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礦山機械智能化的應用及發(fā)展趨勢

2019-02-09 13:18李千順
世界有色金屬 2019年22期
關鍵詞:礦山機械采煤機遠程

曹 鵬,朱 燁,李千順

(1.貴州盤江煤電集團有限責任公司,貴州 貴陽 550081;2.山東科技大學,山東 青島 266590)

在當今這個信息化的大數(shù)據(jù)的時代,煤炭行業(yè)的發(fā)展水平不單單以煤炭的開采的數(shù)量為衡量標準,其智能化建設程度更是極其重要的衡量方面。所以,對礦山機械智能化的應用以及發(fā)展趨勢展開深入分析具有非常大的現(xiàn)實意義[1]。

1 礦山機械智能化的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著數(shù)字化水平的提高和技術成本的降低,數(shù)字礦山得以遍地開花,但目前智能礦山的發(fā)展尚未完善,其智能化建設也要跟上步伐。煤炭開采行業(yè)是最古老的產(chǎn)業(yè)之一,我國煤礦行業(yè)實現(xiàn)了從機械化到自動化的過渡,并已經(jīng)開始向智能化方向邁進。目前,中國礦山行業(yè)的信息化水平雖然得到了一定程度的發(fā)展,但是很多礦山企業(yè)還停留在信息化程度較低的傳統(tǒng)開采階段,機械智能化在礦山領域的某些方面受到了制約,智能化的總體水平較國外先進水平仍然有很大的差距。以下對目前的煤礦行業(yè)的智能化水準進行系統(tǒng)分析:

(1)礦山機械智能化的概念。礦山機械智能化是指將煤炭行業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能領域深度結(jié)合,使得煤炭開拓、地測、采掘等系統(tǒng)具有自操作、自動化的基本能力,并且可以根據(jù)內(nèi)外部的條件進行實時操控,從而在智能化綜采過程中實現(xiàn)經(jīng)濟效果優(yōu)化的效果[2]。

(2)礦山機械智能化存在的問題。首先,由于目前的煤炭機械設備龐大、笨重且結(jié)構(gòu)復雜,在狹小的礦井空間內(nèi),難以保證靈活運行,對開采進度造成了阻礙,很難進行有效開采,會導致煤炭開采效率低下,供應量不足。其次,較西方發(fā)達國家而言我國的機械信息化程度較低,設備的數(shù)字化程度低,我國的礦山機械設備只有小部分實現(xiàn)了智能化的發(fā)展,大多數(shù)接卸設備仍然采用傳統(tǒng)的人力操作,經(jīng)濟效益得不到提升。最后,煤礦設備在進行綜采工作時,會破壞自然環(huán)境和自然資源,無法實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。礦山機械在迎來飛速躍進的同時,也會對環(huán)境造成嚴重的污染,環(huán)境形勢愈發(fā)嚴重,迫使我國的礦山機械化不得面臨轉(zhuǎn)型,對產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策進行調(diào)整優(yōu)化是當前礦山企業(yè)普遍面臨的問題[3]。

2 礦山機械智能化應用分析

我國的煤礦智能化開采在近年來取得了顯著的提升,在采煤機記憶截割的基礎上,以生產(chǎn)系統(tǒng)智能化控制軟件為核心系統(tǒng),改變了之前單機裝備為主的體系。煤礦智能化主要應用在采掘、運輸、遠程控制等領域。

(1)機械工程智能化在煤礦采掘方面的應用。采掘機是煤礦開采最常用的設備,電牽引驅(qū)動系統(tǒng)為采掘機提供足夠的采掘動力,并且運用了交流電機,可靠性能更強,簡化了綜采工作,大幅度提高效率。對于故障診斷,為了精準的進行診斷,采用了傳感器進行故障診斷,傳感器將采掘情況反饋給系統(tǒng)診斷系統(tǒng)根據(jù)傳感器獲取的數(shù)據(jù)做出判斷,從而實現(xiàn)整個綜采過程的智能化,大幅度的提高了采掘效率。

(2)機械工程智能化在煤礦運輸方面的應用。煤礦在進行運輸時,通過膠帶運輸機實現(xiàn)了煤炭的傳送過程,在膠帶運輸機中應用中壓變頻驅(qū)動控制技術,以此來實現(xiàn)運輸機的平穩(wěn)性,確保在低速狀態(tài)中也可以連續(xù)運行。為膠帶運輸機安裝液壓自控張緊裝置,確保自動調(diào)節(jié)張力以此來實現(xiàn)運輸機的平穩(wěn)運行。安裝工況監(jiān)測系統(tǒng),機頭安裝使用交叉裝置,機尾安裝自動伸縮裝置,以便及時了解運輸?shù)那闆r,進行實時運輸監(jiān)控。

(3)機械工程智能化在遠程控制方面的應用。在記憶截割時,引入遠程計算機,遠程計算機系統(tǒng)可以根據(jù)采煤工作面的情況對采煤機的工作進行實時調(diào)整,工作人員可以在巷道控制中心內(nèi)遠程控制設備啟動、停止,斷電、送電工作采煤機可以通過遠程控制系統(tǒng)進行自動運行、臥底、停止,這種遠程控制系統(tǒng)可以減少勞動強度,提高效率,在同等生產(chǎn)狀態(tài)下可以加大產(chǎn)量,從而提高效益。

3 發(fā)展趨勢展望

我國的煤炭智能化階段目標為:到2020年,建成100個初級智能化示范煤礦;到2025年,基本實現(xiàn)全部大型煤礦智能化。機械智能化是礦山綜采技術的一次重要的突破,對煤礦產(chǎn)業(yè)升級、煤礦綠色開采具有重大的現(xiàn)實意義。同時,引進大量的專業(yè)型人才,與時俱進,加快促進產(chǎn)業(yè)升級是非常有必要的。

(1)智能導航技術的開展?;趯崟r三維GIS技術,將地理信息、三維可視化及工作面探測技術結(jié)合起來,在綜采工作中采用智能導航技術,對設備進行自動定位,可以對工作面進行實時探測和自動定位,以此實現(xiàn)煤礦資源的精確開采。

(2)設備趨向于多樣化。當前我國的煤炭開采設備功能簡單結(jié)構(gòu)復雜,在狹窄的礦井工作環(huán)境中操作難度系數(shù)高、運行繁瑣,難以實現(xiàn)在狹小的環(huán)境中進行高效運作。在后續(xù)的發(fā)展中,開采設備的功能趨向于集成化、種類趨向于多樣化。比如:通過裝有可以進行人工智能處理的傳感器,通過數(shù)據(jù)處理模塊,計算采煤機的工作位移,從而在模型中輸入數(shù)據(jù),進行自主開采;或者將會引進智能開采機器人,逐步替代人類在綜采工作面中的工作,操作人員只需掌握簡易的工作技術,就可以合理掌握設備的操作運行,從而節(jié)省人力物力;最后,可以引進先進的超聲波技術,在機械設備出現(xiàn)問題時,通過超聲波技術對機械設備進行監(jiān)測,與傳統(tǒng)的勘測手段比較,精簡工作環(huán)節(jié),減少了工作負擔。

(3)安全防控系統(tǒng)逐漸優(yōu)化。目前的煤礦安全檢測工作尚有不足,在當前的階段,煤礦的安全生產(chǎn)問題仍然是值得注意的問題。未來仍將不斷對安全監(jiān)控系統(tǒng)進行優(yōu)化,加大安全網(wǎng)絡系統(tǒng)的引入力度,對綜采工作面的設備進行及時監(jiān)測和故障診斷。首先,開采單位要確保礦山機械設備的正常運行,保證礦山機械設備的性能,及時定期進行安全隱患的排查工作,對每一個控制單元都要做好排查工作,在預防機械設備出現(xiàn)操作問題的前提下注意做好維修工作的準備。其次,對機械操作人員進行培訓,完善操作安全操作系統(tǒng),確保培訓后的操作人員進行綜采工作,在往后的操作過程中才減少安全事故的發(fā)生,同時也要對做好日常的工作記錄,為日后的排查工作和下階段的工作安排提供可靠的數(shù)據(jù)支撐,從而提高工作效率。這樣集人機一體的安全防控系統(tǒng),在機械運行異常時,會更加快速的給出相關的處理方案,為煤礦綜采工作提供有力的安全保障。

4 總結(jié)

機械智能化開采技術可以提高投入產(chǎn)出比,是我國煤礦轉(zhuǎn)型、加快行業(yè)升級的技術。新的階段對我國的煤礦機械智能化提出了新的要求,礦山企業(yè)要抓住改革的機遇,在國家政策的指導下需要不斷地對礦山機械設備進行創(chuàng)新,以此確保其性能的穩(wěn)定,促進礦山行業(yè)的生機與活力。

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