煤矿机械设备电气自动化技术的应用

王 芳

（山西西山煤电股份有限公司马兰矿， 山西 古交 030205）

引言

传统的煤矿机械设备需要工人进行高难度的机械操作，对工人的素质要求较高，并且由于煤矿开采的危险度极大，也让开采工人时刻面临着未知的安全隐患。电气自动化技术的发展使煤矿企业无法满足于传统的煤矿机械设备的工作效率，市场对煤炭需求量的不断增加也推动了煤炭机械设备的升级更新。

1 电气自动化技术在煤矿行业中应用的必要性

1.1 提高安全可控程度

煤炭行业与交通、建筑行业被称为生产行业中的“三大高危生产行业”，煤炭开采过程是一个极其危险的工作过程。因此在煤炭开采过程中确保工作人员的生命安全是第一位的，因为煤炭开采的核心内容就是工人，一旦采煤过程中工人出现意外就会打破“工人- 煤矿- 工人”的生产循环，造成人员伤亡，给煤矿企业带来损失。但是电气自动化技术在煤矿机械设备中应用，会减少大量的工人进入采煤现场，降低意外事故的发生几率。同时，电气自动化技术能够提高采煤现场的安全可控程度，对危险源进行有效识别，在危险到来之前先截断危险源的发生条件，实现对采煤现场的安全控制[1]。

1.2 提高采煤作业效率

电气自动化采煤机械设备的工作效率肯定比人力工作效率要高，人需要休息，但机器不需要。相比较人工操作，自动化机械设备的工作情况更加稳定，平均的开采精度和准确度普遍高于人工。在未来，随着电气自动化技术的进一步发展，控制技术与人工智能技术在自动化机械设备中的进一步利用会让煤矿机械设备的性能更加完善，开采效率、开采精度、开采准确度都会得到大幅的提高。

2 电气自动化技术在煤矿行业的应用方向

提高煤矿机械设备的工作效率，解放人工，实现机械与电气自动化的结合是当前煤矿行业内的共识。电气自动化技术就相当于煤矿行业的一场机器改革，只有牢牢抓住这个改革机遇，企业才能有更好的发展、更光明的未来。在面对一场改革时，企业往往是抱着观望的状态，犹豫不决，但是企业需要明白未来煤矿开采的发展方向，积极借鉴国外煤矿行业的成功案例，舍下当前的经济利益，建设好一套完整的自动化机械设备，实现煤矿机械的集成，将精密的电子信息控制技术用在煤矿机械设备中，切实提高企业的工作效率和安全控制。接下来介绍电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用实例。

2.1 采掘机械中的故障诊断技术

采掘机械是电气自动化技术的主要应用阵地，采掘机械是接触采煤现场最多的机械，需要应对的环境最复杂，也最恶劣。相比较传统的采煤机械，电气自动化采煤机的主要特点是通过控制采煤机械的运行参数和运行姿态来提高采煤机对恶劣环境的适应能力。自动化应用提高了采煤机的性能，实现了全自动无人作业的工作效果，体现出科技进步对实业的发展推动。自动化采煤机的自动系统主要包括四个，分别是恒功率自动调速系统、自动调高系统、自动射线探测以及故障诊断。恒功率调速系统主要通过改变采煤机的牵引速度的设置值来限制主发电机的实际运行功率，控制负载功率的变化范围。从而使采煤机的工作效率发挥到最大。井下采煤工作环境的能见度低，环境地形环境变化无常，自动调高技术能够让采煤机自动识别井下的地形变化，调整采煤机的高度，防止采煤机在工作过程中出现连续截割顶板岩层而毁坏采煤机械设备的情况。故障诊断是基于采煤机械自动化监控进行的，自动进行工程路况的监视是电气自动化技术在采煤机械设备中的主要应用，其主要工作原理是通过监测采煤机械的运行参数和运行状态的变化，对采煤机械及其当前所处环境进行分析。这里还会用到数据分析技术。一旦发现运行参数或者运行姿态有变，信息分析系统就会立刻进行参数分析，并发出警报，判断机器处于故障中。电气自动化技术在采煤机械中的应用能够大幅度提高采煤机的工作效率，减少采煤机的磨损，延长采煤机的使用寿命[2]。

2.2 安全机械中的信息处理技术

安全问题一直以来都是煤矿行业的头等大事。电气自动化技术在煤矿安全机械的应用，提高了安全机械对煤矿工作环境的检测精度，并且能够及时地将采集到的信息通过中央信息控制系统进行分析处理，代替了传统的人工信息处理，能够让工作人员更快地掌握信息数据，增强对意外风险的控制程度。目前煤矿行业中用到的井下瓦斯检测遥控仪器、采煤工作环境的温度、湿度检测仪器和断电仪器等都已经开始了电气自动化技术融合实验，并在一些大型煤矿中投入使用，反响很好，有着巨大的发展前景。我国目前在自动化传感器领域的研究相对落后，煤矿企业需要进一步重视。

2.3 运输机械中的PLC 技术

电气自动化技术在煤矿运输机械中的应用主要体现在PLC 技术的应用上。我国煤矿企业常用的运输机械为带式运输设备，但是只有少部分的煤矿企业重视数字调整系统，大部分企业对网络和PLC 技术的了解程度不够。PLC 技术是电气自动化技术在煤矿运输机械设备中的核心系统，其工作原理是将高转电子频率和高效率的转波器作为基础进行运营。在运营状态下，PLC 和计算机处理器作为工作核心来实现对煤矿运输机械的控制。在控制过程中，计算机会对运输机械进行监控，实现对运输机的数字控制，给运输机械的安全提供了有力的保障。由于社会对煤炭资源的需求量逐年增加，煤炭的开采量也在不断增长，使用PLC 技术能够提高运输机械在运输过程中的安全控制，其先进的转波监控能够起到有效的感知作用。

2.4 监控系统与电气自动化技术

监控系统也是重要的煤矿机械设备。监控系统能够监视采煤工作的情况。自动化采煤机械容易发生故障，在采煤过程中如果出现失控等情况，都需要依靠监控系统来察觉。由于采煤环境的能见度低，寻常的监控摄像机很难拍摄到采煤环境中的情况，我国煤矿企业中使用的监控系统一般都是借鉴国外先进的红外设备和遥感设备来实现监控的。遥感设备和红外线设备对传感器的要求很高，电气自动化技术在监控系统中的应用环节也是作用在自动传感器的研究中。但是目前国内对自动遥感方面的研究还不够多，加大自动传感器的研究是未来电气自动化技术在煤矿机械设备中应用的一大研究热点。

3 煤矿行业中电气自动化技术的发展前景

电气自动化技术与煤矿机械设备的融合应用已经是大势所趋。在未来，智能自动化技术将会进一步融合到煤矿机械设备的生产研究中，随着人工的减少，煤矿企业在未来需要在设备维修和故障诊断上下更多的功夫，重视培养维修人员的专业技能，提高对自动化机械设备的维护程度，毕竟自动化机械设备损失一台就会影响企业的开采进度和工作效率。同时还应该加强对自动化传感器的研究，提高监控系统，增强对设备工作的监控[3]。