论煤炭机械中机电一体化的应用

王 敏 张晓东

(河南万合机械有限公司，河南 郑州 452371)

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有机综合运用的复合技术，是以机械的主功能，动力功能上引进计算机和电子技术，将机械装置和电子设备以及软件等有机结合所构成系统的总称。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，使人们清楚地认识到，应用机电一体化技术发展煤矿机电产品，是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品更新换代的重要途径。

一 电子(微电脑)控制系统在煤矿机械中的应用

1.在线监控、自动报警及故障自诊，即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控，出现故障能动报警并准确地指出故障的部位，从而改善操作员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。

2.节能降耗，提高生产效率。例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等，使用变频起动、PLC控制系统，节电量就为30%左右，同时生产效率也大大提高。

3.自动化或半自动化程度的提高?。煤矿机械实现自动化或半自动化控制，可以减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，并减少因操作者的经验不足，对作业精度的影响。

4.其他应用?。一些国外生产的输送机、采煤机、综掘机等采用了电子(微电脑)控制的自动变速器，能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系的传动比，从而改变功率，这不仅充分利用了电动机功率，大大提高了能耗经济性，而且也简化了操作，降低了劳动强度，提高了设备的安全性能，提高作业人员操作的安全性，目前我国在综合机械化采煤机上采用电子(微电脑)控制。可实现无人操作，使机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业，也配备了无线遥控装置，可远程遥控也可微电脑编程控制。

二 机电一体化技术在采煤机中的应用

机电一体化技术在采煤机中的应用机电一体化技术在采煤机的一个典型应用就是电牵引采煤机。它具有许多液压牵引采煤机不具备的优势和特点：良好的牵引特性。在采煤机前进时它可以提供牵引力，在采煤机下滑时它还可以进行发电制动;可用于大倾角煤层。牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器，可用在40°～50°倾角的煤层，而不需要其它防滑装置;运行可靠，使用寿命长。与液压牵引不同是电牵引采煤机除电动机的电刷和整流子有磨损外，其它元件没有磨损，因此运行可靠，使用寿命长，维修量小;反应灵敏，动态特性好;结构简单、效率高。电牵引采煤机机械传动结构轻便简单，只做一次转换电能转换为机械能，转换效率可高达99%，而液压采煤机的电能转换机械能的转换效率只有65%～70%左右。

三 机电一体化技术在提升机中的应用

目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备是矿井提升机，为全数字化交直流提升机。尤其是内装式提升机，在结构上将滚筒和驱动合二为一，大大简化了机械结构，充分体现了机械～电力电子～计算机～自动控制的综合体。而全数字化提升机高度可靠，采用总线方式，使电器安装大大简化，此外，硬件配置简单，互相兼容。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化提升机，其核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统，其性能先进、操作简便、准确可靠。此外，我国还应用SIMADYND和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。目前，最大装机容量已达到5000kW，主、副井提升机可做到全自动化，不需要专门的绞车司机。

四 机电一体化技术在带式输送机中的应用

带式输送机是我国煤矿井下输送系统的主要运输设备，由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点，已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。因此，成为近几年来机电一体化技术的研究重点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置。它是一种专门为平滑起动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置。一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术，我国带式输送机的中间驱动点不能不知过多，一般为3点驱动，这样就限制了输送机的单机长度和运量。而且，输送机的监控设备功能少、可靠性较差、灵敏度和寿命都较低，和发达国家相比存在显著的差距。

五 其他煤矿机电一体化装置

液压支架则向电液控制方向发展，将计算机技术与液压控制有机结合，实现定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。煤矿供电的特点是供电要可靠，质量要高，能满足大功率设备的要求。因此应该推广节能型产品。高压开关柜采用维护量小，使用寿命长的真空开关。采用集中补偿和就地补偿相结合的办法提高功率因数，减少供电系统无功电流，减少无功功率损耗。目前高、低开关柜普遍采用了“微机保护”，具备网络功能，可以实现远程遥控、遥测、遥信和遥调

随着科学技术的快速发展，以及煤矿机电一体化的产品大量使用，其所创造的价值及效益将是以往不可想象的。同时各种新型机电一体化产品的大量使用也促进了机电一体化产品的技术、性能的不断提高及完善。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。