机电一体化在矿山机械中的应用

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摘 要：现代机械设备已不是一个单纯的机械产品,而是机电一体化的集成产品,机电一体化技术的发展对机械制造模式及机械产品产生深刻的影响,同时,机械制造模式及机械产品也对机电液一体化技术提出更高的要求,机电一体化技术的历史沿革及我国发展现状工程机械液压系统的特点就是输出的力矩和功率大,而这依赖于高压系统,随着大型、特大型工程机械和矿山机械的出现,继续向高压发展是液压系统发展的一个趋势.

关 键 词：机电一体化技术；煤矿；应用；发展趋势

中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：1671－7597（2012）0110129－01

0前言

机电一体化技术就是机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合运用的复合技术,是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术.机电一体化技术顺应了当今科学技术发展的规律,示了强大的生命力.由于煤炭生产是将数百、数千万吨煤炭从地层深处采掘、运送到地面,因此需采用大量的机电设备才能实现这一目标,而机电一体化煤矿产品则是实现高产高效的最好选择.机电一体化将机械与电子技术融为一体,使物流、能流、信息流融为一体.

1机电一体化在煤矿中的应用

在煤炭行业中,如西方国家发展了连续采煤机,采用一种介于房柱式和长壁式体系之间的一种短壁式的开采模式进行开采,该方法的特点是液压支架是不能自行的.随后发展了一种可移动的支架（1979年）,它是在锚杆钻机基础上改装而成.随后将长壁式回采工作面支撑掩护式支架架型移植到行走支架上,又发展了履带式的行走支架,目前国际上应用的履带行走支架均属此类产品.我国的煤炭行业随着长期的大规模的粗放开采,原始的开采方式已不再适合国家对能源的需求.特别是大量的矿井边角煤、残留煤、“三下”煤及大量被掠夺式开采破坏的煤炭资源的回收越来越紧迫.急需发展适合该类资源回收的采掘设备.

1.1矿井安全生产监测监控系统中的应用.矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一.我国监测监控技术应用较晚,20世纪80年代初,先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）,在部分煤矿中应用；在引进的同时,通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况,研制出KJ2,KJ4等系统并通过了鉴定.

20世纪90年代以来,我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统,如煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的KJ95系统等,它们的主要特点是：测控分站的智能化水平高；具有网络连接功能；系统软件采用了Windows操纵系统.同时,在“以风定产,先抽后采,监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下,划定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯凸起矿井必需装备矿井监测监控系统.自此,大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断掘起,为各煤矿提供了更多的选择机会,且促进了各厂家在市场竞争前提下不断优化产品质量和服务意识.经过多年的实践表明,安全监测监控系统为煤矿安全生产和治理发挥了十分重要的作用.对国产煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价,煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90、天地科技股份公司常州自动化分公司的KJ95、煤炭科学研究总院抚顺分院的KJF2000和北京瑞赛公司的KJ4,KJ2000等系统代表了我国煤矿监测监控系统的现有技术水平.

1.2矿井提升机中的应用.矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备,全数字化,交、直流提升机.特别是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一个整体,大大简化了机械结构,是典型的机电一体化设备,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体.全数字提升机高度可靠,具有可重复性故障寻址、完整的诊断举措措施和自诊断功能,以及简朴而快速的通讯功能；它采用总线方式,大大简化电气安装；硬件配置简朴,互相兼容,零备件少；可以利便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度.国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型.我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的核心部件ASCS是由双CPU构成的计算机系统.除此之外,我国还用SIMADYND和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机.提升机因为采用了计算机技术,其安全保护系统更为完善.该系统的主要特点是：采用两台计算机装置,每台都有自己独立的检测、传感装置和数据处理系统.这两台计算机同步工作,互相检测,互为备用,对提升行程实现直接检测和间接检测容器位置相结合的方式,两者进行比较、校正,实现行程自动控制.计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测,实现故障记忆,极大地提高了提升机的安全性能.

1.3井下带式输送机中的应用.大型综采设备的使用,极大地带了带式输送机的技术水平的发展,大功率、长间隔带式输送机的枢纽技术研究和新产品的研发也取得了很大的提高.如大倾角长间隔带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等,并对带式输送机的枢纽技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,成功的研制了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力耦合器和行星齿轮减速器,我国已自行生产制造了多种类型的带式输送机.

2煤矿机电一体化技术应用的发展趋

我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点.这些设备在煤炭生产中的广泛应用,不仅减轻了操作人员的劳动强度,而且极大地提高了煤矿的生产水平和能力,创造了巨大的经济效益和社会效益.但是,我国的煤矿机电一体化技术与发达国家相比,还有一定的差距,因此还有很多的工作需要继续研究,未来应该开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术,研究具有自主知识产权的核心装置；增加产品的通信功能,以适应综合自动化的需要；开发以微处理器和微机为基础的矿井设备工况和健康监测以及微处理器、计算机和专家系统的应用等；煤矿机器人仍然是煤矿机电一体化技术今后研究的重点之一.

3结束语

近年来,随着微电子技术、计算机技术、软件技术、传感器技术和自动化技术的飞快发展,信息流成为机电一体化的主要特色.其产品实现自动化、数字化、智能化,在性能和功能方面均实现了质的飞跃.

因此,机电一体化技术是企业信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础.机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础.