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煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的重要性論文
由于煤炭資源開采的特殊性，需要與煤炭資源開采條件配套的機(jī)電設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)成功應(yīng)用。且目前研發(fā)出的機(jī)電一體化掘進(jìn)、采煤機(jī)械產(chǎn)品多適用于大、中型煤礦，而對(duì)于小型煤礦的特點(diǎn)，仍存在一定的難點(diǎn)，需配套的移動(dòng)靈活、體積尺寸小、科遠(yuǎn)程操控的采掘機(jī)械設(shè)備，因此，需針對(duì)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)目前的發(fā)展趨勢(shì)及在小型煤礦的應(yīng)用進(jìn)一步的研究。
1煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的重要性
隨著煤礦機(jī)電設(shè)備信息技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)趨向于數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化發(fā)展。煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代化煤礦企業(yè)有著十分重要的意義。
1.1提高生產(chǎn)效率
煤礦機(jī)電一體化技術(shù)包括電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)和液壓技術(shù)，有效的將其結(jié)合在一起。煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化的提升，不但減小了煤礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還提高了煤炭的生產(chǎn)效率。機(jī)電一體化技術(shù)以微型計(jì)算機(jī)將各機(jī)電設(shè)備結(jié)合在一起，有效提高了煤礦各設(shè)備的工作效率以及設(shè)備的可操作性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性。當(dāng)煤礦某一機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可以第一時(shí)間由計(jì)算機(jī)自動(dòng)報(bào)警，縮短檢修時(shí)間，提高設(shè)備維修效率，提高設(shè)備生產(chǎn)效率。
1.2提高生產(chǎn)安全性
我國煤礦開采系統(tǒng)大多較為復(fù)雜，需要掘進(jìn)多個(gè)采準(zhǔn)巷道，且作業(yè)空間較為狹小，光線較差，粉塵較多，對(duì)煤礦工作人員的健康有所損害。煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用可以有效的提高機(jī)電設(shè)備的工作效率，大大減輕工人的作業(yè)強(qiáng)度，增強(qiáng)了生產(chǎn)安全性。
1.3提高經(jīng)濟(jì)性
煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，提高了煤礦生產(chǎn)效率與安全性，有效的改善了工作人員工作環(huán)境，進(jìn)一步提高了煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。并有效的檢測(cè)煤礦各機(jī)電設(shè)備的工作狀況，可以及時(shí)進(jìn)行有效的處理。
2基于機(jī)電一體化技術(shù)的采煤機(jī)遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
相比較大型煤礦而言，小型煤礦目前存在的設(shè)備發(fā)展落后問題更為突出，本文針對(duì)我國小型煤礦開采設(shè)備自動(dòng)化與機(jī)械化程度較低的情況，設(shè)計(jì)了一種基于機(jī)電一體化技術(shù)的采煤機(jī)遙控系統(tǒng)，使其適用于小型礦井，具有移動(dòng)靈活、體積小、可遠(yuǎn)程操控等特點(diǎn)。
2.1采煤機(jī)系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)
由于機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦機(jī)電設(shè)備也趨向于自動(dòng)化、數(shù)字化。針對(duì)小型煤礦特點(diǎn)，基于機(jī)電一體化技術(shù)建立了小型煤礦采煤機(jī)遙控系統(tǒng)總體框架，如圖1所示，系統(tǒng)框架由無線遙控采煤裝置、井下無線傳輸網(wǎng)絡(luò)以及地面監(jiān)控操作中心三部分構(gòu)成。
2.2采煤機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
采煤機(jī)設(shè)計(jì)要充分考慮可以靈活移動(dòng)、體積小巧緊湊的特點(diǎn)，較大程度上適合小型煤礦工作面狹小、地形環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)。根據(jù)采煤機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，采煤機(jī)設(shè)計(jì)方案如圖2所示，主要包括采扒部分、行走移架部分、煤炭輸送部分以及其他配套設(shè)施部分。采扒部分將煤炭從工作面煤壁上割離下來，然后扒送至收集裝置，再由煤炭輸送裝置部分將煤炭輸送至輸送帶運(yùn)出工作面。底盤行走部分充分吸取了挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，包括履帶、驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪等。除此之外，采煤機(jī)的控制系統(tǒng)安裝在采煤機(jī)駕駛室內(nèi)，包括多種通信裝置和傳感器，以便于實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)遙控系統(tǒng)的操作。
2.3采煤機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
遙控采煤機(jī)液壓系統(tǒng)部分包括有液壓泵、電液比例控制閥、郵箱、液壓行走馬達(dá)及油管等。煤安防爆電機(jī)提供總動(dòng)力源，然后通過液壓柱塞泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，從而為各部分提供動(dòng)力。采煤機(jī)遙控系統(tǒng)中主要通過電液比例控制閥實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的遠(yuǎn)程操作，電液比例控制閥通過對(duì)各個(gè)油路的開閉以及閥路的開度進(jìn)行控制，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以滿足采煤機(jī)在工作過程中各種機(jī)械動(dòng)作的完成。
2.4采煤機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)作為整個(gè)采煤機(jī)遙控系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，包括執(zhí)行控制中心發(fā)送的指令、接收各部分傳感器傳回的數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)處理圖像信息等。因此，一套可靠安全的采煤機(jī)控制系統(tǒng)顯的尤為重要。采煤機(jī)遙控控制系統(tǒng)中選擇采用型號(hào)為TMS320DM6446的DSP+ARM雙核芯片微型處理器控制系統(tǒng)的主要控制器，驚醒采煤機(jī)工作狀態(tài)時(shí)傳感器信息的采集與處理，以及進(jìn)一步的運(yùn)算。同時(shí)，采煤機(jī)上需要配備多種功能的傳感器，進(jìn)行瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)、圖像采集、溫度檢測(cè)等。除此之外，采煤機(jī)采用EPEC控制單元對(duì)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
2.5采煤機(jī)通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)
通訊系統(tǒng)是聯(lián)系井下采煤機(jī)和井上監(jiān)控中心的重要信息交換渠道。充分考慮井下的地形環(huán)境復(fù)雜性，本設(shè)計(jì)采煤機(jī)通信系統(tǒng)采用基于ZigBee技術(shù)的無線通訊單元，該技術(shù)具有通訊可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)，能夠較好的滿足井下通訊要求。采煤機(jī)遙控系統(tǒng)隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，機(jī)電一體化技術(shù)不僅應(yīng)用于煤礦采煤系統(tǒng)中，也可應(yīng)用于煤礦各部分生產(chǎn)系統(tǒng)，大力發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)，是煤礦實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)的重要途徑。
3煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
現(xiàn)階段，我國的煤礦機(jī)電一體化技術(shù)雖然一直在發(fā)展進(jìn)步，但比較于發(fā)達(dá)國家，仍有一些差距。為此，需針對(duì)煤礦機(jī)電一體化的配套設(shè)備進(jìn)一步研究，加強(qiáng)機(jī)電一體化中各設(shè)備之間的信息聯(lián)系，確實(shí)的保證煤礦安全開采。
3.1標(biāo)準(zhǔn)化管理
首先需制定一套高質(zhì)量、高效率的標(biāo)準(zhǔn)化管理制度，指定技術(shù)人員針對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備定時(shí)檢查、保養(yǎng)和維修，有效杜絕故障的發(fā)生。技術(shù)人員必須學(xué)習(xí)并了解機(jī)電設(shè)備的安裝方法及操作說明。一旦機(jī)電一體化技術(shù)中出現(xiàn)異常故障，掌握系統(tǒng)中機(jī)電設(shè)備的具體工作原理，可以在第一時(shí)間內(nèi)找出故障點(diǎn)，及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行檢修。
3.2智能控制
由于煤礦井下開采環(huán)境較為惡劣，采掘活動(dòng)不安全性較高，許多不確定的地質(zhì)因素可能會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)的作業(yè)方式較為危險(xiǎn)。因此，需大力研究并發(fā)展智能控制，結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)保證煤礦綜合生產(chǎn)系統(tǒng)的安全開采。
3.3電力電子學(xué)及電氣傳動(dòng)自動(dòng)化的發(fā)展
隨著近幾年研究學(xué)者對(duì)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的不斷研究，在煤礦機(jī)電直流調(diào)速和交流調(diào)速系統(tǒng)取得了豐碩的成果，使得電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)達(dá)到了先進(jìn)水平，提高了煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化水平。
4煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品在西山煤電西銘礦的應(yīng)用
近年來西銘礦投入大量資金，采用機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品對(duì)礦井設(shè)施進(jìn)行了更新，不僅提高了安全系數(shù)，且降低了能耗，增加了經(jīng)濟(jì)效益。（1）綜采液壓支架：2016年6月針對(duì)西銘礦3211殘采工作面，引入了ZF400/16/28基本液壓支架116臺(tái)，ZFG4800/18/30綜采放頂煤支架7臺(tái)，大大提高了殘煤工作面回采率。（2）自耦減壓控制柜：針對(duì)礦井設(shè)備陳舊問題，2017年1月引入JJ2B自耦減壓控制柜以及BD正交性對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)3臺(tái)，大大提高了井下通風(fēng)效率及保證了通風(fēng)安全，體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品的先進(jìn)性。（3）其他：礦井還針對(duì)各系統(tǒng)更新了部分裝置。如QBZ-1200/1140智能防爆組合開關(guān)、BJGWD溫度傳感器、ZDC30/30斜巷擋車裝置等。
5結(jié)語
煤礦機(jī)電設(shè)備一體化技術(shù)由先進(jìn)的機(jī)電設(shè)備與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)合而成，機(jī)電一體化技術(shù)成功應(yīng)用于煤礦綜合生產(chǎn)系統(tǒng)，本文設(shè)計(jì)的采煤機(jī)遙控系統(tǒng)不但提高了煤炭資源生產(chǎn)效率，而且降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提升了煤炭生產(chǎn)安全性，提高了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，應(yīng)大力推廣煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦的應(yīng)用，積極推動(dòng)企業(yè)的健康發(fā)展。
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