周中強

（中煤科工集團重慶研究院有限公司， 重慶 400037）

引言

從20世紀開始，電氣自動化技術從起步到飛速發(fā)展已經(jīng)有半個多世紀，到目前已成為各行各業(yè)發(fā)展的核心科技，對工業(yè)化發(fā)展起到至關重要的作用?，F(xiàn)在，大部分的礦山企業(yè)也逐步進入到了綜合電氣自動化的大發(fā)展進程中。隨著國民經(jīng)濟及科學技術的迅猛發(fā)展，目前自動化技術所涉及到的精密程度、智能化程度、微型化程度以及自動化程度越來越高，自動化技術已經(jīng)在逐步實現(xiàn)知識密集化、綜合化、功能多樣化、集成化?，F(xiàn)代電氣自動化技術最重要的幾個核心技術包括計算機技術、傳感器技術、通信技術和控制技術，礦山生產(chǎn)企業(yè)要想在電氣自動化技術應用的方面大力發(fā)展也離不開以上幾個核心技術的支持。由于礦山生產(chǎn)環(huán)境和條件其自身的特殊性，電氣自動化技術的應用必須在足夠成熟的基礎上進行。總之，自動化技術在礦山生產(chǎn)中的應用是礦山安全生產(chǎn)實現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展的關鍵技術。

1 電氣自動化控制在礦山生產(chǎn)中的應用

1.1 電氣自動化控制在通風系統(tǒng)中的應用

由于礦山環(huán)境條件以及地理位置的特殊性，煤礦的通風自動化系統(tǒng)根據(jù)其特殊性一般情況下是通過分層次的、離散的以及重復性的方法來設計。為了降低礦山安全生產(chǎn)事故的風險性，保障通風自動化系統(tǒng)運行的可靠性，融入了環(huán)形網(wǎng)絡、光纖傳輸以及多機聯(lián)合備用等計算機網(wǎng)絡技術；通過組態(tài)軟件與高級編程軟件實現(xiàn)礦井通風自動化系統(tǒng)的主站控制和分站控制，這種純自動化的編程控制有效保證了礦井通風系統(tǒng)的正常運行。通常礦井通風系統(tǒng)具有手動、自動及半自動等操作功能，除此之外，還有報警、遙控調(diào)校、數(shù)據(jù)顯示、故障記憶等多種功能[1]。

1.2 電氣自動化控制在排水系統(tǒng)中的應用

礦井排水綜合自動化系統(tǒng)主要有以下5個功能，保證了排水系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、有序運行。

1）水泵可以在無人狀態(tài)下正常自動開停及預算投入量，合理調(diào)配各個機械設備，對排水工作效率和節(jié)能效果都有較大改善。

2）具備多種保護功能，還有設備運行防故障備用預案，安全生產(chǎn)風險進一步減小。

3）可以自動遠程控制，地面操作中心通過泵房的數(shù)據(jù)及設備運行狀況實時傳遞，指揮中心再根據(jù)傳遞過來的信息發(fā)送相對應的控制指令，實現(xiàn)遠程控制。

4）為了應對突發(fā)緊急情況，自動排水系統(tǒng)的控制設計了井上遠程控制、井下自動控制以及手動控制等三種控制方法，可以參與核準。

5）智能化水平得到了很大提升，系統(tǒng)軟件包根據(jù)大量數(shù)據(jù)有針對性地嵌入了許多控制策略（管理決策）。

1.3 電氣自動化控制在供電系統(tǒng)中的應用

礦山供電自動化系統(tǒng)一般包括綜合保護器、監(jiān)控分站、傳輸通道與地面控制操作中心四個主要部分。

1）綜合保護器主要有遙測（對電路信號、功率等進行測量）、遙信（各種信號及斷電器的位置）、遙控（開、關閥的遠程控制及定值修改）及遙脈（遠程電度表通信及顯示）4個基本功能，主要實現(xiàn)對高壓配電裝置以及供電線路進行保護與測控的作用。

2）監(jiān)控分站是一種嵌入式控制設備，具有多通道、多制式的信號采集功能和通訊功能，為供電自動化系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，它把作業(yè)現(xiàn)場的設備信息匯集，再把這些信息進行科學轉換，使其成為統(tǒng)一協(xié)議的數(shù)據(jù)，再通過工業(yè)以太網(wǎng)及時將監(jiān)測到的經(jīng)過統(tǒng)一協(xié)議轉換的數(shù)據(jù)傳送到地面控制中心站，并執(zhí)行中心站反饋的各種指令，及時發(fā)出報警和斷電控制信號，實現(xiàn)地面控制中心與綜合保護器之間的數(shù)據(jù)通信與控制保護[2]。

3）傳輸通道是利用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)通過光纜線將各個集控中心、操作中心、設備中心等連接起來，從而達到相互間正常通訊的目的。它的功能主要有：實時反映供電系統(tǒng)的設備運行狀況；提高網(wǎng)絡抗干擾能力，保證其穩(wěn)定性；具有可管理性，為了提高網(wǎng)絡性能及故障分析的效率，可以增加預警、配置以及統(tǒng)計等功能。另外，未來自動化技術不斷完善，科技快速發(fā)展，還應預留更多更好的擴展接口。

4）地面控制中心站則是一個總服務臺，長期進行實時監(jiān)測監(jiān)控、顯示與記錄以及數(shù)據(jù)分析計算等。

1.4 電氣自動化控制在采煤機械中的應用

電氣自動化技術在采煤機械設備中的應用讓煤礦采煤設備和技術都得到了質(zhì)的飛躍，不僅提高了采煤工作效率，而且節(jié)能環(huán)保，節(jié)約煤礦生產(chǎn)成本，保護人員生命財產(chǎn)安全。采煤機逐步由薄煤層截框式采煤機發(fā)展到中厚煤層的大功率的滾筒式采煤機，在煤層采掘厚度、牽引力度與速度、下切深度與過煤高度等方面不斷發(fā)展。采煤機截割電機功率由60 kW發(fā)展到1 000 kW，總裝機功率由60 kW發(fā)展2 550 kW；采煤機總體結構形式由單電機到多電機，由縱向布置到橫向布置；牽引形式由鋼絲繩牽引到圓環(huán)鏈牽引，發(fā)展到無鏈牽引；牽引調(diào)速由機械牽引調(diào)速到液壓無級調(diào)速，發(fā)展到直流調(diào)速和交流變頻調(diào)速；系統(tǒng)保護由簡單到完善；操作由單純手動就機操作到兼有端頭站操作和無線電離機操作；采煤工作面機械化程度由普采到高檔普采，再到綜采；適用范圍由薄煤層到特厚煤層發(fā)展。其中液壓支架電液控制系統(tǒng)將是煤礦綜采工作面實現(xiàn)高產(chǎn)高效環(huán)保的關鍵技術，將在煤礦安全生產(chǎn)的采掘工作中發(fā)揮重要的作用[3]。

1.5 電氣自動化控制在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的應用

煤礦用采煤機的開采進程一般是：厚煤層，中厚煤層，最后再采薄煤層。在整個開采歷史進程中，薄煤層的開采一直是煤礦開采中技術難度最高的，而且薄煤層中的產(chǎn)量一直占據(jù)著煤炭開采總量中的大部分比例。怎樣克服薄煤層高難度的開采工作，成為了當前各個煤礦企業(yè)首要解決的問題之一。引進高科技的采煤技術便成為了煤礦企業(yè)的首選，電氣自動化技術的應用讓煤礦企業(yè)看到了希望，采煤設備實現(xiàn)電氣自動化，采煤工作時能夠進行遠程監(jiān)控操作，甚至全自動無人操作，采煤技術進一步提高，使采煤過程更安全，更人性化、智能化。在電氣自動化的應用中，采煤機能夠根據(jù)煤層的變化情況來進行自動開采，實現(xiàn)了煤礦企業(yè)的高產(chǎn)、高效和環(huán)保，使得綜合機械化采煤技術也得到了新的突破。

2 電氣自動化控制系統(tǒng)存在的問題

由于礦山工作環(huán)境比較惡劣，如煤塵、高溫高濕、爆破振動、輻射干擾、氣候條件等都可能成為影響電氣自動化控制系統(tǒng)穩(wěn)定及可靠運行的因素，所以必須要對系統(tǒng)定期或不定期地進行維護、檢修和保養(yǎng)工作。特別要注意的是電壓的穩(wěn)定性，如果電壓不穩(wěn)或系統(tǒng)突然斷電，必然導致整個輸出電路產(chǎn)生一定的浪涌電流，輕則數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)運行不穩(wěn)，重則可能造成系統(tǒng)芯片燒毀，整個系統(tǒng)癱瘓等問題，造成嚴重的不可估量的經(jīng)濟損失。礦山設備運行過程中，劇烈振動也可能會對電氣自動化控制系統(tǒng)的可靠性有一定影響，劇烈的機械振動會導致系統(tǒng)中的重要電氣元件等受到不同程度的損壞甚至是脫落。另外，在實際操作應用中，充分把握好操作要領至關重要，必須提高工作人員素質(zhì)，加強職業(yè)培訓，讓工作人員能正確使用電氣自動化控制系統(tǒng)，以免操作不當，發(fā)生人為損壞的情況[4]。

3 結語

電氣自動化控制采用自動化控制原理、計算機技術、網(wǎng)絡技術等先進技術對生產(chǎn)過程進行監(jiān)測監(jiān)控，對設備進行實時跟蹤檢查，對生產(chǎn)環(huán)境進行檢測，它不僅能夠降低煤礦機電事故的風險系數(shù)，實現(xiàn)礦井的安全生產(chǎn)，同時也能夠提高工作效率，保證企業(yè)的長久穩(wěn)定的發(fā)展。對此，目前煤礦生產(chǎn)中的電氣自動化應用十分廣泛，不僅降低煤礦企業(yè)的生產(chǎn)成本，提升煤礦企業(yè)的核心競爭力，還給礦井人員的生命財產(chǎn)安全提供保障。因此，促進電氣自動化技術在礦山安全生產(chǎn)中的發(fā)展具有非常重要的意義。煤礦企業(yè)在礦山安全生產(chǎn)的過程中，應積極地去探索和發(fā)現(xiàn)電氣自動化技術在實際生產(chǎn)中的應用優(yōu)勢，以便更好地為企業(yè)的發(fā)展提供更積極的動力。

[1]房付玉.電氣自動化技術在煤礦生產(chǎn)中的應用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011（10）：23．

[2]葉雪云.電氣自動化控制技術在礦山生產(chǎn)中的應用[J].工藝與技術，2017（9）：61

[3]耿繼國.煤礦生產(chǎn)中電氣自動化技術的應用探析[J].高新技術，2013（23）：168-169．

[4]韓正龍.淺談電氣自動化在煤礦的應用[J].科技風，2012（1）：12-14．