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机电一体化技术在煤矿机械中的应用
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机电一体化技术在煤矿机械中的应用【1】
摘 要：随着社会科技的不断进步，机电一体化技术也在不断发展，作为现代科学技术的一部分，机电一体化技术在众多领域中都得到了广泛的应用。
以煤矿生产为例，机电一体化技术不仅能够更好的提高煤矿工作的工作效率，同时也大大提高了工作的安全系数，减少了工作强度。
因此，机电一体化技术在煤矿机械中的应用是一项非常值得研究的课题，本文也主要从这方面入手来进行详细分析说明。
关键词：煤矿机械;机电一体化技术;应用
一、前言
机电一体化技术是电子科学的一部分，然后其中涉及的科技领域又非常广泛，不仅包含了电子科学技术，同时也涵盖了计算机技术、机械技术、微电子技术等等多方面内容，从某种意义上来说，机电一体化技术的发展同时也带动了众多学科的不断创新发展，对于科技的进步也有着很大的帮助。
我国的机电一体化技术起步相对较晚，在国外，从上世纪70年代开始，机电一体化技术就已经在机械上得以应用。
随着其他科学技术的不断创新发展，特别是机械制造技术、电子科学技术的提高，很多新的技术都在机械上得到了大范围的应用，在计算机技术加入后，煤矿机械开始了一个新的黄金时期，很大程度的提高了煤矿工作的效率。
相对于其他产业来说，煤矿的生产相对较为复杂，是从地底把煤炭运输到地面上，而后又需要进行一些列的处理，因此要使用大量的机械设备来完成这一目标，而随着机电一体化技术的发展，就更好的实现了机械代替人力的目的，不仅提高了工作效率，也降低了因人工作业而发生的安全隐患，在煤矿生产中发挥着重要的作用。
当前，我国的机电一体化技术也在不断的发展和创新，并且在这一领域也有了丰硕的研究成果，对于加强煤矿的安全生产和提高产煤效率来说都有着重要的意义。
然而相对国外的技术，我们确实还存在着一定的差距，但是这种差距也在不断的缩小，相信在不久的将来将会实现技术的赶超。
二、机电一体化技术在煤矿机械中的应用
1、机电一体化技术在采煤机中的应用
伴随着我国机电一体化技术的不断发展，在煤矿机械中的应用也越来越广泛，并且发挥着不可替代的重要作用。
电牵引采煤机是煤矿工作中的一项重要工具，在我国机电一体化技术不断发展的过程中，电牵引采煤机也拥有了我国自主研发的高端产品，很多煤矿上使用的都是国内研发的产品，并且在使用性能上也有着良好的表现，相对于国外的采煤机也有着不小的优势。
而在过去，我国的采煤机通常都是使用效率相对较低的，并且大多使用的都是进口产品。
就目前来看，现有的电牵引采煤机不仅结构简单，同时还有这体积小、尺寸小、重量轻等特点，在煤炭的生产过程中，一方面，提高了煤炭生产的效率，另一方面，煤炭的产量也得到了大幅度的提高。
机电一体化的优势充分得到了体现，从以下例子中就可以看出：比如在采煤的过程中，在开采遇到较深的情况时，常常会有大倾角的煤层，并且倾斜的角度都有所不同，这就要求采煤机必须要有良好的制动性。
利用机电一体化的设备在电动机的轴端安置了防滑制动器，该装置有很好的停电设置功能，可有效将电动机的转矩提升1.6—2倍，避免采煤机出现下滑的情况发生，同时将剩下的电能返回到电网中。
国内研发的采煤机大多能够熟练的使用机电一体化技术，例如MGD150N W 型采煤机，在其实际应用过程中就取得了较好的效果。
2、机电一体化技术在输送机中的应用
输送机的应用的更好的体现了机电一体化的作用。
我国的带式输送机的核心技术在世界上也处于先进水平，很多的带式输送机都是我国自主研发制造的，并且在应用中有着非常好的效果，其中种类繁多，应用领域也较为广泛。
在煤炭的生产中，输送机的作用主要是加强煤炭的运输，煤矿井下的带式输送机技术的提高，对煤矿的生产工作有着非常大的帮助。
比如，大倾角、长距离的输送机的成套设备和高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均是我国自主研发的新型产品，不仅弥补了我国新技术上的空白，同时还包含着很多新型的技术。
在煤矿生产的应用过程中，新技术新功能的加入，实现了更多原来不能实现的功能，同时对机械也具有更好的保护作用，极大程度的提高了因为各种问题而产生的故障，也间接的提高了生产的效率。
目前应用比较广泛的机、电、液一体化的CST 可控软启动装置，这种装置适用于运用平滑起动来输送荷载大、惯性强的材料或设备，可以说是专门为煤矿长距离皮带运输机设计的软驱动装置。
一台带式输送机可同时受到一台或几台CST驱动，解决了带式输送机的大运量、长距离的驱动难题，促进了煤矿开采的进度和步伐。
3、机电一体化技术在矿井提升中的应用
在煤矿生产中，因为现代化煤矿发展的需要，对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。
矿井提升是将井下煤炭运送至地面的过程，提升效率与安全度是关系矿井效益的重要环节。
矿井专用提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备。
目前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，我国自主研发的第一台全数字化的直交流提升机，核心部分就是利用双CPU计算机操作系统，真正做到了主、副提升机的全方位自动化。
我国直径达到两米以上的提升机有 90% 的都是交流提升机。
不仅高度可靠，而且具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能。
这种全数字化的提升机采用总线的方式来达到将电气安装进一步简化的目的，可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度，进一步提高矿井提升机的工作效率。
4、机电一体化技术在煤矿掘进中的应用
煤炭生产过程主要包括“掘进、采煤、装、运输、提升”等几大系统。
掘进作为煤矿开采的基础工作，掘进的效率影响采煤的效率，为此在现代化矿井中将机电一体化技术应用于掘进中是必然的。
掘进机是目前大多数煤矿广泛使用的掘进机械，其电气部分普遍采用了由矿用隔爆兼本质安全型开关箱、矿用本质安全型操作箱、矿用隔爆型电铃、矿用隔爆型压扣控制按钮、隔爆照明灯、掘进机用隔爆型三相异步电动机、GJC4 低浓度甲烷传感器等组成的掘进机电气系统。
与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。
其控制系统将控制和保护功能模块化(主控制器)、有故障记忆功能、有应急遥控功能(遥控器)、操作箱液晶屏与开关箱显示仪表同步显示、开关箱与操作箱之间的通讯采用动力载波技术，仅用两芯通讯电缆便可实现，通讯电缆采用快速插头连接方式。
整个电气系统具有设计理念新、保护功能全、显示功能强大、内部元件配置高、结构紧凑、安装方便、可靠性高等特点。
以可编程控制器 PLC 为核心，对油泵、截割、欠压、短路、超温、过载、过流、三相不平衡、电机绝缘进行监控和保护，同时显示各电机运行状态、工作电压、截割电机负荷和各种故障信息。
三、结语
从以上内容可以看出，机电一体化对于煤矿生产的发展有着重要的意义，大大减少了煤矿工作人员的工作强度，也提高了煤矿生产的效率和产量，对煤矿企业来说，创造了很大的经济效益。
然而目前来看，我国的机电一体化技术虽然取得了一定的成绩，相比其他发达国家还存在着很大的差距。
随着诸多的新型机电一体化产品的广泛使用，今后我们应该在在下面几方面加强研究：一是加强科研，投入资金，积极研发具有独立知识产权的煤矿机电一体化技术，并将其作为煤炭生产的关键和核心技术。
二是在通信功能上要进一步加强改进，以适应煤炭生产的需要。
参考文献
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机电一体化在煤矿机械中的应用【2】
摘要：当前，我国的煤矿生产已经进入一个机械设备与机电一体化技术紧密结合的时期。
本文就机电一体化技术进行了简要介绍，并着重阐述了其在煤矿机械中的实际应用。
关键词：机电一体化;煤炭机械;应用
一、机电一体化概述
机电一体化俗称机械电子工程学，是一个涵盖多门学科的综合性较强、科技含量较高的技术。
它不是简单的“机”和“电”相加，而是成为集自动控制技术、计算机技术、微电子技术、信息技术、液压技术、机械技术以及其他技术有机融为一体的一门全新技术。
这门技术首先应用于机械，开始于20世纪70年代中期的国外。
80年代以后，随着以微电子技术为核心的高新技术的发展，并与机械技术的有机结合，使机械制造技术得到质的飞跃，特别是随着微型计算机及微处理技术、信息处理技术、传感技术和检测技术等的发展，以及这些技术在机械上的应用，都极大增强了煤矿机械等机电产品的性能，使其翻开了一个智能化、自动化、数字化以及柔性化的新篇章。
就当下而言，机电一体化设备或产品在国外机械上的应用已在大范围普及，在我国也是处于紧密结合的时期，是煤矿机械设备应用与发展的趋势。
二、机电一体化在煤炭机械中的应用
1、在综合机械化采煤中的应用
第一套国产综合机械化采煤工作面于1970年在我国研制成功，并在大同矿务局持续试验到80年代后期。
该项技术的使用极大地推动了我国煤矿自动化进程的发展，也标志着我们国家的煤矿综合机械化采煤技术有了长足的进步。
与此同时，采煤设备也逐渐由电牵引替代液压牵引的方向发展，其液压支架的控制系统也进入了计算机智能控制化阶段，形成了以计算机为控制核心，使用电液动力驱动，移架配合自动化的新格局。
另外，与之关联的工作面刮板运输设备也配备了计算机监控设备，实现了计算机自动化控制的改进和升级。
2、 在矿井运输提升产品中的应用
在目前的煤矿生产中，随着煤矿需求的不断增长以及开采难度的不断加大，对煤矿的井下、井上的提升和运输机械的智能性、稳定性等要求也不断提升。
当前，在国外，那些煤炭工业较发达的国家，煤矿井下大容量的运输系统普遍使用驱动方式为直流式交流变频、控制核心为电力电子器件的带式运输机。
对于我国来说，煤矿井下已经普遍实现皮带化生产和使用大容量强力带式运输机运输，其具备像自我保护以及及时故障诊断和处理等多种功能的计算机控制系统的发展也不断深入，可良好的处理煤矿机械生产中出现的轴承温度异常、皮带倒转、断带以及跑偏等意外情况。
3、在带式输送机中的应用
带式输送机在我国煤矿井下原煤输送装置中普遍使用，近年来，与机电一体化技术结合的愈加紧密。
目前主要为机、电、液一体化的CST可控软启动装置的设计与应用，该装置专为实现在运送大惯性负载时可平滑起动而研制，通常设计为一台或多台CST驱动一条带式输送机。
然而，受在线监控术、动态分析和启动延迟等技术的制约，我国带式输送机的中间驱动点一般仅为3点，尚不能设计过多，减低了输送机的整机运量和单机长度。
并且，与发达国家相比，设备普遍存在着可靠性不高、灵敏度较差、监控设备功能弱以及使用寿命较短等较大差距。
4、在采煤机中的应用
机电一体化在采煤机中的应用中，表现较佳的就是电牵引采煤机的使用。
与液压装置相比，该设备的动力牵引具有以下几个突出优点：①牵引具有双向畅通的优越性。
在采煤机上升时，它能提供足够的向上牵引力，轻松克服阻力前行;在采煤机下滑时，也可实现把设备的机械能转换为电能，实施制动发电。
②牵引力更强，适应于倾角更大的煤层运送。
牵引电动机轴端停机防滑制动器的特别设计，使其电动机制动力矩甚至可达额定转矩的2倍以上，较好的满足40°～50°较大倾角煤层的输送需求。
③运行更平稳可靠，使用寿命更长，产生的故障更少以及维修强度更小等特点。
与液压牵引装置不同的是，电牵引大量的使用了电子元器件，不会出现由于零件相互接触而产生磨损的情况，也不会出现像液压牵引受液压介质的传递等影响造成运行不稳的状况，所以具备了上述特点。
④操控性能更好，反应更加灵敏。
电控系统可根据实际运行情况，灵活调整设备相关参数，较好地避免了出现采煤机运行超载的状况。
⑤机械结构更简单，重量更轻，尺寸更小，使用效率更高。
电牵引采煤机大量电子器件的使用，使其机械结构更加简单，整机尺寸变得更小，重量也大幅度降低，而且实现电能变机械能的转换效率更高，接近于100%。
适用于薄煤层、可强力爬底的电牵引采煤机于1991年在我国研制成功，它是我国第一台使用交流变频调速装置的煤矿设备，为波兰玛克公司与我国煤炭总院上海分院联合设计。
该设备的问世，带动了我国其他煤矿企业的蓬勃发展。
经过20多年的不断完善，我国的电牵引采煤机技术已逐步完善，为我国煤矿事业的发展注入了强劲的动力。
5、在矿井安全生产监控系统中的应用
在矿井安全生产监控环节中，主要针对煤矿机械的电动机、工作装置、传动系统、液压系统和制动系统等装置可能出现的问题，实施在线运行状态监控。
若设备产生故障，则可自动报警并准确地判断出故障的部位，给出合理的解决方案，从而提高设备的整体稳定性，简化设备维护检查工序， 减低设备操作者的工作强度，减少使用维修消耗和停机维修时间，最终达到延长设备使用寿命、提高设备工作效率的目的。
但从我国多数煤矿企业使用监控系统的实际情况分析，任有一些技术需要改进，传感接收这一环节尤为突出。
从设备使用情况看，普遍存在传感器件使用寿命短、稳定性较差等问题，虽然相关科研机构也投入了大量资金和人力，对一些关键技术也积极进行改进和提高，但整体效果仍显欠佳，致使其在煤矿机械中的实际应用受到了限制。
而在国外，由于其科技水平有相对较高的水准，以发展为信息传输介质由光缆代替同轴电缆、信息媒介由声像代替字符的计算机网络监控传输时代发。
这些较大的差距，还需要我们国家的加大投资力度，煤矿企业与科研单位一起合作，早日达到世界先进水平。
6、在其他方面的应用
煤矿运输所需的液压支架表现为电子或微电脑技术与液压控制技术的良好对接，向电液控制方向发展，可满足成组自动移架或定压双向邻架功能需求，同时保证了对负载控制的效果更佳。
由德国和美国分别生产制造，采用电液控制的支架，率先由我国神华集团大柳塔公司统一引进，其矿移架平均速度就可达7s/架，而且其控制装置还具备支架状态检测的功能。
三、结束语
从上面的叙述中我们可以看出，随着当代科技的不断进步，机电一体化技术在煤矿机械中得到越来越多的应用，虽然其设备在实际应用中还存在诸多问题，但与其他技术相比，其高智能化，高性能化以及高系统化等突出优点，使它成为现在以及未来我们煤矿机械设计制造发展的趋势，在我国的煤炭工业生产经营中扮演着越来越重要的角色。
参考文献：
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