自动化技术在采煤机电设备中的应用

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摘要：自动化技术在煤矿采煤机电设备中应用极为广泛，在提高采煤生产效率、降低人工劳动强度，以及保障采煤作业的安全等方面发挥着重要的作用。本文主要对采煤机电自动化技术在采煤作业中的实际应用进行了探讨。

关键词：采煤机电自动化；采煤生产作业；实际应用

煤矿行业是我国的传统行业，我国煤矿多以井下开采的方式为主。长期以来，我国的煤矿开采一直存在着开采深度大、开采环境复杂、开采困难多等方面的问题，极大地制约了煤矿企业的正常生产。随着采煤技术的不断发展和采煤装备的不断更新换代，机电自动化技术逐渐应用到煤矿挖掘开采、提升运输等采煤作业的各个环节中，煤矿开采逐渐实现了开采设备的机械化、电气化，以及控制方式的自动化。采煤机电自动化技术的广泛应用，极大地解放了劳动力，提高了采煤生产作业效率，并有效保障了煤矿采煤作业的安全性。同时，自动化也是未来采煤机电设备的发展方向，是支撑煤矿企业生产信息化建设的基础，对于加快采煤技术革新、提高煤矿企业竞争力，促进煤矿产业链升级、确保煤矿企业长期健康发展等具有重要的意义。

一、采煤机电自动化概述

采煤机电自动化是在传统机械技术、电气技术的基础上，综合运用微电子技术、计算机信息技术、接口技术、软件编程技术、自动控制技术等发展而来的一种采煤机电操控技术，使采煤机械、电气设备等可以在无人干预或无人操作的情况下，按照既定的程序指令进行运转工作，而实现采煤作业目标的过程。自动化技术是一种新的生产力，它完成了采煤生产过程由人工手动操作向机械自动化操作的转变，具有操控精确、能量消耗小、运转稳定可靠等优点。采煤机电自动化技术的应用，实现了采煤作业过程的无人化、精确化和高效化，使采煤机电进入了一个全新的发展阶段。采煤机电自动化的特点主要有以下三个：

1.集成化程度高。

采煤机电自动化技术将信息采集、传输、处理等功能集于一体，其核心处理器由计算机、可编程逻辑控制器、单片机等组成，信息采集和传输由高精度传感器、传输元件等来完成，信息经过处理后再通过人机界面得到及时反馈。高度的集成化使人员可以通过人机界面对机电设备的整体运行情况进行实时监控，便于人员随时掌握设备运行状况，及时发现故障问题。

2.更趋于智能化。

随着机电自动化技术的不断进步，尤其是微处理器信息处理速度和能力的逐渐提升，使采煤机电设备在自动化发展应用的同时也更趋于智能化。如电牵引采煤机，在其数字交变频同步电动机控制系统提升后，在实现负载控制的同时，还实现了矢量控制。3.多样性。自动化技术在许多采煤机电设备中都有应用，其产品的多样性和使用的广泛性决定了与之相配套的电气元件的多样性，例如仅传感器就包括压力传感器、温度传感器、位移传感器等多种类型。自动化技术涉及多系统的集成应用，这就需要有与之相匹配的多种通信接口，以适应不同系统的信息传输需求。

二、采煤机电自动化的作用

1.提高采煤生产效率。

煤矿开采作业量大且复杂，对机电设备依赖性较强，为满足生产需求，采煤机电设备的功率也不断提高，对于设备的控制也日益复杂，要求越来越高，以往的以人工为主的控制方式，将很难满足目前采煤机电设备的要求。随着采煤机电自动化技术的发展应用，使机电实现了无人化操作，自动化技术所具有的精确的数据采集与处理以及最优化的控制，使采煤设备能够始终处于最佳、最稳定、最高效的运行状态和采取最便捷的作业方式。相比于人工操作，自动化具有更高的设备利用率，在保证生产质量的同时，使采煤生产效率得到进一步提升。

2.保证采煤作业安全性。

井下采煤作业属于高危作业，生产作业环境异常复杂而恶劣，影响作业安全的因素众多，矿压、煤粉尘、瓦斯等等都对采煤作业的安全性和连续性构成了较大的威胁，同时也给采煤机电设备提出了更多、更高的安全性、可靠性等方面的要求，而机电自动化技术的应用极大地提高了采煤作业的安全性。首先，自动化技术使机电设备的应用范围更加广泛，替代了更多的人工作业，尤其是一些危险区域或危险项目的作业，减少了人员接触危害因素的可能性；另一方面，高度集成化的电子元件、传感器、显示和操作平台以及设备系统中设置的各类状态监测程序、自动诊断程序、系统控制程序等极大提高了机电设备的可操作性和运行的可靠性，有效保证了采煤作业的安全进行。

3.促进煤矿开采技术创新。

机电自动化技术的优势不仅体现在保证生产安全和提高生产效率方面，更为深远的影响是促进了整个煤矿产业的技术创新。自动化技术的不断推广应用促进了设备的创新改造和更新升级。为更好地服务于煤矿生产，其广泛的适用性也使自动化技术不断地加强了与其他运输开采技术的相互融合和相互促进，使得整个煤矿开采技术得到持续的革新，促进了煤矿企业的长远发展。因此，机电自动化技术在煤矿开采方面具有广阔的应用前景。

三、机电自动化技术在采煤作业中的实际应用

1.在电牵引采煤机中的应用。

机电自动化的应用使采煤机由液压牵引向电牵引的方式转变，使采煤机的结构更加简单，性能更加安全可靠，传动效率更高。电牵引采用了高集成化的电子元件和可编程控制器进行信息反馈和设备控制，实现了采煤机在运行状态监测、设备故障诊断以及数据显示和操作控制等方面的全自动化。运行状态监测主要包括对采煤机位置、电压、温度、牵引力等数据的实时监测，准确地描述了采煤的各项运行指标；自动化故障诊断显示可以对设备故障进行监测的同时，使其形成各种图形数据及时向生产调度传递；通过对采煤机工作参数进行调整设定，可以使采煤机始终处于恒功率、恒状态，保证了采煤机节能高效、安全稳定运行。

2.应用于井下传送带。

煤炭井下运输主要依靠带式运输机来完成，以此来实现相距较远的两工作点间的物料传送。传送带最重要的就是要保证其传送的安全稳定性，提高单位运输量，避免煤料散落、皮带打滑跑偏等。全自动化带式运输机通过CST软件实现了对运输机整个运转过程的自动化、智能化监控，有效降低了运输设备运行过程中的故障率和出错率，确保井下原煤运输不间断，运输力、速度恒定。

3.在液压支架中的应用。

液压支架是确保井下采煤作业安全的关键。随着机电自动化技术的应用，液压支架也采用了自动化电液控制。自动化电液控制利用计算机配合压力传感器对电液阀进行控制，减少了液压支架对巷道顶板的压力冲击，并实现了自动移架，提高了移架速度。液压支架不同位置的传感器，可以及时准确地将支架工作状态、环境以电信号的方式传递至计算机，然后再由计算机依据设定的工艺参数，向支架发送控制信号，以此实现对设备的自动化、智能化控制。

4.在矿井提升机中的应用。

矿井提升机主要负责将原煤和人员由井下运送至地面。提升机具有运行时间长、运行频率高、提升重量大、运行速度快、交替转换控制多的特点，再加上井下复杂的作业环境，这些都给提升机的安全稳定运行带来了不小的影响。自动化技术的应用有效保障了提升机的安全可靠运行。采用PLC控制使提升机的信号系统、控制系统、保护系统等都实现了数字化；采用软启动控制，确保了矿井提升机的平滑、无冲击启动；数字化的监测保护系统也实现了对提升机位置、速度、电流等参数的实时监测，并提供了故障主动断电、安全制动保护等预防保护措施，有效保证了提升机运行的安全性、稳定性。

四、结语

自动化技术的应用有效地保障了采煤机电设备的安全稳定运行，促进了采煤机电技术的革新。虽然在目前的实际应用中还存在着不少亟待解决的问题，但随着微电子技术、计算机信息技术的不断创新进步，未来采煤机电自动化技术也必将乘着这股“东风”实现更为广阔的发展和更为深入的应用。

参考文献：

[1]谭超.电牵引采煤机远程参数化控制关键技术研究[D].徐州：中国矿业大学，2009.

[2]姜新星，姜浩.电气自动化技术在煤炭工业中的应用[J].机电信息，2012，（21）.

[3]房付玉.电气自动化技术在煤矿生产中的应用[J].产业与科技论坛，2011，10（23）：242-243.

作者:张健 单位：冀中能源峰峰集团有限公司新屯矿