现代煤矿机械中机电一体化技术综述

所属栏目：矿业论文
发布时间：2018-11-13 11:26:27  更新时间：2018-11-13 11:26:27

　　摘要：分别从煤矿的开采、支护、运输、洗选和矿井救护五个方面对机电一体化技术在煤矿机械中的应用进行了分析，总结了机电一体化在煤矿机械中应用的有益效果和未来的发展趋势。分析认为：将机电一体化技术运用在煤矿机械中，可提高煤矿生产的安全性和可靠性，提高生产效率，同时降低能耗;机电一体化技术将向智能化、网络化、微型化、高性能化和绿色化的方向发展。

　　关键词：机电一体化煤矿机械应用

　　引言

　　机电一体化又称为机械电子学，其英文名称为Mechatronics，由mechanics(机械学)的前半部分和electronics(电子学)的后半部分组合而成，最早出现在1971年的日本杂志《机械设计》副刊上。机电一体化技术最早起源于20世纪70年代，后伴随着电子信息技术的快速发展，特别是传感技术、传输技术和微型计算机的发展。使得机械一体化同电子信息技术相融合，发展成为现在的机电一体化技术，并推动了煤炭、钢铁等行业的生产改革[1-3]。

　　因此，机电一体化是融合了多门学科的独立学科，其主要包括计算机技术、信息技术、机械技术、电子技术、控制技术和光学技术等，机电一体化主要发展方向为智能化、模块化、网络化、微型化、系统化等[4-5]。其功能构成如图1所示。

　　1煤矿机械中机电一体化的应用

　　根据煤矿机械的主要用途可以将其分为开采、支护、运输、洗选和矿井救护等五大类[6]，因此，下面分别从这五个方面对机电一体化技术在煤矿机械中的应用进行分析。

　　1.1机电一体化技术

　　在煤矿开采机械中的应用在现代化的煤矿机械中，机电一体化技术已广泛应用于采掘设备，以提高煤矿的生产效率。机电一体化在开采机械中应用，使综采工作面的采煤机具有更好的牵引能力、更强的越阻能力，使井下的掘进效率和采煤效率均得到了大幅提升，开采安全性更加可靠，更加符合现在化掘进技术的发展需求。

　　1.2机电一体化技术

　　在巷道支护机械中的应用煤矿巷道的支护是煤矿生产过程中的安全保障，煤矿巷道支护经历了从木支护、砌碹支护、型钢支护到现在的锚杆锚索和液压支架配合使用的发展过程。其中机电一体化技术在液压支架中的应用，使液压支架能够根据综采工作面的具体情况进行自动调整，可通过监控顶板压力自适应的调整液压支架的状态，从而保证液压支架支护的安全可靠性;此外，液压支架在机电一体化的作用下可平稳准确地向前移动，而不必搭建支架。

　　1.3机电一体化技术

　　在煤矿运输机械中的应用在煤矿生产过程中，带式输送机是煤矿运输机械中的主要设备，带式输送机具有输送功率大、输送过程稳定等优点。带式输送机主要由驱动电机、输送带、传动滚筒、机尾改向滚筒、托辊、张紧装置、固定机架等组成，如下页图2所示。

　　带式输送机上的运煤量具有随机性、非线性和时变性等特点，因此，如果不对其进行有效的控制带式输送机将无法正常工作。机电一体化在带式输送机中的应用，使带式输送机中的液压调速软制动器具备自适应能力，能够自动辨识被控过程参数、自动整定控制参数，自动通过变频器控制驱动电机来进行功率平衡控制，使带式输送机运行更加平稳、安全。

　　1.4机电一体化技术

　　在选煤机械中的应用选煤就是从原煤中分选出符合用户质量要求精煤的过程。选煤机械主要包括破碎机械、筛分机械和分选机械。分选机械中的浓缩机是选煤过程中的重要设备，其絮凝剂添加是一道重要的工序。机电一体化在絮凝剂自动添加控制中的应用，使前馈控制和反馈控制相结合(控制图如图3所示)，从而实时调节浓缩池中絮凝剂的浓度，保证了其在一定范围内的稳定。

　　1.5机电一体化技术

　　在矿井救护机械中的应用以矿山救援设备为实例，矿山救援设备主要有救生钻机、排水设备、救护装备等。该设备包括快速反应操作系统、救援提升救援舱和起重装置，具有二次逃生的功能。

　　2煤矿机械中机电一体化应用的效果

　　1)提高煤矿生产过程中的安全性和可靠性。通过运用机电一体化技术，可以对井下作业的各种机械的电动机、液压系统、传动装置、制动装置等运行状况进行在线监控与远程控制;通过实时数据与预定值进行比较，发现异常后可自动对故障原因进行诊断，并发出警报，有效地提高了煤矿机械的使用寿命和安全可靠性。

　　2)提高煤矿机械的自动化水平。机电一体化的一个重要特点就是自动化、智能化。机电一体化技术在煤矿机械中的应用，使煤矿机械的自动化水平大幅提高，从主要依靠人力到依靠机器自动化运行工作。

　　3)提高煤矿的生产效率，降低能耗。机电一体化的运用，提高了煤矿机械的自动化水平，使煤矿生产的各个环节运行更加快速，提高了煤矿的生产效率。通过智能控制，使煤矿设备根据具体的生产情况自动调节设备运行情况，节约能耗。

　　4煤矿机械中机电一体化的发展趋势

　　1)智能化。机电一体化与传统机械之间最大的区别就在于智能化和自动化，随着科学技术的发展，煤矿机械的智能化也越来越高，不仅解放了人类繁重的劳作，也提高了生产效率。

　　2)网络化。随着现代信息技术的发展，网络越来越多的被应用在各种机械设备中，以实现远程操控、提高工作效率，机电一体化在煤矿机械中的发展趋势必会向网络化靠拢。

　　3)微型化。机电一体化技术的应用，使越来越多体积庞大的传统机械机构被小型的机电一体化结构所替代，使设备本身的尺寸越来越小。

　　4)高性能化。生产效率是企业生存的一大法宝，因此各种技术的应用无一不在提高着设备的运行效率，机电一体化技术必会使煤矿机械的运行更加高效和人性化。

　　5)绿色化。可持续发展是未来社会发展的主题，一切生产都要遵从这个主题，同样，机电一体化在煤矿机械中的应用也需要考虑到对环境的保护，尽可能的做到设备的循环利用和可回收。

　　5结语

　　通过机电一体化技术在煤矿的开采、支护、运输、洗选和矿井救护五个方面的应用，说明了机电一体化技术可提高煤矿生产过程中的安全性和可靠性，提高煤矿机械的自动化水平和生产效率，同时降低能耗。未来煤矿机械中的机电一体化技术将向智能化、网络化、微型化、高性能化和绿色化的方向发展。

　　参考文献

　　[1]张彩英，姚奉娣.现代化矿井中机电一体化技术的应用研究[J].煤炭技术，2011，30(9)：12-13.

　　[2]丁军军.煤矿机械中机电一体化数控技术的应用[J].机械管理开发，2017，32(5)：106-107;110.

　　[3]卢峻爽，张力.机电一体化技术在机械工程中的应用与走向[J].现代工业经济和信息化，2017(6)：69-70;74.

　　[4]魏娟.机电一体化及其机械系统的设计特点[J].煤矿机械，2001(7)：17-19.

　　[5]史映红，周志海.机电一体化技术在煤矿机械中的应用[J].煤炭技术，2011，30(5)：12-14.

　　[6]杨静.机电一体化技术在煤矿机械中的应用与发展[J].机械管理开发，2017，32(10)：141-142.