李晨

【摘  要】煤矿机电一体化技术的应用及管理直接影响煤矿的安全生产。通过对煤矿机电一体化技术的应用分析，说明机电一体化技术在煤矿企业的研究与应用非常重要，是煤矿企业实现可持续发展的必然选择。

【关键词】机电一体化;煤矿机械;应用

1煤矿机电一体化技术综述

就煤矿机电一体化技术而言，其属于多个生产环节技术的集成，比如采掘环节、运输环节及安全监管环节等，而并非将一些机械技术、数控技术及微电子技术等简单地相加，只有将这些技术有效融合，进行科学合理的协调配合，才能使煤矿机电一体化技术的应用最终实现节能降耗的目标，达到安全高效生产的目的。具体来看，在煤矿生产作业中，机电一体化技术的应用大致可分为两个方面，即硬件方面和软件方面。其中，硬件方面的应用可分为采煤机方面的应用、互感器方面的应用、传输装置方面的应用及提升装置方面的应用，而软件方面的应用主要指应用硬件时所用到的各种软件的情况。

对于硬件方面机电一体化技术的研究，主要集中在以下几方面：a）在采煤机方面，人们较重视大功率电牵引技术的研究;b）互感器方面的研究较重视集成化、数字化及信息化非接触式互感器的研究;c）传输装置方面的研究主要以节能降耗、长距离传输为主;d）对于提升装置方面的研究，则主要集中在超限速保护以及人员、物的更安全、更高效升降方面。而对于软件方面的研究，则应与硬件更新速度相匹配，努力推进标准化程式，让系统配置逐步实现程序化、系统化和标准化[2]。

2机电一体化技术在煤矿生产中的具体应用

2.1应用于综合采煤机械设备中

在煤矿开采作业中，人们所用的电牵引采煤机中就应用了大量的机电一体化技术。该种采煤机具有较大的牵引力和较好的調速平稳性，且电牵引的各项电控参数都能很好地适应微机控制，有助于实施微机自动控制作业。由于电牵引采煤机不但易操作、易维护，而且反应迅速，适用能力强，因此其在现代化采煤作业中的应用越来越广泛。而电牵引采煤机各项优良功能的实现大多离不开机电一体化技术。在液压牵引式采煤机中也应用了大量的机电一体化技术。该种采煤机属于一种传统式采煤机，其与电牵引采煤机相比，机电一体化技术应用水平相对较低，牵引力相对较弱，采煤作业的连续性、可靠性也相对较差，且采煤作业中设备故障率也相对较高。滚筒式采煤机中也应用了大量的机电一体化技术，成为煤矿日常生产作业中应用较多的一种机电一体化采煤设备。在实际生产作业中，为提高大功率采煤机的实际生产效能，近年来相关人员越来越注重科学合理地设计采煤机牵引部传动箱的结构形式，进一步优化了行星齿轮与相应直齿齿轮传动比的科学分配。采煤机牵引部减速器是其主要的功率传输构件，可通过在采煤机中装设多级行星减速器来进一步增大减速器传动比，减少齿轮数量，简化减速器结构。考虑到采煤机牵引部作业环境恶劣，时常要进入狭小空间作业，因此不宜将采煤机牵引部外形设计得过大，同时应科学合理地设计采煤机牵引部总传动比。

为了使采煤机牵引部长度达标，可在采煤机牵引部多装设几个惰轮，同时应留有足够的空间，以便多部电机可横向布置。将计算机控制技术应用于采煤机电控系统中，这样一方面可缩小采煤机体积，简化采煤机结构;另一方面还有助于实现标准化的操控、维护作业。

2.2矿井运输

矿井运输同样属于机电一体化技术的重要应用领域，这是由于煤矿现代化发展对井下、井上的煤矿运输提出了较高的要求。强力带式运输机在我国煤矿领域的应用极为广泛，而随之发展的计算机控制系统便属于矿井运输领域机电一体化技术应用的典型，这类计算机控制系统多具备故障诊断、自我保护等功能，煤矿运输的质量、安全性由此就能够实现长足提升。例如，某设计能力300万t/a大型现代矿井的主井采用了1.4m强力皮带、3×560kW功率的驱动电机、美国罗克韦尔公司生产的750K型可控起动传输装置、天地科技公司KJ型胶带输送机成套电控装置。使用可控起动传输装置后，该煤矿的矿井运输实现了皮带机缓慢而均匀地预拉伸加速、延长停车时间的功能，而这就使得整个运输系统各部件的使用寿命有效延长。此外，可控起动传输装置还能够通过软锁定离合器，实现对驱动系统联轴器、齿轮等部件的冲击与过载保护，由此，系统的稳定性和使用寿命延长得到了有效保障。

2.3安全生产监控系统

安全生产监控系统属于煤矿机电一体化技术的典型应用，在上世纪90年代世界监测监控系统发展潮流影响下，安全生产监控系统已在我国当下多数煤矿实现应用。我国学术界在该领域的自主研究也取得了不俗的成果。一般情况下，煤矿安全生产监控系统由环境安全监测监控、矿井人员定位、轨道运输监控、胶带运输监控、提升运输监控、排水监控、供电监控共7个子系统组成，各子系统功能如下：①环境安全监测监控子系统。负责实时监测一氧化碳、二氧化碳、氧气、瓦斯气体含量，风机开停、风门风窗开闭、声光报警、风机断电报警、矿井火灾报警则属于该子系统具体功能。②矿井人员定位子系统。日常考勤、跟踪定位是该子系统主要功能，其能够为煤矿生产的日常管理、精细化管理、科学施救提供有力支持。③轨道运输监控子系统：信号机运行状态、机车编号与位置、运行速度等参数均属于该系统监控范围，由此实现的远程调度、控制能够为煤矿开采的安全水平提升提供有力支持。④胶带运输监控子系统。堆煤情况、皮带运行速度与纵横向撕裂情况、运行装置轴温、电动机运行状态属于该子系统监控范围，提供相应安全保护属于该子系统的主要功能。⑤提升运输监控子系统。罐笼位置、摇台状态、安全门开闭状态、提升速度属于该子系统监控范畴，推车、提升闭锁控制则属于其主要控制功能。⑥排水监控子系统。负责水仓水位、水泵开停、运行状态、阀门开启情况的监测，控制阀门开关、地面远程控制等属于该子系统控制功能。

2.4应用于矿井提升机中

近年来，在矿井提升机逐步朝着大容量发展的情形下，人们为了更好地改善传统提升机装设的交流绕线式电动机通过串电阻调速存在的不足，想方设法借助变频调速技术来对矿井提升机进行科学合理的改造。经改造，可实现0Hz～50Hz全频率内的无极转换，进而进行恒转矩控制;同时调速性较好，谐波污染相对较小且具有较高功率因数的交—交变频器和交—直—交变频器，已成为矿井提升机机电一体化发展的主要应用技术，被广泛应用至提升机设计作业中。此外，借助整流设备及相关逆变设备，可更好地辅助矿井提升机的运行。正常情况下，整流设备及逆变设备都处于独立工作状态，此时矿井提升机可实现全速运行。如果矿井提升机系统突发电路损坏故障致使某设备出现停运现象，则可把提升机运行系统迅速调整为紧急模式，借助另一设备成功实现提升机的半速运行，这样一方面提高了提升机实际运行效率，另一方面进一步提升了提升机运行的安全性。

结束语

为使机电一体化技术在煤矿生产中的应用更科学、更合理，需进一步提高煤矿生产工作的机械化、自动化水平，同时需更好地保障矿井安全生产。基于机电一体化技术自身的内涵和特点，充分结合煤矿生产现实发展需求，深入研究了机电一体化技术在煤矿采煤机、安全生产监控系统和提升机中的具体应用，以期对相关工作者有所助益。

参考文献：

[1]任林枝.煤矿机械中机电一体化技术探讨[J].机械管理开发，2017，32（12）：166-167.

[2]李云.煤矿机电一体化技术浅析[J].内蒙古煤炭经济，2017（24）：38+59.

[3]聂少莉.机电一体化技术在矿山机械的应用及发展趋势[J].科技创新与应用，2017（36）：112-113.

[4]韩培丽.煤矿机械机电一体化数控技术的应用[J].机械管理开发，2017，32（11）：92-93+106.

（作者单位：新疆煤田地质局161煤田地质勘探队）