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淺析機電一體化技術(shù)在煤礦的應(yīng)用

2010-06-09 14:40  工程管理網(wǎng)  【  【打印】【我要糾錯】

  摘要:近年來,我國各行各業(yè)競相發(fā)展,依靠機電一體化技術(shù),大幅度地提高產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性,提高制造水平,增加產(chǎn)品的應(yīng)變能力,提高勞動生產(chǎn)率,節(jié)約大量能源和材料消耗。煤炭系統(tǒng)也在利用機電一體化技術(shù)改造舊設(shè)備和開發(fā)新產(chǎn)品方面做了大量的工作,取得一定的成效。它已使人們清楚地認識到,機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展,是實現(xiàn)高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要途徑。本文對機電一體化技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用進行闡述,并對其發(fā)展趨勢進行分析。

  關(guān)鍵詞:機電一體化技術(shù);煤礦;應(yīng)用;發(fā)展趨勢

  1、概述

  機電一體化技術(shù)就是機械、計算機、信息處理和自動控制技術(shù)綜合運用的復(fù)合技術(shù),是微電子技術(shù)向傳統(tǒng)機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、計算機技術(shù)、信息技術(shù)等為一體的新興綜合技術(shù)。機電一體化技術(shù)順應(yīng)了當今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律,顯示了強大的生命力。由于煤炭生產(chǎn)是將數(shù)百、數(shù)千萬噸煤炭從地層深處采掘、運送到地面,因此需采用大量的機電設(shè)備才能實現(xiàn)這一目標,而機電一體化煤礦產(chǎn)品則是實現(xiàn)高產(chǎn)高效的最好選擇。機電一體化將機械與電子技術(shù)融為一體,使物流、能流、信息流融為一體。

  2、機電一體化技術(shù)在煤礦中的主要應(yīng)用

  2.1 機電一體化技術(shù)在提升機中的應(yīng)用

  礦井提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設(shè)備,全數(shù)字化交直流提升機。尤其是內(nèi)裝式提升機,從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動合為一體,機械結(jié)構(gòu)大大簡化,充分體現(xiàn)了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。而全數(shù)字化提升機高度可靠,采用總線方式,大大簡化了電器安裝,此外,硬件配置簡單,互相兼容。“九五”期間,國產(chǎn)數(shù)字化直流提升機已成為煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化提升機,其核心部分ASCS是由雙CPU構(gòu)成的計算機系統(tǒng),其性能先進、操作簡便、準確可靠。此外,我國還應(yīng)用SIMADYND和S7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機。目前,最大裝機容量已達到5000kW,主、副井提升機可做到全自動化,不需要專門的絞車司機。

  2.2 機電一體化技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用

  電牽引采煤機是機電一體化技術(shù)在采煤機的一個典型應(yīng)用。與液壓牽引相比,它具有一下特點:

 、倭己玫臓恳匦裕嚎梢栽诓擅簷C前進時提供牽引力,使其克服阻力移動,也可以在采煤機下滑時進行發(fā)電制動,向電網(wǎng)反饋電能。

 、诳捎糜诖髢A角煤層:牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器,因為它的設(shè)計制動力矩為電動機額定轉(zhuǎn)矩的1.6~2.0倍,所以電牽引采煤機可用在40°~50°傾角的煤層,而不需要其它防滑裝置。

 、圻\行可靠,使用壽命長,電牽引和液壓牽引不同,前者除電動機的電刷和整流子有磨a損外,其它元件均無磨損,因此工作可靠,故障少,壽命長,維修工作量小。

 、芊磻(yīng)靈敏,動態(tài)特性好:電控系統(tǒng)能及時調(diào)整各種參數(shù),防止采煤機超載運行。

 、萁Y(jié)構(gòu)簡單、效率高:電牽引采煤機機械傳動結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕,電能轉(zhuǎn)換為機械能只做一次轉(zhuǎn)換,效率可達99%,而液壓采煤機的效率只有65%~70%左右。

  1991年煤炭總院上海分院與波蘭瑪克公司合作,研制成功我國第一臺采用交流變頻調(diào)速MG344-PWD型薄煤層強力爬底板電牽引采煤機以來,我國的電牽引采煤機有了較快的發(fā)展。國內(nèi)上海天地公司、太原礦山機械廠、西安煤機廠、雞西煤機廠等都生產(chǎn)交流變頻和直流電牽引采煤機,而且得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過近20年的研制開發(fā),我國的電牽引采煤機一逐步走向成熟,為煤礦生產(chǎn)技術(shù)的進步起到了積極的推動作用。

  2.3 機電一體化技術(shù)在帶式輸送機中的應(yīng)用

  帶式輸送機由于長距離連續(xù)輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現(xiàn)自動化等特點,已成為我國煤礦井下原煤輸送系統(tǒng)的主要運輸設(shè)備。因此,成為近幾年來機電一體化技術(shù)的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置。它是一種專門為平滑起動運送大慣性載荷,如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設(shè)計的軟驅(qū)動裝置。一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅(qū)動。由于尚未解決動態(tài)分析和在線監(jiān)控技術(shù)以及啟動延遲技術(shù),我國帶式輸送機的中間驅(qū)動點不能不知過多,一般為3點驅(qū)動,這樣就限制了輸送機的單機長度和運量。而且,輸送機的監(jiān)控設(shè)備功能少、可靠性較差、靈敏度和壽命都較低,和發(fā)達國家相比存在顯著的差距。

  2.4 其他煤礦機電一體化裝置

  液壓支架則向電液控制方向發(fā)展,將計算機技術(shù)與液壓控制有機結(jié)合,實現(xiàn)定壓雙向鄰架或成組自動移架,避免對頂板和支架產(chǎn)生沖擊載荷。我國神華集團大柳塔礦采用從德國和美國引進的電液控制的支架,移架速度為6~8s/架,最快的移架速度達3s/架。電液控制裝置還可檢測支架的工作狀態(tài)。

  煤礦供電的特點是供電要可靠,質(zhì)量要高,能滿足大功率設(shè)備的要求。因此應(yīng)該推廣節(jié)能型產(chǎn)品。高壓開關(guān)柜采用維護量小,使用壽命長的真空開關(guān)。采用集中補償和就地補償相結(jié)合的辦法提高功率因數(shù),減少供電系統(tǒng)無功電流,減少無功功率損耗。目前高、低開關(guān)柜普遍采用了“微機保護”,具備網(wǎng)絡(luò)功能,可以實現(xiàn)遠程遙控、遙測、遙信和遙調(diào)。

  3、煤礦機電一體化技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢

  我國自造的煤礦機電一體化設(shè)備都具有智能化、程序化、信息化的特點,以及設(shè)備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優(yōu)點。這些設(shè)備在煤炭生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用,不僅減輕了操作人員的勞動強度,而且極大地提高了煤礦的生產(chǎn)水平和能力,創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。但是,我國的煤礦機電一體化技術(shù)與發(fā)達國家相比,還有一定的差距,因此還有很多的工作需要繼續(xù)研究,其未來的發(fā)展趨勢是:

 、匍_發(fā)有自主知識產(chǎn)權(quán)的以煤礦開采技術(shù)及配套裝備為主導(dǎo)的核心技術(shù),研究具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心裝置;

 、谠黾赢a(chǎn)品的通信功能,以適應(yīng)綜合自動化的需要;

 、坶_發(fā)以微處理器和微機為基礎(chǔ)的礦井設(shè)備工況和健康監(jiān)測以及微處理器、計算機和專家系統(tǒng)的應(yīng)用等;

  ④煤礦機器人仍然是煤礦機電一體化技術(shù)今后研究的重點之一。

  4、結(jié)束語

  近年來,隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動化技術(shù)的飛快發(fā)展,信息流成為機電一體化的主要特色。其產(chǎn)品實現(xiàn)自動化、數(shù)字化、智能化,在性能和功能方面均實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。因此,機電一體化技術(shù)是企業(yè)信息化的重要支撐技術(shù),是礦山綜合自動化的基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)在煤礦采、掘、運裝備的應(yīng)用和推廣,極大地提升了我國煤礦生產(chǎn)的綜合實力,為實現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實的基礎(chǔ)。

  參考文獻:

  [1]機電一體化實用手冊[M]。北京:科學(xué)出版社。2007

  [2]譚得健,徐希康。自動化技術(shù)、信息技術(shù)在我國煤礦企業(yè)的應(yīng)用[J]。工況自動化。2003

  [3]程煒。無人化是煤炭信息化的主要目標[N]。中國電子報。2008.(10)。

  [4]張念超。我國煤礦機電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀淺析[J]。學(xué)術(shù)探討。2008.(8)

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