淺析機電一體化技術(shù)在煤礦的應用論文

　　“機電一體化”(Mechatronics)這個(gè)名詞起源于日本。日本《機械設計》雜志1984年增刊文章中指出：“機電一體化就是利用微電子技術(shù)，最大限度地發(fā)揮機械能力的一種技術(shù)”。日本機械振興協(xié)會(huì )經(jīng)濟研究所1981年3月的解釋是：“機電一體化乃是機械的主要功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置相關(guān)軟件有機結合而構成系統的總稱(chēng)”。概括地講：機電一體化是機械工程學(xué)與電子學(xué)在機械產(chǎn)品設計開(kāi)發(fā)中的有機結合，是微電子技術(shù)和信息處理技術(shù)最大限度地融入機械本體的結果。由于微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和應用，產(chǎn)生了第三次技術(shù)革命，出現了一系列具有各種優(yōu)異功能的技術(shù)和產(chǎn)品，使機電設備的面貌一新。國內外大量實(shí)踐證明：發(fā)展機電一體化，是開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、改造老設備行之有效的技術(shù)措施。

　　機電一體化技術(shù)就是機械、計算機、信息處理和自動(dòng)控制技術(shù)綜合運用的復合技術(shù)。機電一體化技術(shù)順應了當今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的規律，顯示了強大的生命力。由于煤炭生產(chǎn)是將數百、數千萬(wàn)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(shí)現這一目標，而采用機電一體化產(chǎn)品則是實(shí)現高產(chǎn)高效的最好選擇。機電一體化將機械與電子技術(shù)融為一體，使物流、能流、信息流融為一體。近年來(lái)，隨著(zhù)微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的飛快發(fā)展，信息流成為機電一體化的主要特色。其產(chǎn)品實(shí)現自動(dòng)化、數字化、智能化，在性能和功能方面均實(shí)現了質(zhì)的飛躍。例如，英國、日本、美國和我國煤機廠(chǎng)生產(chǎn)的電牽引采煤機，都裝備了以計算機為核心的控制和工況檢測與故障診斷系統。它是由安裝在采煤機上的計算機，配合多種傳感器，對采煤機的運行工況及參數進(jìn)行采集、處理、顯示、存貯和運輸，提供操作指導或控制采煤機作出相應的處理，并對電機、軸承等部件進(jìn)行故障自動(dòng)診斷。這不僅大大提高了采煤機的開(kāi)機率，而且可以保證設備在最佳狀態(tài)下工作。液壓支架則向電液控制方向發(fā)展，將計算機技術(shù)與液壓控制有機結合，實(shí)現定壓雙向鄰架或成組自動(dòng)移架，避免對頂板和支架產(chǎn)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(jìn)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(tài)。此外，引進(jìn)的工作面供電設備采用了微機控制技術(shù)，實(shí)現故障查尋、閉鎖、先導保護和控制功能，也是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。

　　煤礦運輸設備的機電一體化進(jìn)程也十分迅速。由于帶式輸送機已成為我國煤流運輸的主要設備，因此，近幾年來(lái)帶式輸送機的機電一體化成為重點(diǎn)研究對象，并取得可喜的成績(jì)。引進(jìn)的電液控制軟啟動(dòng)(CST技術(shù))，在機電一體化技術(shù)的應用方面達到很高水平。它利用計算機與液壓技術(shù)相結合，不僅具有良好的啟動(dòng)、停車(chē)、調速和功率平衡等功能，而且能檢測設備各部分的工況，對不正常狀態(tài)進(jìn)行保護，顯示故障類(lèi)型，該設備在大柳塔礦應用效果良好。

　　我國研制成功的鋼絲繩帶式輸送機全數字控制系統，具有完善的保護和自診功能，已有十余套在全國高產(chǎn)高效礦井中應用，良好的性能受到用戶(hù)的歡迎。帶式輸送機配合傳感器形成完整的帶式輸送機自動(dòng)化裝置，其中KJ42-1型帶式輸送機控制裝置還具有顯示和通信功能，在兗州興隆莊礦實(shí)現了地面遠程集中控制井下膠帶機運輸。該系統投入使用后，減少了33名崗位工，帶式輸送機運力從1000t/h提高到1200t/h，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。礦井提升機是實(shí)現機電一體化較好的礦山大型設備，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(dòng)合為一個(gè)整體，機械結夠大大簡(jiǎn)化，是典型的機電一體化設備，充分體現了機械-電力電子-計算機-自動(dòng)控制的綜合體。全數字提升機高度可靠，具有可重復性故障尋址、完整的診斷設施和自診斷功能，以及簡(jiǎn)單而快速的通信功能;采用總線(xiàn)方式，大大簡(jiǎn)化電氣安裝;硬件配置簡(jiǎn)單，互相兼容，零備件少;可以方便地實(shí)現軟啟動(dòng)、軟件控制和改變瞬間加速度�！熬盼濉逼陂g，國產(chǎn)全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(chǎn)權的全數字化直流提升機，其核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統。

　　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。該系統2000年11月在焦作古漢山礦投入運行，情況良好。由于采用了計算機技術(shù)，提升機的安全保護系統更為完善。其特點(diǎn)是：采用兩臺計算機裝置，每臺都有自己獨立的測量、傳感裝置和數據處理系統。它們同步工作，互相檢測，互為備用，對提升行程實(shí)現直接測量和間接測量容器位置相結合的方式，對兩者進(jìn)行比較、校正，實(shí)現行程自動(dòng)控制。由于采用了計算機對安全回路、制動(dòng)回路、電源和驅動(dòng)回路進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，實(shí)現故障記憶，因此提升機安全性能大大提高。

　　此外，機器人也是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。世界各國都十分重視煤礦機器人的研究，例如美國、英國研究的無(wú)人工作面，其設備操控均實(shí)現機器人化;日本研究的帶式輸送機巡檢機器人，我國研究的噴漿機器人和機器人化自動(dòng)鉆機等等，都是先進(jìn)的研究成果。由于煤礦工作環(huán)境惡劣、自然條件復雜，上述煤礦機器人達到實(shí)用階段，還需要做許多工作。盡管如此，煤礦機器人仍然是煤礦機電一體化技術(shù)今后研究的重點(diǎn)之一。

　　機電一體化產(chǎn)品是綜合各項高新技術(shù)于一體的復雜產(chǎn)品，而其主要支撐技術(shù)：微電子、計算機、自動(dòng)控制、人工智能、傳感產(chǎn)品可靠性等等，都是當今迅速發(fā)展的學(xué)科。

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