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机电一体化技术在煤矿的应用

摘要:机电一体化技术是矿山企业信息化、综合化、自动化的基础,也是企业的重要支撑技术,在科学技术飞速发展的今天,技术间的交互融合更加广泛,机电一体化技术的应用前景也更加光明。随着它在煤矿采掘、运输、装卸过程中的应用和推广,进一步推动了我国煤矿生产技术的向前发展,为实现更加高效、安全、洁净、优化的煤矿生产体系打下了厚实的基础。

关键词:机电一体化;煤矿;技术:应用

机电一体化技术是将机械、电子、信息、自动控制等多重技术综合在一起的复合技术,它将微电子技术引入机械工程,使之相互渗透,形成了如今的容多项技术为一体的新型的综合应用。煤矿企业机械劳动强度大,采掘、运输周期频繁,对机械设备的自动化、智能化应用要求很高,采用机电一体化技术,能够满足煤矿企业规模化、技术化的发展要求,提高生产水平,减少人力消耗,实现目标生产,顺应了科技发展的潮流,提升了煤矿企业的经济效益,具有强大的生命力。

1我国煤炭行业机电一体化技术的发展

我国从20世纪70年代初开始自行研制第一套综合机械化采煤工作面,将计算机技术、控制技术、通信技术与机械生产相融合,为机电一体化的发展奠定了技术基础;而大规模、超大规模集成电路和微型计算机的使用,为机电一体化的发展提供了物质基础;随着20世纪80年代后期,机械化采煤的空前发展,更进一步推动了煤矿机电一体化技术的应用,采煤机开始由液压牵引转向电力传动;20世纪90年代中后期,大功率电牵引采煤机开始出现,微机监控技术的应用,使机电一体化技术向智能化方向迈进,同时,光学、通信技术和微细加工技术也逐步开始应用,出现了光机电一体化和微机电一体化的分支;步入21世纪,我国煤矿企业机电一体化技术的应用和研究有了更进一步的发展,取得了惊人的成绩:实现了煤矿安全生产控制、大型固定设备实施后备保护等,我国自制的煤矿机电一体化设备都实现了职能化、信息化的功能,并且具有体积小、易操作、性能稳定、维护方便的优点。

2机电一体化技术在煤炭行业的应用

2.1机电一体化技术在提升机中的应用

当前,我国煤矿井下使用的全数字化交直流提升机是机电一体化、自动化技术水平最高的设备,特别是内装式提升机,它将滚筒和驱动装置合为一体,机械结构更加简略,各项技术应用更加顺畅,充分实现了机械、电子、计算机、自动控制的综合。全数字化提升机采用总线方式,电器安装更简化,更安全可靠,硬件配置合理,非常兼容,核心部分使用双CPU计算机系统,性能更先进,操作更简便,是我国具有自主知识产权的全数字化提升机。我国还应用新技术研制出第一台交流变频供电的交流提升机,其最大装机容量达到5000kW,主、副井提升机完全实现自动化控制,不用再专门配置绞车司机。

2.2机电一体化技术在采煤机中的应用

1991年,我国与波兰玛克公司联手,成功研制出第一台采用交流变频技术的调速型薄煤层强力爬底板电牵引采煤机,在20多年的技术改进和开发中,我国电牵引采煤机有了很大的发展,技术更加成熟,对煤矿企业的生产发展起到了积极的推动作用。电牵引采煤机有效地采用机电一体化技术,与传统的液压牵引相比,具有更多便利的优点:①电牵引采煤机不仅可以提供采煤机前进时动力,使其能够克服阻力前行,在采煤机下滑时还可以产生发电制动,反馈给电网电能;②电牵引采煤机即使在40~50°倾角上也无需安装其它防滑设施,电动机轴端装有防止下滑的安全制动器,可以随时使电机停止,其制动力矩的设计可达电动机额定转矩的1.6~2.0倍,非常有效地控制住采煤机;③具有运行可靠,使用寿命更长的优势。电牵引采煤机使用过程中除了会磨损电动机的电刷和整流子之外,其它元件并无损伤,工作更可靠,故障率大大减少,使维护、保养的成本进一步降低。④电牵引采煤机反应灵敏,具有良好的动态特性,电控系统可以随时调整控制参数,避免采煤机超载运行;⑤电牵引采煤机设计传动结构简单,尺寸小,重量轻,效率高;电能转化为机械能只需一次,能量效率高达99%,传统的液压式采煤机功效只有65~70%。

3机电一体化技术在带式输送机中的应用

我国煤矿井下原煤输送系统一直采用带式输送机,它具有实现长距离连续稳定输送、输送量大且安全可靠,效率高,易实现自动化等优点,是煤炭企业的主要运输设备,近年来成为机电一体化技术的重点研究对象。我国现在采用的机、电、液一体化的CST可控软驱动技术装置,是专门为平滑起动运输设计的,适用于大惯性载荷,如:煤炭、矿石等,长距离皮带运输驱动装置。一条皮带运输机由一台或几台CST驱动控制,一般为3点驱动。我国带式输送机的动态分析技术、在线监控技术和起动延迟技术在联合应用上还欠融合,技术还有欠缺,因此,限制了输送机的单机长度和运量,目前还存在监控功能少、可靠性低、灵敏度差等直接问题,需要在实践中不断研讨、提高。

4其它应用

4.1机电一体化技术在供电系统上的应用

煤炭企业是用电大户,用电需求上需要供电质量稳定、可靠,能满足大功率设备的操作,节能型产品被广泛应用。如:高低压开关柜普遍采用了微机保护,通过联网操作,实现了远程遥控、遥测、遥信等多项控制功能;高压开关柜使用真空开关,维护简易;同时,使用集中补偿和就地补偿相结合的技术,减少了系统内的无功电流和功率损耗,大大提高了使用寿命。

4.2机电一体化技术在节能降耗上的应用

机电一体化技术在煤矿开采上的应用使煤矿企业进入了全新的电子控制时代。高频电力电子传动控制、大功率电力电子器件的使用,将井下的各种电力设备重量减轻、体积减少,具有划时代的意义。在中小功率的机电设备中使用交流电机调速传动技术,设备的系统响应和控制精度都明显提高,增强了设备的可靠性和灵活性,起到了节能降耗的作用。

5结束语

随着我国煤炭系统“十二五”攻关任务的实施,机电一体化技术应进一步得到发展和提高,促进井下生产的可靠性和安全性,确保设备自动化控制技术的提高,逐步实现采矿的应用和控制,将井下生产的采煤、掘进、运输和支护等过程的设备机电一体化,通过对各项指标参数的控制、检测和反馈,达到集中化管理和调配的最终目的。相信随着科学技术的应用和发展,机电一体化技术在煤矿行业会有更广泛的实施空间。

参考文献

[1]吴永明.浅谈机电一体化技术在煤矿行业的应用[J].科技促进发展,2010,S1:134,103,131,141.

[2]郭敬林.浅谈机电一体化技术在煤矿的应用[J].山东煤炭科技,2012,2:39-40.

[3]余建文.浅谈机电一体化在煤矿中的有效应用[J].科技创业家,2012,14:122.

作者:林光宗 蒋银兰 单位:宝鸡秦源煤业有限公司


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