浅谈机电一体化技术在煤炭机械中的应用与发展

2021-12-01

科学与信息化 2021年4期

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引言

随着经济的持续增长，各行各业对能源的需求也在增长。越来越多地使用各种能源为社会进步和经济建设做出了贡献。煤炭资源是目前最重要的能源之一。它起着重要作用，与国民经济的发展直接相关。近年来，技术发展进步促进煤炭工业的创新发展，特别是在煤炭开采过程中，机电设备的集成已完全实现。采矿更可靠，更安全，可最大限度地减少人工成本并提供矿工自身的安全。机电一体化技术正在成为煤矿的现代发展总体方向提供全面的煤矿开采服务。

1 机电一体化技术

机电一体化是一种交叉集成的技术，结合了包括机械、电子、计算机和信息技术等多种技术。机电一体化是一种新兴的集成技术，它将计算机和电子技术引入机械的主要功能、动力功能和控制功能当中，并将机械设备，电子设备和软件等技术相互融合，形成了相互交叉的一门综合性的新兴技术。其实质不仅是利用电子技术来取代或者简化机械功能，重点是将机械系统，微电子学和计算机技术，信息技术构成了完美的系统[1]。机电一体化技术具备以下优点：使使用的安全性和可靠性提升，并使性能更卓越。机电一体化产品均具备自动监控、诊断和报警等功能，对步骤进行了极大的优化且灵活方便；应用范围广，生产率高，工作效率高。机电产品的不同功能对于场合和领域的适应性较强，具有很强的适应能力，大大提高了控制以及检测的灵敏度和准确性；机电一体化产品复合功能强，同样具备调整和维护的功能，其自动检测和自动监视功能可以自动采取措施来应对工作中面临的故障进行防护，使得工作能够顺利开展。

2 机电一体化技术在煤炭机械中的应用

（1）综合采煤设备。机电一体化技术在各种类型的采煤机中应用较为广泛，显著改善了煤矿开采作业效果。首先，电牵引采煤机。本种采煤机能够平稳调速，牵引力较大，工作人员借助于微机操作即可良好控制各项电控参数，促使微机自动控制作业需求得到满足。同时，电牵引采煤机的操作难度、维护难度较小，具有较强的适用性能，应用范围在不断扩大。其次，液压牵引采煤机。相较于电牵引采煤机，本种采煤机较为传统，不具备较高的机电一体化技术应用水平，在牵引力、可靠性、连续性等方面不够突出，应用过程中容易出现各种故障和问题。最后，滚筒式采煤机。本种采煤机也将机电一体化深度应用过来，被广泛运用于煤矿作业生产实践中[2]。为促使采煤机的生产效能得到进一步改善，技术人员对采煤机牵引部传动箱的结构形式进行了优化设计，合理分配了行星齿轮、直齿齿轮的传动比。其中，采煤机的功率传输受牵引部减速器的影响较大，通过对多级行星减速器进行增设，可促使减速器传动比得到增大，齿轮数量得到减少，减速器结构也得到了较大程度的简化。由于采煤机牵引部需要在恶劣环境中作业，部分作业空间较小，因此，需进一步缩小采煤机牵引部的整体面积。

（2）提升机。煤矿生产自动化水平的提升，可以减少矿业工人的劳动量，提高煤矿资源的生产率，也可以防止操作人员水平和经验不足，对生产精度造成影响。比如，薄煤综采设备采用液压支架电液控制系统，通过控制程序对支架动作进行控制，保证支架可以在无人操作的情况下运行，操作人员可以采用远程操作或者自动运行方式。交-直数字化提升机是煤矿机电一体化典型应用，把驱动装置与滚筒进行结合，采用了电力电子技术、自动控制技术、通信技术等，总线通信方式将提升数字信号的传输质量，不再采用传统的继电器控制，有效地简化了电器元件的数量，有着很高的可靠性。提升机的硬件具有很好的通用性，通信协议也可以实现兼容，配置起来更为简单。国内研发的数字化交-直提升机，控制核心采用双处理器方式，可以更好地保证提升机的运行稳定性和可靠性。

（3）带式输送机。在国内，带式输送机包含传输量多、操作可靠、可形成自动化、质量高等特征，主要作为煤矿井下传输体系的运输装置。所以在机电一体化技术上，带式输送机目前已作为其分析重点。如今，基于机、液、电一体化的CST可控软开启设备获得了大量应用。它作为某种软驱动设备，专门应用于金属矿石或者煤炭的长距离皮带输送机。一个皮带输送机主要由数台或者1台CST来进行驱动。相比发达国家，我国传输机的监控装置的可行性与性能、寿命以及敏感度均有所不同。与此同时，国内带式传输机通常进行3点驱动，主要是因为没有解决开启延迟技术及监控网络技术与动态研究，从传输机角度来看，单机运量及长度具有限制性。

3 机电一体化技术在煤炭机械中的应用发展

①智能化。智能化是煤矿机电一体化技术的重要发展方向，近些年来，受人工智能领域高速发展的影响，煤矿生产技术、设备的智能化程度也在稳步提高。未来发展过程中，煤矿企业为进一步提高生产效率和安全程度，要进一步加强技术研发和应用，将智能化技术作为应用的重点。积极开发应用专家系统等软件设备，促使作业效率与安全得到保障。②环保化。煤矿生产的能耗、污染问题较为突出，与可持续发展理念不相适应[3]。因此煤矿企业需把握产业结构调整这一契机，积极转变生产模式，创新生产流程，通过改进优化机电一体化技术，促使煤矿生产的绿色性、环保性得到增强。