機械電子學理論在煤礦機械的應用

　　機械電子學理論在煤礦機械的應用

　　摘要：當前，我國的煤礦生產已經進入一個機械設備與機械電子學理論緊密結合的時期。

　　本文就機械電子學理論進行了簡要介紹，并以MGTY-930為例從機械化采煤、帶式輸送機、采煤機、礦井安全生產監控系統四方面闡述了其在煤礦機械中的實際應用。

　　關鍵詞：機械電子學理論;煤礦機械;應用

　　一、機械電子學理論概述

　　機械電子學理論俗稱機械電子工程學，是一個涵蓋多門學科的綜合性較強、科技含量較高的技術。

　　它不是簡單的“機”和“電”相加，而是成為集自動控制技術、計算機技術、微電子技術、信息技術、液壓技術、機械技術以及其他技術有機融為一體的一門全新技術。

　　這門技術首先應用于機械，開始于20世紀70年代中期的國外。

　　80年代以后，隨著以微電子技術為核心的高新技術的發展，并與機械技術的有機結合，使機械制造技術得到質的飛躍，特別是隨著微型計算機及微處理技術、信息處理技術、傳感技術和檢測技術等的發展，以及這些技術在機械上的應用，都極大增強了煤礦機械等機電產品的性能，使其翻開了一個智能化、自動化、數字化以及柔性化的新篇章。

　　就當下而言，機械電子學理論設備或產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期，是煤礦機械設備應用與發展的趨勢。

　　二、機械電子學理論在煤礦機械中的應用

　　目前煤礦機械中引用機械電子學理論主要體現在以下幾方面：

　　(1)在綜合機械化采煤中的應用

　　第一套國產綜合機械化采煤工作面于1970年在我國研制成功，并在大同礦務局持續試驗到80年代后期。

　　該項技術的使用極大地推動了我國煤礦自動化進程的發展，也標志著我們國家的煤礦綜合機械化采煤技術有了長足的進步。

　　與此同時，采煤設備也逐漸由電牽引替代液壓牽引的方向發展，其液壓支架的控制系統也進入了計算機智能控制化階段，形成了以計算機為控制核心，使用電液動力驅動，移架配合自動化的新格局。

　　另外，與之關聯的工作面刮板運輸設備也配備了計算機監控設備，實現了計算機自動化控制的改進和升級。

　　采煤機控制系統控制中心采用工業可編程控制器。

　　控制箱體和端頭站的操作按鈕，把各種操作信號送給控制中心，控制中心根據各種邏輯關系，輸出控制信號，送給執行部件，進行各種控制。

　　(2)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，與機械電子學理論結合的愈加緊密。

　　目前主要為機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置的設計與應用，該裝置專為實現在運送大慣性負載時可平滑起動而研制，通常設計為一臺或多臺CST驅動一條帶式輸送機。

　　然而，受在線監控術、動態分析和啟動延遲等技術的制約，我國帶式輸送機的中間驅動點一般僅為3點，尚不能設計過多，減低了輸送機的整機運量和單機長度。

　　并且，與發達國家相比，設備普遍存在著可靠性不高、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。

　　(3)在電牽引采煤機中的應用

　　機械電子學理論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，該設備的動力牽引具有以下幾個突出優點：①牽引具有雙向暢通的優越性。

　　在采煤機上升時，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，也可實現把設備的機械能轉換為電能，實施制動發電。

　　②牽引力更強，適應于傾角更大的煤層運送。

　　牽引電動機軸端停機防滑制動器的特別設計，使其電動機制動力矩甚至可達額定轉矩的2倍以上，較好的滿足40°～50°較大傾角煤層的輸送需求。

　　③運行更平穩可靠，使用壽命更長，產生的故障更少以及維修強度更小等特點。

　　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，不會出現由于零件相互接觸而產生磨損的情況，也不會出現像液壓牽引受液壓介質的傳遞等影響造成運行不穩的狀況，所以具備了上述特點。

　　④機械結構更簡單，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單，整機尺寸變得更小，重量也大幅度降低，而且實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礦總院上海分院聯合設計。

　　該設備的問世，帶動了我國其他煤礦企業的蓬勃發展。

　　經過20多年的不斷完善，我國的電牽引采煤機技術已逐步完善，為我國煤礦事業的發展注入了強勁的動力。

　　(4)在礦井安全生產監控系統中的應用

　　在礦井安全生產監控環節中，主要針對煤礦機械的電動機、工作裝置、傳動系統、液壓系統和制動系統等裝置可能出現的問題，實施在線運行狀態監控。

　　若設備產生故障，則可自動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間，最終達到延長設備使用壽命、提高設備工作效率的目的。

　　但從我國多數煤礦企業使用監控系統的實際情況分析，任有一些技術需要改進，傳感接收這一環節尤為突出。

　　從設備使用情況看，普遍存在傳感器件使用壽命短、穩定性較差等問題，雖然相關科研機構也投入了大量資金和人力，對一些關鍵技術也積極進行改進和提高，但整體效果仍顯欠佳，致使其在煤礦機械中的實際應用受到了限制。

　　而在國外，由于其科技水平有相對較高的水準，以發展為信息傳輸介質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絡監控傳輸時代發。

　　這些較大的差距，還需要我們國家的加大投資力度，煤礦企業與科研單位一起合作，早日達到世界先進水平。

　　930采煤機監測系統監測中心采用工業控制機。

　　采煤機監測中心，利用微電腦技術及專家系統，把實時數據庫理論和相關的現代控制方法融合在一起。

　　通過接口電路板采煤機送來的信號.狀態.數據.進行處理和分析，完成采煤機恒功率控制和故障診斷等功能;并對采煤機運行狀態進行記錄，預報警及相應的緊急故障處理，故障狀態下的事故分析，操作指導及提示等功能。

　　三、結束語

　　從上面的敘述中我們可以看出，隨著當代科技的不斷進步，機械電子學理論在煤礦機械中得到越來越多的應用，雖然其設備在實際應用中還存在諸多問題，但與其他技術相比，其高智能化，高性能化以及高系統化等突出優點，使它成為現在以及未來我們煤礦機械設計制造發展的趨勢，在我國的煤礦工業生產經營中扮演著越來越重要的角色。

　　參考文獻：

　　[1] 李慶林.淺談煤礦機械電子學理論的發展[J]. 經營管理者. 2011，7(02)：111-115

　　[2] 時玉明.機械電子學理論在煤礦中的應用[J]. 河南科技. 2011.5(04)：157-159

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