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基于機電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應用
摘要: 本文對機電一體化技術(shù)進(jìn)行了概述, 簡(jiǎn)要介紹了機電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程和趨勢, 論述了機電一體化技術(shù)的研究在煤礦生產(chǎn)中的重要意義, 重點(diǎn)介紹了機電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應用。
關(guān)鍵詞:煤礦 機電一體化 意義 應用
1 機電一體化技術(shù)的概述“ 機電一體化”(Mechatronics)是集機械、電子、計算機和信息技術(shù)等多種技術(shù)有機結合的一門(mén)交叉綜合技術(shù)。機電一體化是在機械的主功能、動(dòng)力功能和控制功能上引進(jìn)計算機和電子技術(shù),將機械裝置和電子設備以及軟件等緊密結合起來(lái),相互滲透,相互融合而形成的一門(mén)新興的綜合技術(shù)。它的本質(zhì)不僅是單純地利用電子技術(shù)來(lái)簡(jiǎn)化或替代機械,更重要的是將機械系統、微電子和計算機技術(shù)、信息技術(shù)組成了最佳系統。
機電一體化技術(shù)具有下述優(yōu)勢:提高使用的安全性和可靠性、改善使用性能。機電一體化產(chǎn)品均具有自動(dòng)監視、報警、診斷等功能,大大簡(jiǎn)化了操作步驟并且簡(jiǎn)單、方便;適用面廣、生產(chǎn)能力強、工作質(zhì)量高。機電一體化產(chǎn)品的各種自動(dòng)功能適用于不同的場(chǎng)合和領(lǐng)域,應變能力強,很大程度提高了控制和檢測的靈敏度和精度;具有復合功能、調整和維護方便。機電一體化產(chǎn)品具有復合技術(shù)和復合功能,它的它的自動(dòng)化檢驗和自動(dòng)監視功能可對工作過(guò)程中出現的故障自動(dòng)采取措施,使工作恢復正常。
2 機電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程和趨勢總體說(shuō)來(lái),機電一體化技術(shù)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段:準備階段,計算機的出現標準著(zhù)機電一體化技術(shù)的產(chǎn)生。上個(gè)世紀六十年代,日本首先提出這個(gè)名詞,但是限于當時(shí)的技術(shù)水平,該技術(shù)無(wú)法得到廣泛的推廣和應用;起步階段,信息技術(shù),微電子技術(shù)的發(fā)展成熟和第四代電子產(chǎn)品的商品化是機電一體化這一設想變成了現實(shí),在這一時(shí)期,機電一體化的影響不斷擴大,并取得了較大發(fā)展;發(fā)展時(shí)期,進(jìn)入八十年代,機電一體化技術(shù)已為全世界學(xué)者所囑目,機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品已像雨后春筍般出現;蓬勃發(fā)展時(shí)期,九十年代至今,各種新技術(shù)出現并取得突破性的發(fā)展,日新月異的變化使機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品擴展到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域。
我國制造的機電一體化產(chǎn)品都具有智能化、程序化、信息化的特點(diǎn),以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優(yōu)點(diǎn),機電一體化產(chǎn)品的廣泛應用減輕了勞動(dòng)強度,提高了生產(chǎn)力水平,創(chuàng )造了巨大的經(jīng)濟和社會(huì )效益。然而,我國的機電一體化技術(shù)與發(fā)達國家相比差距還很大,其未來(lái)的發(fā)展趨勢是:
開(kāi)發(fā)有自主知識產(chǎn)權的核心技術(shù),研究具有自主知識產(chǎn)權的核心裝置;增加產(chǎn)品的通信功能,以適應綜合自動(dòng)化的需要;開(kāi)發(fā)以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監測以及微處理器、計算機和專(zhuān)家系統的應用等;機器人仍然是機電一體化技術(shù)今后研究的重點(diǎn)之一。
3 機電一體化技術(shù)的研究在煤礦生產(chǎn)中的重要意義3.1 提高勞動(dòng)效率機電一體化產(chǎn)品的應用使過(guò)去落后的生產(chǎn)方式得到極大的改變,大量新型自動(dòng)化電子設備的使用徹底轉變了煤礦的作業(yè)模式,明顯降低了工人的勞動(dòng)強度,大幅提升了勞動(dòng)生產(chǎn)率,極大地提高了勞動(dòng)效率。
3.2 提高了勞動(dòng)安全保障傳統的煤礦工作環(huán)境非常惡劣,在潮濕、充滿(mǎn)煤塵的環(huán)境中長(cháng)時(shí)間、高負荷地工作嚴重影響到礦工的身體健康和生活質(zhì)量,某些情況下還會(huì )危及到他們的人身安全。采用機電一體化設備進(jìn)行煤炭的采掘、運輸、提升等,不僅可以使礦工從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái),而且還能降低發(fā)生事故和危險的幾率,防止工傷和職業(yè)病的發(fā)生,保證了礦工的生命安全。
3.3 增加了經(jīng)濟效益和礦工的勞動(dòng)收入煤礦機電一體化技術(shù)的運用使得煤炭的產(chǎn)量大幅提高,增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益,同樣使礦工的勞動(dòng)收入有所提高,改善礦工的生活質(zhì)量。煤礦企業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了其它相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展,對地方經(jīng)濟的快速發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。
4 機電一體化技術(shù)在煤礦中的應用4.1 機電一體化技術(shù)在采煤機中的應用機電一體化技術(shù)在采煤機的一個(gè)典型應用就是電牽引采煤機。它具有許多液壓牽引采煤機不具備的優(yōu)勢和特點(diǎn):良好的牽引特性。在采煤機前進(jìn)時(shí)它可以提供牽引力,在采煤機下滑時(shí)它還可以進(jìn)行發(fā)電制動(dòng);可用于大傾角煤層。牽引電動(dòng)機軸端裝有停機時(shí)防止機器下滑的制動(dòng)器,可用在40°～50°傾角的煤層,而不需要其它防滑裝置;運行可靠,使用壽命長(cháng)。與液壓牽引不同是電牽引采煤機除電動(dòng)機的電刷和整流子有磨損外,其它元件沒(méi)有磨損,因此運行可靠,使用壽命長(cháng),維修量小;反應靈敏,動(dòng)態(tài)特性好;結構簡(jiǎn)單、效率高。電牽引采煤機機械傳動(dòng)結構輕便簡(jiǎn)單,只做一次轉換電能轉換為機械能,轉換效率可高達99%,而液壓采煤機的電能轉換機械能的轉換效率只有65%～70%左右。
4.2 機電一體化技術(shù)在提升機中的應用目前煤礦機電一體化、自動(dòng)化水平最高的設備是礦井提升機,為全數字化交直流提升機。尤其是內裝式提升機,在結構上將滾筒和驅動(dòng)合二為一,大大簡(jiǎn)化了機械結構,充分體現了機械～電力電子～計算機～自動(dòng)控制的綜合體。而全數字化提升機高度可靠,采用總線(xiàn)方式,使電器安裝大大簡(jiǎn)化,此外,硬件配置簡(jiǎn)單,互相兼容。我國研制成功的具有自主知識產(chǎn)權的全數字化提升機,其核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統,其性能先進(jìn)、操作簡(jiǎn)便、準確可靠。
4.3 機電一體化技術(shù)在帶式輸送機中的應用帶式輸送機是我國煤礦井下輸送系統的主要運輸設備,具有長(cháng)距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實(shí)現自動(dòng)化等特點(diǎn)。因此,近幾年來(lái)帶式輸送機已成為機電一體化技術(shù)的研究重點(diǎn)。目前主要采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動(dòng)裝置。它是一種專(zhuān)門(mén)為煤炭或金屬礦石的長(cháng)距離皮帶運輸機而設計的軟驅動(dòng)裝置。一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動(dòng)。由于尚未解決動(dòng)態(tài)分析和在線(xiàn)監控技術(shù)以及啟動(dòng)延遲技術(shù),我國帶式輸送機一般為3點(diǎn)驅動(dòng),對輸送機的單機長(cháng)度和運量存在一定的限制。而且,輸送機的監控設備的功能、可靠性、靈敏度和壽命都與發(fā)達國家相比存在顯著(zhù)的差距。
4.4 其他煤礦機電一體化設備液壓支架則向電液控制方向發(fā)展,將計算機技術(shù)與液壓控制有機結合,實(shí)現定壓雙向鄰架或成組自動(dòng)移架,避免對頂板和支架產(chǎn)生沖擊載荷。煤礦供電要求是供電要可靠,質(zhì)量要高,能滿(mǎn)足大功率設備。因此應該推廣節能型產(chǎn)品。高壓開(kāi)關(guān)柜采用維護量小,使用壽命長(cháng)的真空開(kāi)關(guān)。目前高、低開(kāi)關(guān)柜普遍采用了“微機保護”,具備網(wǎng)絡(luò )功能,可以實(shí)現遠程遙控、遙測、遙信和遙調。
機電一體化技術(shù)是企業(yè)信息化的重要支撐技術(shù),目前已經(jīng)成為礦山綜合自動(dòng)化的基礎。機電一體化技術(shù)在煤礦采、掘、運裝備的應用和推廣,極大地提升了我國煤礦生產(chǎn)的綜合實(shí)力,為實(shí)現高效、安全、潔凈、結構優(yōu)化的煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實(shí)的基礎。
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