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摘要：機電一體化作為煤礦機電設備發(fā)展的必然趨勢，對于提升井下生產(chǎn)工作效率和安全性均有積極的推動意義。敘述了機電一體化技術(shù)的內(nèi)涵及展開相關(guān)研究的必要性，從多方面探討了機電一體化技術(shù)在井下機電設備中的具體應用。

關(guān)鍵詞：機電一體化；概述；必要性；應用分析

0引言

煤炭作為中國的傳統(tǒng)能源，有著悠久的開采歷史，因而中國中東部地區(qū)煤炭礦區(qū)多為老舊礦區(qū)，不僅工作環(huán)境相對艱苦，且礦區(qū)生產(chǎn)設備普遍老舊落后，使得礦區(qū)生產(chǎn)效率始終不高。特別是近年來伴隨中國現(xiàn)代化進程的不斷加速和市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，陳舊落后的煤炭生產(chǎn)設備更加難以滿足社會發(fā)展需求，自動化、智能化、電子化成為煤炭生產(chǎn)工藝發(fā)展的必然趨勢。其中，機電設備的一體化技術(shù)作為集自動控制、在線監(jiān)測、故障報警等眾多功能于一體的新型高效技術(shù)，對于提升煤礦生產(chǎn)的安全性和與工作效率有著積極推動作用。

1機電一體化技術(shù)概述

機電一體化技術(shù)是綜合機械、計算機、電子、信息等眾多學科技術(shù)融合而成的一門高新技術(shù)。借由傳統(tǒng)機械設備同現(xiàn)代電子、計算機、信息等技術(shù)的有機結(jié)合研制出具備良好智能的自動化機電設備系統(tǒng)，從而使原本需人為操作的各種設備功能通過電腦軟件即可實現(xiàn)遠程操控，并使設備操控的精準度及效率大幅提升。一般而言，一個完整的機電設備一體化技術(shù)應具備自我控制、遠程監(jiān)測、自我診斷、事故預警等功能，相較于傳統(tǒng)設備，其不僅操作更加便捷且適用范圍更加廣泛，設備運行的穩(wěn)定性及工作效率等也均獲得顯著提升，現(xiàn)階段其已在中國煤炭自動化生產(chǎn)、井下安全監(jiān)控、新型產(chǎn)品研發(fā)、設備更新?lián)Q代等多方面獲得廣泛應用，并取得了良好的經(jīng)濟效益與社會效益[1]。

2機電設備一體化對于煤礦生產(chǎn)的必要性分析

2.1能降低井下作業(yè)強度提升生產(chǎn)效率

在傳統(tǒng)煤炭回采中，由于其機電設備多依靠人工操作，自動化水平不足，加之設備體積與重量龐大、搬移困難，不僅導致機電能耗偏大且作業(yè)生產(chǎn)效率低下。而新型一體化機電設備則可通過計算機與微電子技術(shù)實現(xiàn)遠程自控控制，加之控制電路中大量集成電路與編程控制的應用，機電設備的體積與重量大幅減小，極大便利了井下各項作業(yè)的順利開展。目前，伴隨大量機電一體化采煤設備的普及應用，傳統(tǒng)粗放型生產(chǎn)模式已逐漸消失，不僅煤炭生產(chǎn)效率獲得極大提升，井下作業(yè)人員的工作強度也顯著降低[2]。

2.2能改良井下作業(yè)環(huán)境提升生產(chǎn)安全性

由于以往煤炭井下作業(yè)環(huán)境的惡劣性，使得作業(yè)人員總是在高溫、高濕、多粉塵環(huán)境中從事大體力勞動，時間一長不可避免會對井下作業(yè)人員身心健康造成不可挽回的負面影響，加之過去國家對煤炭生產(chǎn)監(jiān)督力度不足，由于設備老舊和作業(yè)不規(guī)范而導致的安全事故頻發(fā)，造成了不良社會影響。而機電設備一體化技術(shù)的應用，能讓井下巷道采掘、煤炭回采與運輸、安全監(jiān)控等多方面實現(xiàn)設備控制的自動化、遠程化和智能化，如此就可將工人從惡劣的工作環(huán)境與高強度的體力勞動中解放出來，改為使用遠程操控設備，并借助系統(tǒng)自帶的監(jiān)控、預警功能，實現(xiàn)對安全隱患的及時發(fā)現(xiàn)與排除，從而更好地保障生產(chǎn)安全。

2.3提升煤炭企業(yè)的經(jīng)濟效益與社會效益

通過對機電一體化設備的普及應用，煤炭生產(chǎn)企業(yè)不僅能大幅提升自身產(chǎn)量，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益，且由于生產(chǎn)安全系數(shù)的提高，安全事故的發(fā)生幾率也大幅降低，從而有助于為企業(yè)創(chuàng)造良好的社會形象，提升企業(yè)社會效益。

3機電一體化技術(shù)在井下設備中的應用

3.1機電一體化技術(shù)在進行運輸設備中的應用

機電一體化運輸機作為普及較為廣泛的一體化機電設備，在技術(shù)上主要通過液壓控制與機電控制相融合的CST（可控啟動傳輸裝置）可控軟啟裝置實施控制。CST裝置是專門針對井下的長距離皮帶運輸而設計，通過其不僅能實現(xiàn)對設備的靈活操控，并可對設備運行中的各類故障實施自我監(jiān)測，如對運輸機日常運行中常見的軸溫異常、皮帶倒轉(zhuǎn)與打滑、斷帶、跑偏等問題進行實時監(jiān)測、提前預警與自我保護。但鑒于當前部分關(guān)鍵技術(shù)如輸送帶傳輸過程動態(tài)分析等技術(shù)尚未實現(xiàn)突破，導致一體化輸送機在運輸長度及運量上受到一定制約，這也是今后仍需繼續(xù)研究的問題之一[3]。

3.2機電一體化技術(shù)在采煤設備中的應用

隨著機電一體化技術(shù)的應用發(fā)展，井下采煤機逐漸從傳統(tǒng)液壓控制轉(zhuǎn)變?yōu)槲C遠程控制，相較于以往的采煤設備，一體化采煤機不僅具備更加優(yōu)良的牽引性，能為移動中的采煤機提供穩(wěn)定可靠的牽引力，且采煤機下滑時可進行發(fā)電制動，停機時也具備良好的防滑制動，從而使其可應用于大傾角煤層開采中。同時作業(yè)中，牽引電機除自身磨損外基本不會出現(xiàn)其它意外而導致磨損，能極大提升設備使用周期。此外，機電一體化化采煤機還具備構(gòu)造簡潔、維護便利、反應靈敏、工作效率高等優(yōu)點，加之其電能轉(zhuǎn)換效率高達95%以上，明顯優(yōu)于以往液壓采煤機的70%，可見機電一體化技術(shù)在采煤機上有著顯著應用優(yōu)勢，為企業(yè)創(chuàng)造了良好經(jīng)濟效益。

3.3機電一體化技術(shù)在通風設備中的應用

將機電一體化技術(shù)運用到井下通風設備的控制管理上，在提升通風效率、保障井下安全的同時還能實現(xiàn)對能源消耗的改良控制。如，在井下通風機中綜合運用變頻啟動和PLC（可編程邏輯控制器）控制技術(shù)，便能實現(xiàn)對電能消耗的有效降低，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計調(diào)查顯示，井下通風設備引入PLC控制技術(shù)及變頻啟動技術(shù)后，通風耗電量降低幅度可達30%左右，與此同時生產(chǎn)回采效率也獲得顯著提升。通風系統(tǒng)中綜合運用了先進的網(wǎng)絡通訊手段和自動化測控變頻技術(shù)，能實現(xiàn)對整個通風系統(tǒng)的自動化尋優(yōu)操控，從而最大化降低能耗，解放勞動力，延長設備使用周期，從而為企業(yè)創(chuàng)造巨大經(jīng)濟效益。同時，該系統(tǒng)所具備的報警保護功能，還可實現(xiàn)對安全隱患的提前發(fā)現(xiàn)與及時處置，從而大幅提升安全系數(shù)。

3.4機電一體化技術(shù)在井下安全在線監(jiān)控上的應用

所謂在線監(jiān)控是指運用機電一體化技術(shù)對井下生產(chǎn)相關(guān)各類機械的動力裝置、液壓系統(tǒng)、傳動裝置、作業(yè)裝置、制動裝置等進行遠程實時在線監(jiān)控，同時對于設備運行時的異常狀態(tài)進行及時自動的預警提醒，并向有關(guān)技術(shù)人員提示故障發(fā)生區(qū)域。通過這一技術(shù)，不僅大幅減少了井下設備威脅人員的工作量，還能進一步有效提升設備運行效率，實現(xiàn)對維護成本的最大化節(jié)約。同時，該技術(shù)還可有效縮短設備檢修與維護實踐，延長設備運行壽命[4-5]。

4結(jié)語

機電設備的一體化技術(shù)雖發(fā)展時間尚短，但其巨大的發(fā)展?jié)摿?，使其具備了廣闊的發(fā)展空間。在可見的未來，伴隨現(xiàn)代計算機及信息技術(shù)不斷發(fā)展，先進的機電設備一體化技術(shù)在煤礦中的應用必將越發(fā)廣泛，不僅會進一步促進煤炭生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)革新，提升井下生產(chǎn)作業(yè)的安全、高效開展，也將必然成為煤炭產(chǎn)業(yè)長久可持續(xù)發(fā)展的必要保障。

參考文獻：

［1］葛玉生.煤礦生產(chǎn)中的機電一體化技術(shù)［J］.機械管理開發(fā)，2015(2)：84-86.

［2］劉志軍.機電一體化條件下的煤礦設備管理策略［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2014(9)：61.

［3］曹娟.基于GIS煤礦機電設備管理系統(tǒng)研究［D］.西安：西安科技大學，2014.

［4］張艷波.機電一體化在煤礦機電設備中的應用［J］.黑龍江科技信息，2013(32)：5.

［5］邢桂霞.機電一體化在煤礦機電設備中的應用研究［J］.機電信息，2013(15)：175.

作者：白海軍 單位：同煤集團大斗溝礦機安隊