煤矿机电一体化的应用现状与发展趋势

吕皋鸣

(宁武能源投资有限责任公司，山西 宁武036000)

1 煤矿机电一体化技术的内涵

一般说，机电一体化是指在原有的机械技术的基础之上，再运用先进的计算机技术、自动控制技术、微电子技术和光学技术等具有时代特征的技术设备，使原有的生产模式和生产手段更加地具有科学性。而煤矿机电一体化，就是将机电一体化运用在煤炭行业中，作为一种新型的技术来提高原来的机械操作水平，控制了煤矿工作的劳动强度，提高了安全系数。在进行煤矿开采工作时，用计算机技术来控制整体操作，并严格深入煤矿开采工作的每个环节，利用计算机来计算和监测煤矿开采工作的进度。

2 煤矿机电一体化的应用现状

随着现代化煤矿发展的需要，对煤矿机械化采煤提出更高的要求，对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备，全数字化，交、直流提升机。特别是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一个整体，大大简化了机械结构，是典型的机电一体化设备，充分体现了机械—电力电子—计算机—自动控制的综合体。全数字化提升机具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能，以及简单而快速的通信功能。

应提高我国煤矿机电一体化产品的规范化、标准化、系列化和通用化的程度:以计算机为机电一体化的核心装置，因为计算机运算和存贮能力非常强，且体积和功耗小，更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品。在设计煤矿机电一体化产品时，应尽可能的选用功能强大的嵌入式计算机，从而保证工作性能更可靠。对于新开发的煤矿机电一体化产品，应具有通信功能。同时，要选用很好的开放性和高可靠性的通信模块，方便与控制网络进行连接通信控制;要对矿用传感器进行深入研究和开发，提高矿用传感器的可靠性和使用寿命。同时考虑传感器的数字化、集成化、智能化和多维化，使矿用传感器在比较恶劣的工作环境下进行信号的测量，并保证其测量准确度，具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能;要关注国内外高新技术的发展，将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化产品，从而提高煤矿现代化，达到煤矿自动化生产。

3 机电一体化技术在采煤机中的应用

现代电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。与液压牵引相比，它具有5 大特点。

1)良好的牵引特性。可以在采煤机前进时提供牵引力，使其克服阻力移动，也可以在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能。

2)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，因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6～2.0 倍。所以电牵引采煤机可用在40°～50°倾角的煤层，而不需要其他防滑装置。

3)运行可靠，使用寿命长。电牵引和液压牵引不同，前者除电动机的电刷和整流子有磨损外，其他元件均无磨损。因此工作可靠，故障少，寿命长，维修工作量小。

4)反应灵敏，动态特性好。电控系统能及时调整各种参数，防止采煤机超载运行。

5)结构简单、效率高。电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻，电能转换为机械能只做一次转换，效率可达99%，而液压采煤机的效率只有65%～70%左右。

4 煤矿机电一体化的发展趋势

4.1 智能化

作为未来矿难救援工作的主力军，其首先就应该拥有智能化系统。智能化系统围绕微机处理机，结合大量的软件和硬件资源，从而实现机器人的职能化控制，保证机器人能够实现多点控制和探测的功能，能够自行处理一些程序范围的简单问题，从而达到其用于矿难救援工作的设计目的。

4.2 可视化

要实现机器人的可视化功能，就要求我们能够将机器人的相关技术和虚拟成像技术有机地结合起来，运用强大的计算机运算能力、图形处理功能，建立良好的人机交互性能虚拟仪器控制面板，以适应煤矿机器人的各种可视化救援和检测操作。

4.3 网络化

为实现机器人救援工作的网络化，需要利用总线和虚拟仪器，通过总线进行网络化的总体控制，从而确保机器人的综合功能和运行可靠性。

4.4 绿色化

目前，全球都在提倡绿色环保。随着人们环保意识的增强，对各个企业的环保工作越来越重视。因此，煤矿机电一体化技术应以绿色安全无公害为里程碑，优化生产模式，在每个环节都要将环保放在首位，实现经济和生态保护的共同发展，不能因为眼前利益而忽视了长远利益。所以实现煤矿机电一体技术的绿色化，是推动社会发展的必然结果。

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