煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展研究

時間：2024-07-08 15:30:25 機(jī)電畢業(yè)論文我要投稿

談機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦的應(yīng)用與發(fā)展趨勢研究推薦度：
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　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)生活用煤的增加，對煤礦的生產(chǎn)提出了更高的要求，下面是小編搜集整理的一篇探究煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的論文范文，歡迎閱讀借鑒。

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展研究

　　摘要：目前，對機(jī)電一體化的定義有各種各樣的認(rèn)識，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它將被賦予新的內(nèi)容。機(jī)電一體化不是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的簡單疊加，而是為達(dá)到取長補(bǔ)短、互相補(bǔ)充的目的而將電子設(shè)備的信息處理功能和控制功能融合到機(jī)械裝置中，機(jī)電一體化產(chǎn)品因多項(xiàng)工藝相融合在一起，使知之更具有系統(tǒng)性、完整性、科學(xué)性和先進(jìn)性。體現(xiàn)了“技術(shù)”和“產(chǎn)品”的內(nèi)容，是機(jī)械系統(tǒng)和微電子的有機(jī)結(jié)合，是賦予了新的功能和性能的新一代產(chǎn)品�，F(xiàn)代煤炭工業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大動力來源于科技進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)的推廣與應(yīng)用越來越具有舉足輕重的作用，必將對我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步起到積極的推動作用。

　　關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電一體化技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展

　　1 機(jī)電一體化對煤礦企業(yè)的意義

　　煤礦采煤技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了手工、炮采、機(jī)械化等幾個階段，生產(chǎn)能力相應(yīng)的得到不斷提高，礦井年產(chǎn)量從幾萬噸發(fā)展到幾百萬噸。當(dāng)前一些先進(jìn)的煤礦企業(yè)、礦井甚至一個采煤工作面的生產(chǎn)能力就能達(dá)到500-1500萬t/a，例如神東煤炭集團(tuán)上灣礦生產(chǎn)能力達(dá)到了1470萬噸。生產(chǎn)能力的提高，與之相適應(yīng)的配套機(jī)械設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)物是把各項(xiàng)高新技術(shù)融于一體的高科技產(chǎn)物，其首要技術(shù)搜羅：微電子、計(jì)較機(jī)、自動節(jié)制、人工智能、傳感產(chǎn)物等等，這些都是科技高速成長的熱點(diǎn)技術(shù)。在煤礦企業(yè)中，開始操作機(jī)電一體化技術(shù)對煤炭系統(tǒng)進(jìn)行刷新舊設(shè)備和開發(fā)新產(chǎn)物，并取得了巨大的成功，這讓人們清楚地意識到，機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)物的成長是實(shí)現(xiàn)高效、平安、機(jī)械化生產(chǎn)的必要條件。

　　2 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦的應(yīng)用

　　2.1 礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　機(jī)電一體化技術(shù)煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)包括基礎(chǔ)的機(jī)械技術(shù)、以及計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、自動控制技術(shù)動技術(shù)。而在礦井的生產(chǎn)過程中，監(jiān)控系統(tǒng)尤為重要，礦井中的監(jiān)控系統(tǒng)情況與銀行不同，數(shù)據(jù)保存并沒有那么一絲不茍的要求，甚至規(guī)程要求數(shù)據(jù)因死機(jī)丟失在五分鐘之內(nèi)是被允許的，唯獨(dú)不同的是不可以連續(xù)停機(jī)。日常生活中銀行因死機(jī)暫停營業(yè)經(jīng)常發(fā)生，人們并不擔(dān)心網(wǎng)絡(luò)故障會把你的個人存款數(shù)據(jù)搞丟了，只要耐心等上一個上午銀行服務(wù)器故障總會排除。安全監(jiān)控系統(tǒng)不能說停就停，否則礦工的生命安全則失去了保障。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用后，機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)庫通過局域網(wǎng)連成同步模式，主備機(jī)的心跳監(jiān)控由自行研制的專用通信接口擔(dān)任，軟硬件相結(jié)合，自身數(shù)據(jù)庫與主機(jī)同步，還能分擔(dān)諸如數(shù)據(jù)檢索、網(wǎng)絡(luò)上傳、圖形顯示、圖表打印等任務(wù)，經(jīng)過幾年的現(xiàn)場應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)在礦井中的監(jiān)控系統(tǒng)中得到了很好的效果。

　　2.2 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)輸機(jī)中的應(yīng)用

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)生活用煤的增加，對煤礦的生產(chǎn)提出了更高的要求，以我國煤礦企業(yè)目前的提升和運(yùn)輸系統(tǒng)來講，與國外還有很大的差距，以目前的水平來說很難適應(yīng)發(fā)展的需求，所以需要不斷的借鑒外國的經(jīng)驗(yàn)，加大研究力度，把機(jī)電一體化很好的應(yīng)用到煤礦的提升和運(yùn)輸系統(tǒng)上。內(nèi)裝式提升機(jī)是目前比較領(lǐng)先的技術(shù)，它采用電機(jī)和滾筒一體化的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，系統(tǒng)更加準(zhǔn)確，能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動化控制。我國大部分煤礦已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了皮帶式運(yùn)輸和生產(chǎn)，大規(guī)模的強(qiáng)力運(yùn)輸機(jī)非常普遍，這種帶式傳輸機(jī)具有遠(yuǎn)距離連續(xù)輸送、大輸送量、運(yùn)行安全可靠、效率高和容易實(shí)現(xiàn)自動化的特點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的隨時監(jiān)控下，能夠?qū)崿F(xiàn)自我診斷和自我保護(hù)的功能。雖然在實(shí)現(xiàn)自動化方面還有所欠缺，但是在應(yīng)用過程中已經(jīng)得到了長足的發(fā)展和進(jìn)步。

　　2.3 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

　　我國大多煤礦采用了綜合機(jī)械化采煤系統(tǒng)，有力地推動了煤礦自動化的進(jìn)程，早先采煤系統(tǒng)是液壓牽引，現(xiàn)在已經(jīng)過渡到電牽引，機(jī)電一體化牽引技術(shù)比液壓裝置有著明顯的優(yōu)點(diǎn)：首先是具有良好的牽引特性，能夠提供采煤機(jī)有效的牽引力，克服其阻力，還可以在下滑時提供制動功能;其次是由于裝有防止下滑的制動裝置，使之能夠用于大傾角煤層作業(yè);第三是運(yùn)行更加可靠，能夠支持長時間惡劣環(huán)境的作業(yè)，這是因?yàn)樵摍C(jī)器的整體磨損很小，維修少，故障少的原因。第四是該機(jī)器的動態(tài)性好，能夠通過控制系統(tǒng)及時調(diào)整各種參數(shù)。第五是機(jī)電一體化采煤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，而且使用效率很高。同時電牽引采煤機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)為全部由計(jì)算機(jī)控制，使支架自動化得以實(shí)現(xiàn)，另外，對工作面刮板運(yùn)輸機(jī)配置了微機(jī)監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的完全自動化控制。通過機(jī)電一體化技術(shù)采煤機(jī)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)整體設(shè)備的動作協(xié)調(diào)，大大提高了安全性、可靠性和工作效率，操作更加簡單方便，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

　　2.4 機(jī)電一體化技術(shù)在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

　　帶式輸送機(jī)由于長距離連續(xù)輸送、輸送量大、運(yùn)行可靠、效率高和易于實(shí)現(xiàn)自動化等特點(diǎn)，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備。因此，成為近幾年來機(jī)電一體化技術(shù)的研究重點(diǎn)。目前主要采用機(jī)、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置。它是一種專門為平滑起動運(yùn)送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)而設(shè)計(jì)的軟驅(qū)動裝置。一條皮帶運(yùn)輸機(jī)可以由一臺或幾臺CST驅(qū)動。由于尚未解決動態(tài)分析和在線監(jiān)控技術(shù)以及啟動延遲技術(shù)，我國帶式輸送機(jī)的中間驅(qū)動點(diǎn)不能不知過多，一般為3點(diǎn)驅(qū)動，這樣就限制了輸送機(jī)的單機(jī)長度和運(yùn)量。而且，輸送機(jī)的監(jiān)控設(shè)備功能少、可靠性較差、靈敏度和壽命都較低，和發(fā)達(dá)國家相比存在顯著的差距。

　　2.5 機(jī)電一體化技術(shù)在支護(hù)設(shè)備中的應(yīng)用

　　液壓支架是煤礦綜合機(jī)械化采煤工作面的支護(hù)設(shè)備，目前正向電液控制方向發(fā)展，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與液壓控制有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產(chǎn)生沖擊載荷。

　　乳化液泵站是為液壓支護(hù)設(shè)備提供高壓液體的裝置.要求其具有高壓、大流量的供液能力.并能根據(jù)工作面液壓支護(hù)設(shè)備的用液量自動調(diào)節(jié)供液量。我國生產(chǎn)的智能型乳化液泵站系統(tǒng)由智能型乳化液泵站自動配液系統(tǒng)和智能型乳化液泵站供液系統(tǒng)兩部分組成。具有自動檢測油箱油位高度，自動配液，高、低液位自動控制，在線檢測乳化液濃度，自動校正乳化液濃度(可選定1.5度～5度)，當(dāng)濃度達(dá)不到設(shè)定值時聲、光報(bào)警，定時自動反沖洗，能夠監(jiān)控實(shí)際用液量，具有遠(yuǎn)距離傳輸功能，采用液晶顯示器，具有實(shí)時顯示乳化液濃度、液位、油位、流量計(jì)量、自動配液狀態(tài)功能。

　　2.6 機(jī)電一體化技術(shù)在掘進(jìn)機(jī)中的應(yīng)用

　　掘進(jìn)機(jī)是目前大多數(shù)煤礦廣泛使用的掘進(jìn)機(jī)械，其電氣部分普遍采用了由礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開關(guān)箱(以下簡稱開關(guān)箱)、礦用本質(zhì)安全型操作箱(以下簡稱操作箱)、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(jī)用隔爆型三相異步電動機(jī)、GJC4低濃度甲烷傳感器等組成的掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)。與液壓系統(tǒng)配合操作可實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各種生產(chǎn)作業(yè)。

　　2.7 其他煤礦機(jī)電一體化裝置

　　液壓支架則向電液控制方向發(fā)展，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與液壓控制有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產(chǎn)生沖擊載荷。我國神華集團(tuán)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(dá)3s/架。電液控制裝置還可檢測支架的工作狀態(tài)。

　　鎮(zhèn)江中煤的二款分站，KJ101N-F1和KJ101N-F2型分站均采用一體化設(shè)計(jì)，它們分別采用不同的材料和技術(shù)，使其兼有：監(jiān)控分站、斷電儀、本安電源箱、后備電池、風(fēng)電瓦斯閉鎖儀等五項(xiàng)功能，體積纖巧重量輕盈渾然一體，全部儀器重量均在20公斤左右，提在手中如同攜帶一只公文箱;一體化結(jié)構(gòu)減少了設(shè)備之間的電纜連線，可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于分體式結(jié)構(gòu);使用現(xiàn)場不需要占用很大的空間，減少了設(shè)備之間的連接電纜，無論安裝和維護(hù)都變得輕松和方便。

　　3 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的建議

　　近年來，在我國經(jīng)常能聽到或看到煤礦塌方、透水等安全事故的發(fā)生，這安全事故的背后，說明煤礦在管理和技術(shù)上都存在很嚴(yán)重的問題，對于廣大煤礦來講，如何預(yù)防安全事故的發(fā)生，成為煤礦企業(yè)面臨的主要問題，機(jī)電一體化產(chǎn)品的出現(xiàn)，有力的提高了煤礦的整體自動化水平，所以現(xiàn)在的煤礦企業(yè)應(yīng)加大機(jī)電一體化產(chǎn)品的應(yīng)用。目前，在我國煤礦機(jī)電一體化的技術(shù)在推廣和使用方面有了長足的進(jìn)步，在相關(guān)煤礦企業(yè)得到了很好的發(fā)展，但由于我國開始應(yīng)用此技術(shù)的時間不長，還缺乏相關(guān)的驗(yàn)，與發(fā)達(dá)國家還有很大的一段差距。所以在機(jī)電一體化技術(shù)的研究和借鑒上一定要加大力度，努力使之達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平，減少煤礦安全事故的發(fā)生，保障國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

　　計(jì)算機(jī)技術(shù)作為機(jī)電一體化的核心科技，要大力發(fā)展現(xiàn)場的總線任務(wù)，加大研究力度，提高機(jī)電一體化的中央控制系統(tǒng)的運(yùn)算能力的貯存能力。努力研發(fā)軟硬件系統(tǒng)，使之適應(yīng)不同的場地環(huán)境需求，使該機(jī)器系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)功能強(qiáng)、性能好、精度高、體積小、重量輕、效率高、使用方便等特點(diǎn)。同時，該技術(shù)產(chǎn)品還應(yīng)該具有通信功能，要具有高可靠性和通信模塊�？梢钥紤]和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)對于煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的控制，適當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)良好的通信控制。要提高未來產(chǎn)品和技術(shù)的智能化水平，要通過建立一個高效的、動態(tài)的控制系統(tǒng)來及時修正系統(tǒng)參數(shù)，判斷系統(tǒng)周圍的變化，對機(jī)電設(shè)備和自身運(yùn)行環(huán)境都能夠有著準(zhǔn)確的判斷，并且能夠?qū)崿F(xiàn)自我修復(fù)和調(diào)整，通過對工作狀態(tài)的判斷，對所采集參數(shù)的分析，和對系統(tǒng)的診斷，準(zhǔn)確地找出故障所在，并且能夠?qū)窈蠊ぷ髦械墓收线M(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測。未來要對傳感器技術(shù)進(jìn)行深入的研發(fā)，煤礦井下環(huán)境極端惡劣，井下高溫度、高濕度、高粉塵、低含氧、低照度，傳統(tǒng)的傳感器使用電位器調(diào)校，在井下調(diào)整起來相當(dāng)?shù)牟环奖�，一是要開設(shè)電位器調(diào)整孔，儀器外殼無法實(shí)現(xiàn)良好密封，井下濕氣與粉塵使產(chǎn)品壽命大減;二是用起子反反復(fù)復(fù)地調(diào)整電位器，極易造成機(jī)件損壞，具現(xiàn)場工人反映：許多產(chǎn)品不是使用壞的而是被調(diào)整壞的;三是徒手旋轉(zhuǎn)調(diào)整精度差費(fèi)時費(fèi)力，帶下井的氣樣是有限的，如果“零點(diǎn)”、“精度”、“報(bào)警”“、斷電”全部用電位器來整定的話，有時帶到井下一袋子氣(橡膠氣囊攜帶標(biāo)準(zhǔn)氣樣)全部用完還沒調(diào)好一臺傳感器。所以要實(shí)現(xiàn)礦用傳感器的數(shù)字化、集成化、智能化和多維化，紅外遙調(diào)技術(shù)應(yīng)用到礦用傳感器上是對煤礦安全儀器是一場劃時代的變革。實(shí)現(xiàn)了紅外遙控調(diào)校技術(shù)研發(fā)，使新儀器整機(jī)未設(shè)任何調(diào)整孔，儀器的調(diào)零、精度、報(bào)警值、斷電值設(shè)定;輸出信號制式設(shè)定;參數(shù)顯示及模擬量輸出微調(diào)全部由紅外遙控器操作。可以有效地避免調(diào)整時的機(jī)械損傷，提高整機(jī)密封性，延長儀器使用壽命。紅外遙控調(diào)校技術(shù)在礦用傳感器推廣應(yīng)用充分體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤礦作業(yè)的自動化。

　　4 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　由于采掘環(huán)境的變化和采掘方法的優(yōu)化，隨著煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，煤礦機(jī)電狀況有了多方面的改變和進(jìn)步，其趨勢正朝著安全、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。

　　4.1 從供電等級與布局上看

　　供電等級在逐漸提高。地面特高供電由35kV改為60kV。3kV供電綜采工作面正在實(shí)行，10kV供電的機(jī)電設(shè)備已經(jīng)開始使用。供電環(huán)節(jié)多，控制設(shè)備多，纜線長度及分布網(wǎng)絡(luò)也在發(fā)生相應(yīng)的變化。移動式供電設(shè)備普遍使用。

　　4.2 從單個設(shè)備電功率看

　　廣泛采用大功率、高效率、重型成套機(jī)電設(shè)備，采煤機(jī)總功率在2000kW左右，工作面刮板輸送機(jī)裝機(jī)功率已達(dá)2250kW。某煤礦在使用機(jī)電一體化技術(shù)后，功率為1000kW、730kW等采煤機(jī)已經(jīng)在使用，與過去使用的功率較大的575采煤機(jī)功率幾乎翻了一倍。配套設(shè)備功率也在增加。

　　4.3 從噸煤用電比例上看

　　雖然沒有具體的數(shù)據(jù)，但是，噸煤用電比例會越來越高。特別是運(yùn)輸環(huán)節(jié)的耗電占有的比例也呈上升趨勢。

　　4.4 從設(shè)備控制手段上看

　　線控制、遠(yuǎn)距離控制和集中控制將成為主流控制手段。單片機(jī)與PLC的應(yīng)用，標(biāo)志著軟件控制將逐步取代硬件控制。可視化界面使得操作變得更加便捷、透明和準(zhǔn)確。量化控制將取代模糊控制。智能控制正在完善和升級。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制正在興起。

　　4.5 從安全保護(hù)內(nèi)容上看

　　目前使用的智能型綜合保護(hù)裝置，具有過載、短路、斷相，過壓、欠壓、三相平衡，漏電以及漏電閉鎖、風(fēng)電與瓦斯電閉鎖等多項(xiàng)保護(hù)功能。有的真空隔爆開關(guān)還有真空斷路器漏氣報(bào)警功能。除此之外，電氣設(shè)備還有機(jī)械電氣互鎖保護(hù)，高低壓連鎖保護(hù)等。

　　4.6 從設(shè)備性能、質(zhì)量上看

　　機(jī)電一體化推廣與使用，使得設(shè)備的質(zhì)量不斷提高，性能也有長足的改進(jìn)甚至升級。許多使用者切身體會到，只要設(shè)置、調(diào)試得當(dāng)，不違章操作，基本不會出現(xiàn)燒毀電動機(jī)、嚴(yán)重影響運(yùn)轉(zhuǎn)的故障。有的電工說，自從智能型電控設(shè)備正常投入運(yùn)轉(zhuǎn)后，現(xiàn)場的工作量明顯減少;主要就是接班后例行檢查、維護(hù)，清理環(huán)境衛(wèi)生和吊掛纜線等。

　　結(jié)語

　　隨著煤礦生產(chǎn)不斷向深部水平發(fā)展，對控制水平和規(guī)模的要求越來越高，加速了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。進(jìn)入21世紀(jì)，我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用均有重大突破，因?yàn)槊旱V是高危行業(yè)，提高機(jī)電設(shè)備自身的安全可靠程度和自動化程度，最大減少用人，是實(shí)現(xiàn)礦井長治久安的關(guān)鍵所在，因此煤礦機(jī)電的自動化有力推動了企業(yè)安全高效、又好又快發(fā)展。

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