自动化技术在煤矿机电设备中的应用

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摘要：自动化技术在煤矿机电设备中的应用体现出不可比拟的优势，在微处理技术、PLC控制技术、信息处理技术和传感技术的发展下，煤矿中的升级、挖掘设备、监控设备都引入了自动化技术和手段，实现无人条件下的信息传输处理、自动检测和故障判断，极大地推进了煤矿生产的高效和安全，本文旨在通过研究分析，为研究者提供借鉴。

关键词：自动化技术；煤矿；机电设备

煤矿生产产能的提高离不开机电设备及其的自动化应用，要充分合理地引入先进的自动化技术和手段，如PLC、GIS、光纤传感技术等，将其应用于煤矿机电设备之中，包括矿用皮带机电气控制系统、安全状态监测系统、机电设备管理系统等，较好地提升煤矿机电设备管理水平，提高煤矿机电设备的利用率。

1煤矿机电设备的自动化技术概述

（1）电子信息技术。可以在煤矿机电设备中采用电子信息技术，如电力电子技术、微电子技术，体现电子器件的高灵敏性和快速反应特点，提高煤矿机电设备的便捷操作水平。以煤矿生产的大功率设备为例，可以在掘进机、提升机、开采运输设备、排水及通风设备中采用微电子技术，实现相关信息的实时采集、检测、传输和处理，有效控制大功率设备的生产运行过程。（2）机电一体化技术。随着煤矿机电设备的智能化、柔性化发展趋势，要在煤矿机电设备中引入机电一体化技术，实时监控煤矿机电设备运行状态，及时发现设备故障，进行自动化的故障报警和处理，提高煤矿机电设备的运行效率。（3）控制技术。可以将计算机网络技术和控制技术引入到煤矿机电设备之中，实现煤矿机电设备中的驱动装置、控制装置、生产器械的自动化控制，满足煤矿机电设备的应用需求。

2煤矿机电设备自动化技术应用存在的问题剖析

（1）缺乏完善的管理制度。由于煤矿机电设备自动化技术应用相对复杂，因而要以完善的管理制度为保障。然而当前的煤矿机电设备自动化应用缺乏完善的管理制度和体系，仍旧沿袭原有的设备管理机制和模式，导致机电设备自动化技术的应用价值无法充分体现。（2）缺乏合理全面的煤矿生产设备工程设计。在自动化技术应用于煤矿机电设备的过程中，缺乏对自动化技术应用的全面工程设计，对于煤矿机电设备安装、费用预估、采矿进度的设计不足，无法充分发挥自动化技术的优势功能和特点，增大了煤矿开采的安全隐患。（3）煤矿机电设备安装技术及操作不够规范。部分生产作业人员没有全面掌握煤矿机电设备的安装技术和操作规程，在安装实践中存在错误或疏漏，增大了煤矿机电设备生产作业的安全隐患，降低了煤矿自动化机电设备的开采效率。

3自动化技术在煤矿机电设备中的应用探索

3.1PLC自动化技术在煤矿皮带机电控制系统中的应用

煤矿皮带机电气控制系统主要是实现对皮带机的自动控制和操作，可以将先进的PLC自动化技术应用于皮带机电气控制系统之中，提高皮带机的自动化程度，采用以PLC为核心的可编程电控装置、调速型液力偶合器和行星齿轮减速器等，实现皮带机的软起动和制动控制，远程监测和控制各个皮带机的各个参数，在多级驱动、输送机变向运行及功率平衡的技术支持下，延长皮带机的单机输送长度，并在变频器技术的应用下，实现电机的稳定、节能、快速启动和调速，实现井下皮带机电气自动化控制。系统采用的传感器主要包括有：（1）速度传感器。重点监测皮带机皮带的速度，监测并获悉皮带打滑、超速等问题。（2）跑偏传感器。主要实现对皮带机皮带的跑偏状况的实时快速监测，一旦出现跑偏信号，则要切断电源，实现对皮带机的跑偏保护。（3）烟雾传感器。重点监测皮带机运输煤矿过程中因摩擦而出现燃烧或过热的现象，主要是针对矿井下的恶劣环境而设计的。（4）温度传感器。主要实现对皮带的保护，避免皮带机运输煤矿过程中因温度过高而引发皮带起火或煤炭燃烧的现象。（5）堆煤传感器。主要针对皮带上出现过多的煤堆积的现象，避免皮带的损坏。（6）纵撕传感器。主要监测皮带机的弯曲程度，由此判定皮带运行过程中的撕裂故障。（7）语音传感器。主要进行语音提示和语音故障报警，体现控制系统的人性化设计。（8）拉线传感器。主要是通过急停开关进行控制，实现对矿用带式输送机的紧急停车信号检测和综合保护。具体应用功能包括有：（1）动态显示。可以利用PLC自动化皮带机控制系统进行动态显示，通过良好的人机控制界面，显示带速、轴温、打滑、跑偏、纵撕、堆煤、烟雾等运行环境参数，及时发现故障信号并提示预警。（2）连锁功能。可以采用集控、手动、检修、就地、闭锁等不同控制方式，进行电机的顺序启动和反顺序停止，通过软启动和软停车的方法，实现大功率运输机系统的重载启动和低加速度平稳启动，提高多级皮带机的运行效率。（3）故障保护。自动化系统能够及时监测和发现皮带机系统的打滑、堆煤、超速等故障，自动控制皮带机停车，对于超温、烟雾故障时自动启动洒水装置。

3.2光纤传感技术在煤矿机电设备安全状态监测系统的应用

由于煤矿机电设备运行故障会引发燃烧及次生灾害，为此，要加强煤矿重大灾害的监测和预警，可以引入光纤传感技术，集中实时采集煤矿机电设备的安全状态参数，如振动、温度等，从而较好地提高煤矿机电设备信息融合和状态监测水平。具体来说，主要有以下三种光纤传感技术：（1）基于光纤光栅的物理量监测技术。可以利用该技术制作煤矿上使用的光纤温度传感器，并与其他机械结构相结合进行使用，如：位移传感器、氢气传感器、湿度传感器等，更好地适应煤矿环境的要求。（2）基于拉曼散射的分布式温度监测技术。可以利用煤矿光纤分布式测温系统，检测煤矿采空区内部的温度、距离，准确判定采空区“三带”的分布及采空区顶板垮落砸断测温光缆的位置，并进行皮带机、电缆的温度异常监测和定位排查。（3）基于可调谐激光光谱吸收的气体监测技术。利用该技术制作煤矿用的光吸收类气体传感器，利用激光二极管的波长扫描和电流调谐特性，进行气体的测量，为应急救援提供数据支撑。基于光纤传感技术的煤矿机电设备安全生产监测系统可以监测设备运行状态，主要包括有：（1）主井提升机状态监测。包括驱动电机、变速箱、导向轮、滚动轴承振动和温度的监测，液压站温度及压力的监测，润滑泵的压力监测，高压开关柜电缆接头温度监测，变压器绕组的温度监测，噪声监测。（2）压风机状态监测。空气压缩机温度及振动监测，电机温度及振动监测，压缩机管道的压力监测。（3）中央泵房水泵状态监测。重点监测水泵及电机轴承的温度及振动，水泵压力及水位等状态。（4）一采主皮状态监测。监测皮带机机头、给煤机、机尾的温度及振动，水箱及冷水塔的水压及水位，油泵油压参数等。并对一采主皮、一采三号皮实施分布式温度在线监测。

3.3自动化技术在煤矿挖掘设备中的应用

由于煤矿井下作业极其复杂和恶劣，因而煤矿开采作业必须要采用各种大型采掘设备，实现煤矿的自动化、综合化开采作业，可以引入电牵引采煤机设备，利用其良好的牵引性能和特点，在自动化控制系统的作用下，由电牵引采煤机提供较大的牵引力，利用自动化控制系统发电制动，有效牵引住下滑的制动器，适用于40°～50°的倾斜煤层，能够有效地提高煤矿开采率。

3.4基于GIS的煤矿机电设备精细化管理系统的应用

面对日趋网络化、数字化、信息化、自动化的管理趋势，煤矿机电设备管理和维护也引入了Jsp技术、GIS地图开发工具，设计和应用基于GIS的煤矿机电设备精细化管理系统，优化了煤矿机电设备的管理模式，采用GIS地图管理模式，实现了煤矿机电设备计划采购、入库、领用、出库、点检、回收、报废的全过程管理，实现了煤矿机电设备维检办公自动化。

4结语

综上所述，自动化技术为煤矿机电设备带来极大的便利，有效提高煤矿机电设备应用效率，实现煤矿自动化开采、挖掘作业，进行煤矿作业过程的实时自动化监测和控制，较好地规避煤矿作业生产过程中的安全隐患，实现煤矿安全高效的生产。

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作者:胡振南 单位:兖矿东华重工有限公司