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机电一体化在机械化采煤中应用

2021-03-11 15:10 来源:机电一体化论文 人参与在线咨询

摘要:煤矿基本上已经实现了机械化开采,如何进一步提高煤矿开采的效率和安全性是一个重要的问题。传统煤矿机械设备的操控多依赖于工人完成,不但效率低而且安全性差。为此,应该大力推进机电一体化技术在煤矿中的应用,从而实现煤矿的高效生产。分析了煤矿机电一体化技术的优势,探讨了机械化采煤中机电一体化技术的应用,可以为煤矿的安全高效开采提供一定的参考。

关键词:煤矿开采;机械化采煤;机电一体化

煤炭是一种重要的资源,保证对其的安全高效开采对于国家经济建设具有重要意义。经过多年发展,中国煤矿开采基本上实现了机械化,具体表现为普通机械化采煤技术和综合机械化采煤技术的大规模应用[1-2]。机械化采煤最大的特点是在煤矿开采中采用大量的机械设备。随着时代的发展,传统的机械设备已不能满足煤矿安全生产的需要,因此需要在机械化采煤中应用机电一体化技术。机电一体化技术的核心为采用先进的电气设备来实现对机械设备的控制或监测,从而实现煤矿开采的安全高效。本文围绕煤矿机电一体化技术的优势展开探讨,分析了机电一体化技术在机械化采煤中的应用。

1煤矿机电一体化技术的优势

机电一体化技术起源于欧美发达国家,在20世纪80年代中期引入中国,其宗旨在于实现对机械设备的电气化控制。经过多年发展,中国的机电一体化技术应用非常广泛。煤矿开采中应用机电一体化技术是煤矿机械化开采发展的趋势,其优势主要有以下几方面。

1.1提升了机械设备操作的便捷性。煤矿开采中使用了大量的机电设备,需要通过相应的操作杆来操作机械设备。在进行设备控制时,需要进行合适力度的控制。若控制力度不当,则会导致设备不能按照预定方式工作。这在很大程度上增加了操作设备的入门难度,降低了生产效率。应用机电一体化技术后,可采用相应的电气设备来对机械设备进行操控。这样既可以更准确地控制机械设备,又可以大大降低设备操作的入门门槛。在进行操作时,工人只需要按相应的按钮就可实现对机械设备的准确快速操作。此外,机械设备上安装的监控和显示器有助于看清设备的运转情况,更便于对机电设备的操作。

1.2增强了设备的安全性。在煤矿开采过程中,机械设备会发生故障。在过去,对于机电设备的故障只能通过对设备进行检查或察觉设备运行的异常情况才能发现,这极大地增加了机械设备发生故障的可能性。当前,采煤设备的机电一体化程度正在不断提高,一些设备配置了电子控制系统。在采用机电一体化技术后,通过在机械设备上安装一些传感器采集设备运行的参数,就可及时发现设备故障[3]。若设备的运行参数发生异常,相应的指示灯会异常或发出相应警报,可有效地避免安全事故的发生。例如:机械设备的温度过高时,机械设备上的温度显示器会变红,提示工作人员要注意安全。

1.3减轻了工人的劳动强度。机电一体化技术的应用可有效减轻工人的劳动强度。与传统的机械设备相比,采用机电一体化技术的设备更加先进,主要是设备的移动更加方便。这可将工人从繁重的体力劳动中解放出来。随着机电一体化程度的提高,煤矿开采效率在提升,工人数量在减少。此外,机电一体化技术的应用还能降低煤矿生产中的能耗,有助于减少设备的运行成本。例如:煤矿的皮带运输机和矿井通风机采用变频控制系统后,能耗将降低30%以上。这有助于保证设备始终处于一个高效运行的状态,从而提高煤炭开采效率。

2机械化采煤中机电一体化技术的应用分析

在煤矿开采中最为重要的机电一体化技术是综采技术,而综采技术的核心在于液压支架的电液控制系统。下面将重点介绍煤矿机械化采煤和液压支架的电液控制系统。

2.1机械化采煤概述。机械化采煤顾名思义就是采用机械设备来进行煤炭开采。现在的机械化采煤主要可分为普通机械化采煤和综合机械化采煤两种,其使用的支护设备存在很大差别。普通机械化采煤采用单体液压支柱(见图1a))进行支护,综合机械化采煤采用液压支架(见图1b))进行支护。前者基本上未采用机电一体化技术,而后者基本已采用了成熟的机电一体化技术[4]。普通机械化采煤矿井的年产量不超过百万吨,而综合机械采煤矿井的年产量可达千万吨,由此可见机电一体化技术对机械化采煤的效率有着较大的影响。

2.2液压支架电液控制系统。在进行采煤时,液压支架的主要功能是对煤层的顶板进行支撑,以保证开采的安全。在回采完成后,液压支架需跟随采煤机移动,这个过程需要液压支架电液控制系统配合完成。液压支架的电液控制系统是计算机技术、通讯技术、控制技术、传感技术和液压技术综合一体化的系统(见图2),其是综合机械化采煤的关键。液压支架的电液控制系统主要负责液压支架的移动和支撑顶板,其是通过控制液压支架的支撑力实现的。在移架时,通过电液控制系统来降低液压支架的工作阻力,即将液压支架的液压油抽出。待液压支架到达指定的位置后,再向液压支架内注入液压油,使其达到正常的工作阻力。在这个过程中,不仅要控制液压支架液压油的压力,还要控制液压支架的工作姿态,例如倾角和高度等。通过电液控制系统,可实现液压支架的自移,极大地提高了煤矿开采效率。这是由于在煤矿开采过程中,支护顶板是煤矿开采的关键,若支护顶板用的时间很多,则回采效率必然会很低,例如普通机械化采煤采用的是单体液压支柱,无法实现对顶板的快速支护,煤矿开采效率很低。此外,液压支架及其电液控制系统的使用,大大降低了煤矿开采对工人数量的要求,将人从繁重的体力劳动中解放出来。

3结语

在机械化采煤过程中,非常有必要应用机电一体化技术。机电一体化技术应用的优势在于提升了机械设备操作的便捷性,增强了设备的安全性及减轻了工人的劳动强度。机电一体化技术在煤矿开采中最为重要的是综采技术,而综采技术的核心在于液压支架的电液控制系统。液压支架的电液控制系统集计算机技术、通讯技术、控制技术、传感技术和液压技术为一体,主要负责液压支架的移动和支撑顶板,可实现液压支架的自移,极大地提高了煤炭开采效率。研究可为认识机电一体化技术在机械化采煤中的应用提供一定的参考。

作者:刘捷 单位:山西西山晋兴能源有限责任公司

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