付秀峰

（黑龍江龍煤雙鴨山礦業(yè)有限責任公司，黑龍江 雙鴨山 155100）

在工業(yè)自動化背景下，煤礦機電一體化技術(shù)在破碎、開采、生產(chǎn)、運輸?shù)阮I(lǐng)域得到了廣泛運用。近年來，煤礦機電設(shè)備的數(shù)量、類型增加，為礦井作業(yè)創(chuàng)造了便利。但是也存在管理制度不完善、養(yǎng)護檢修不及時、協(xié)同作業(yè)難度大等一系列問題，使得機電一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢大打折扣。因此，煤礦企業(yè)不僅要增加資金投入，引進和應(yīng)用機電一體化技術(shù)，而且還要加強設(shè)備管理，實現(xiàn)機電設(shè)備和機電一體化技術(shù)的定期更新，從而為煤礦生產(chǎn)的高效率進行，以及煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。

1 煤礦機電一體化技術(shù)的應(yīng)用實踐

1.1 在采煤機中的應(yīng)用

早期煤礦開采中，以液壓牽引采煤機為主；隨著機電一體化技術(shù)的成熟，基于電氣控制的電牽引采煤機開始廣泛使用。除了提供更大的牽引力，提升采煤作業(yè)能力外，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢還體現(xiàn)在：其一，動態(tài)特性好，實時監(jiān)測采煤機的狀態(tài)參數(shù)，防止采煤機超載運行；其二，提供下滑制動功能，當傾斜角度為40o-50o時，利用機電一體化技術(shù)的下滑制動性能，有效控制軸端停電設(shè)置功能，最大程度上防止開采作業(yè)環(huán)節(jié)當中，出現(xiàn)下滑的情況，有效避免安全事故的發(fā)生。其三，相比于液壓牽引，電牽引不容易發(fā)生零件磨損，有效延長設(shè)備壽命。對降低故障率和保證采煤作業(yè)持續(xù)性有顯著效果。其四，體積小巧、質(zhì)量輕便，節(jié)能效益明顯，降低了設(shè)備運行成本。

1.2 在帶式輸送機中的應(yīng)用

帶式輸送機是煤礦生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備。機電一體化技術(shù)的運用，不僅提高了帶式輸送機的輸送距離、輸送功率，而且還保證了設(shè)備運行的穩(wěn)定性。以傳動裝置為例，利用分布在前端的各種傳感裝置，能夠?qū)崟r獲取帶式輸送機的傳動參數(shù)，包括V帶的傳動速率、電動機的實時轉(zhuǎn)速、各軸輸入功率等?，F(xiàn)場作業(yè)人員根據(jù)煤礦運輸需要，在帶式輸送機的控制面板上調(diào)節(jié)運行參數(shù)，由PLC根據(jù)操控指令調(diào)整帶式輸送機的傳送參數(shù)，從而實現(xiàn)對輸送效率的調(diào)整。除此之外，機電一體化技術(shù)還能夠提供在線監(jiān)控功能，實現(xiàn)對帶式輸送機電氣系統(tǒng)的自動診斷，確保有故障問題第一時間發(fā)現(xiàn)，對避免機電設(shè)備發(fā)生嚴重故障也有積極作用。

1.3 在掘進機中的應(yīng)用

掘進機電氣系統(tǒng)主要是由礦用隔爆型電鈴、礦本質(zhì)安全型操作箱、礦用隔爆兼安全型開關(guān)箱、隔爆照明燈等構(gòu)成。此類設(shè)備中，機電一體化技術(shù)的作用主要是保護設(shè)備的主控制器，從而控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行。此外，將實時收集到的設(shè)備運行參數(shù)，與預(yù)設(shè)的標準工況進行對比。若發(fā)現(xiàn)異常參數(shù)，則利用故障記憶功能，自動識別掘進機的故障類型。進而生成故障分析報告，包括故障位置、發(fā)生原因以及修理方案等，為設(shè)備管理人員開展維修處理提供了參考。除此之外，機電一體化技術(shù)還能對短路、油泵、二運電機的過壓、三相不平衡等事項進行有效地監(jiān)控與保護，準確的顯示各個電機的實際工作電壓、運行狀態(tài)及故障信息等信息。

1.4 在礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測方面的應(yīng)用

保障井下作業(yè)安全，是煤礦生產(chǎn)管理的重中之重。利用機電一體化技術(shù)布局煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對潛在安全隱患的精準識別，并且由系統(tǒng)自動告警，提醒現(xiàn)場安全管理人員和井下作業(yè)人員作出應(yīng)急避險，防范惡性安全事故的發(fā)生；另一方面，借助于機電一體化技術(shù)，由計算機自動調(diào)控礦井裝置，消除安全隱患。例如當傳感器監(jiān)測到礦井瓦斯?jié)舛冗_到設(shè)定閾值時，將該信號發(fā)送給終端計算機。計算機發(fā)出兩條指令，一條是報警指令，控制報警器提醒有關(guān)人員；另一條是通風指令，控制風機加大送風力度，稀釋礦井空氣中瓦斯?jié)舛?，從而消除事故隱患。機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，在確保煤礦生產(chǎn)安全方面作用顯著。

1.5 在提升機中的應(yīng)用

在提升機的內(nèi)置控制平臺中，核心設(shè)備是工業(yè)計算機（PLC），通過編程控制的方式，實現(xiàn)機電一體化的應(yīng)用。利用PLC編程控制器上的輸入/輸出串口，實現(xiàn)信息交換。利用輸入口，PLC能夠獲取提升機作業(yè)時的各種信號，包括速度信號、打點信號、停車信號以及安全回路故障信號等。PLC接收并識別信號后，利用內(nèi)置程序生產(chǎn)相應(yīng)的控制指令，然后利用輸出口，將這些指令發(fā)送到前端動作單元，完成提升操作。在機電一體化技術(shù)的應(yīng)用方面，國外已實現(xiàn)了全過程聽微機監(jiān)控，而且利用雙安全線路，而且在安全監(jiān)控同路上采用冗余技術(shù)，從而使得煤礦提升機的運行變得更加安全，顯著降低了設(shè)備故障和安全事故的發(fā)生率。國內(nèi)方面，也有一些煤礦企業(yè)利用數(shù)字提升機，對于重復(fù)性故障的尋址、診斷和自診斷都實現(xiàn)了突破，而且可以進行簡單的通信。

2 煤礦機電一體化技術(shù)的推廣策略

2.1 完善并落實機電設(shè)備管理制度

煤礦機電設(shè)備類型較多，給日常管理增加了難度。如果檢修、維護不到位，很有可能使設(shè)備發(fā)生故障，不僅影響煤礦生產(chǎn)效率，甚至?xí)戆踩[患。因此，在推廣機電一體化技術(shù)的過程中，煤礦企業(yè)還應(yīng)出臺更加詳細的機電設(shè)備管理制度，通過保障機電設(shè)備的良好工況，從而保證機電一體化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的發(fā)揮。例如，明確機電設(shè)備的檢修制度，安排專人定期檢查采煤機、提升機等設(shè)備是否存在運行隱患。

2.2 做好機電管理人員的培訓(xùn)

機電一體化技術(shù)的運用，雖然在一定程度上代替人工完成了煤礦的開采、運輸?shù)裙ぷ?，但是在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，還不能完全脫離人工操作。而隨著煤礦機電設(shè)備的自動化、智能化程度不斷提升，相應(yīng)的對設(shè)備管理人員的各項要求也在不斷提高。煤礦企業(yè)應(yīng)加大培訓(xùn)力度，保證機電設(shè)備操作人員、管理人員，能夠熟練運用機電一體化技術(shù)，做好設(shè)備的運行管理、日常維護，確保其發(fā)揮應(yīng)有的價值，支持煤礦生產(chǎn)的穩(wěn)定、高效運行。

3 煤礦機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 智能化

在機電一體化技術(shù)的影響下，現(xiàn)階段煤礦機電設(shè)備的自動化程度較高，但是多數(shù)情況下還是需要人工發(fā)送操控指令；未來，隨著機電一體化技術(shù)的進一步成熟，特別是隨著AR技術(shù)、5G技術(shù)在這一領(lǐng)域的運用，煤礦機電設(shè)備的智能化程度也會得到提升。以煤礦機電設(shè)備的運行自檢為例，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，PLC通過采集設(shè)備運行參數(shù)，能夠?qū)崟r、準確識別出機電設(shè)備的故障，然后將故障信息反饋給管理人員；而機電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展，不僅可以做到潛在故障的自動巡檢、精準識別，還可以自動生成維修方案，為管理人員開展設(shè)備故障處理提供參考。

3.2 微型化

煤礦井下作業(yè)空間有限，大型機電設(shè)備不僅占用太多空間，而且日常維護、檢修難度較大，使用成本較高，顯然不符合煤礦企業(yè)的利益需求。在機電一體化技術(shù)的支持下，煤礦機電設(shè)備將會朝著微型化、高效率的方向發(fā)展。例如，在機電設(shè)備的控制系統(tǒng)中，使用微型工控機代替PC機，不僅提高了系統(tǒng)的運行速率，增強了機電設(shè)備的靈敏度，而且顯著縮小了機電設(shè)備的體積。除此之外，微型化帶來的另一個優(yōu)勢，在于機電設(shè)備中大量使用集成化電路，也會減少空間占用，從而使得煤礦機電設(shè)備的使用更加靈活。

4 結(jié)束語

在煤炭行業(yè)深化供給側(cè)改革的背景下，機電一體化技術(shù)展現(xiàn)出強大的優(yōu)越性，在推進煤礦開采從勞動力密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變提供了支持?，F(xiàn)階段，機電一體化技術(shù)主要在煤礦常用電氣設(shè)備上得到應(yīng)用，如掘進機、提升機、采煤機等；除此之外，像井下安全監(jiān)測系統(tǒng)中，機電一體化技術(shù)也有使用。從技術(shù)應(yīng)用效果來看，無論是提升煤礦生產(chǎn)效率，還是減輕一線人員工作壓力，抑或是保障井下作業(yè)安全，機電一體化技術(shù)均發(fā)揮了顯著的優(yōu)勢。下一步，機電一體化設(shè)備將會朝著智能化、微型化方向發(fā)展，煤礦企業(yè)應(yīng)完善管理制度，為機電一體化設(shè)備多種功能與價值優(yōu)勢的發(fā)揮創(chuàng)造必要條件。