蓬勃發(fā)展。
經(jīng)過(guò)20多年的不斷完善，我國的電牽引采煤機技術(shù)已逐步完善，為我國煤礦事業(yè)的發(fā)展注入了強勁的動(dòng)力。
5、在礦井安全生產(chǎn)監控系統中的應用
在礦井安全生產(chǎn)監控環(huán)節中，主要針對煤礦機械的電動(dòng)機、工作裝置、傳動(dòng)系統、液壓系統和制動(dòng)系統等裝置可能出現的問(wèn)題，實(shí)施在線(xiàn)運行狀態(tài)監控。
若設備產(chǎn)生故障，則可自動(dòng)報警并準確地判斷出故障的部位，給出合理的解決方案，從而提高設備的整體穩定性，簡(jiǎn)化設備維護檢查工序， 減低設備操作者的工作強度，減少使用維修消耗和停機維修時(shí)間，最終達到延長(cháng)設備使用壽命、提高設備工作效率的目的。
但從我國多數煤礦企業(yè)使用監控系統的實(shí)際情況分析，任有一些技術(shù)需要改進(jìn)，傳感接收這一環(huán)節尤為突出。
從設備使用情況看，普遍存在傳感器件使用壽命短、穩定性較差等問(wèn)題，雖然相關(guān)科研機構也投入了大量資金和人力，對一些關(guān)鍵技術(shù)也積極進(jìn)行改進(jìn)和提高，但整體效果仍顯欠佳，致使其在煤礦機械中的實(shí)際應用受到了限制。
而在國外，由于其科技水平有相對較高的水準，以發(fā)展為信息傳輸介質(zhì)由光纜代替同軸電纜、信息媒介由聲像代替字符的計算機網(wǎng)絡(luò )監控傳輸時(shí)代發(fā)。
這些較大的差距，還需要我們國家的加大投資力度，煤礦企業(yè)與科研單位一起合作，早日達到世界先進(jìn)水平。
6、在其他方面的應用
煤礦運輸所需的液壓支架表現為電子或微電腦技術(shù)與液壓控制技術(shù)的良好對接，向電液控制方向發(fā)展，可滿(mǎn)足成組自動(dòng)移架或定壓雙向鄰架功能需求，同時(shí)保證了對負載控制的效果更佳。
由德國和美國分別生產(chǎn)制造，采用電液控制的支架，率先由我國神華集團大柳塔公司統一引進(jìn)，其礦移架平均速度就可達7s/架，而且其控制裝置還具備支架狀態(tài)檢測的功能。
三、結束語(yǔ)
從上面的敘述中我們可以看出，隨著(zhù)當代科技的不斷進(jìn)步，機電一體化技術(shù)在煤礦機械中得到越來(lái)越多的應用，雖然其設備在實(shí)際應用中還存在諸多問(wèn)題，但與其他技術(shù)相比，其高智能化，高性能化以及高系統化等突出優(yōu)點(diǎn)，使它成為現在以及未來(lái)我們煤礦機械設計制造發(fā)展的趨勢，在我國的煤炭工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色。
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