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煤礦機電一體化技術(shù)的重要性論文
由于煤炭資源開(kāi)采的特殊性，需要與煤炭資源開(kāi)采條件配套的機電設備才能實(shí)現機電一體化技術(shù)成功應用。且目前研發(fā)出的機電一體化掘進(jìn)、采煤機械產(chǎn)品多適用于大、中型煤礦，而對于小型煤礦的特點(diǎn)，仍存在一定的難點(diǎn)，需配套的移動(dòng)靈活、體積尺寸小、科遠程操控的采掘機械設備，因此，需針對煤礦機電一體化技術(shù)目前的發(fā)展趨勢及在小型煤礦的應用進(jìn)一步的研究。
1煤礦機電一體化技術(shù)的重要性
隨著(zhù)煤礦機電設備信息技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦機電一體化技術(shù)趨向于數字化、自動(dòng)化和智能化發(fā)展。煤礦機電一體化技術(shù)的發(fā)展，對現代化煤礦企業(yè)有著(zhù)十分重要的意義。
1.1提高生產(chǎn)效率
煤礦機電一體化技術(shù)包括電子技術(shù)、機械技術(shù)和液壓技術(shù)，有效的將其結合在一起。煤礦機電設備自動(dòng)化的提升，不但減小了煤礦工人的勞動(dòng)強度，而且還提高了煤炭的生產(chǎn)效率。機電一體化技術(shù)以微型計算機將各機電設備結合在一起，有效提高了煤礦各設備的工作效率以及設備的可操作性、經(jīng)濟性、安全性和可靠性。當煤礦某一機電設備出現故障時(shí)，可以第一時(shí)間由計算機自動(dòng)報警，縮短檢修時(shí)間，提高設備維修效率，提高設備生產(chǎn)效率。
1.2提高生產(chǎn)安全性
我國煤礦開(kāi)采系統大多較為復雜，需要掘進(jìn)多個(gè)采準巷道，且作業(yè)空間較為狹小，光線(xiàn)較差，粉塵較多，對煤礦工作人員的健康有所損害。煤礦機電一體化技術(shù)的應用可以有效的提高機電設備的工作效率，大大減輕工人的作業(yè)強度，增強了生產(chǎn)安全性。
1.3提高經(jīng)濟性
煤礦機電一體化技術(shù)的應用，提高了煤礦生產(chǎn)效率與安全性，有效的改善了工作人員工作環(huán)境，進(jìn)一步提高了煤礦的經(jīng)濟效益。并有效的檢測煤礦各機電設備的工作狀況，可以及時(shí)進(jìn)行有效的處理。
2基于機電一體化技術(shù)的采煤機遙控系統設計
相比較大型煤礦而言，小型煤礦目前存在的設備發(fā)展落后問(wèn)題更為突出，本文針對我國小型煤礦開(kāi)采設備自動(dòng)化與機械化程度較低的情況，設計了一種基于機電一體化技術(shù)的采煤機遙控系統，使其適用于小型礦井，具有移動(dòng)靈活、體積小、可遠程操控等特點(diǎn)。
2.1采煤機系統總體框架設計
由于機械自動(dòng)化控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦機電設備也趨向于自動(dòng)化、數字化。針對小型煤礦特點(diǎn)，基于機電一體化技術(shù)建立了小型煤礦采煤機遙控系統總體框架，如圖1所示，系統框架由無(wú)線(xiàn)遙控采煤裝置、井下無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )以及地面監控操作中心三部分構成。
2.2采煤機機械系統設計
采煤機設計要充分考慮可以靈活移動(dòng)、體積小巧緊湊的特點(diǎn)，較大程度上適合小型煤礦工作面狹小、地形環(huán)境復雜等特點(diǎn)。根據采煤機產(chǎn)品的設計要求，采煤機設計方案如圖2所示，主要包括采扒部分、行走移架部分、煤炭輸送部分以及其他配套設施部分。采扒部分將煤炭從工作面煤壁上割離下來(lái)，然后扒送至收集裝置，再由煤炭輸送裝置部分將煤炭輸送至輸送帶運出工作面。底盤(pán)行走部分充分吸取了挖掘機的設計結構經(jīng)驗，包括履帶、驅動(dòng)輪、導向輪等。除此之外，采煤機的控制系統安裝在采煤機駕駛室內，包括多種通信裝置和傳感器，以便于實(shí)現采煤機遙控系統的操作。
2.3采煤機液壓系統設計
遙控采煤機液壓系統部分包括有液壓泵、電液比例控制閥、郵箱、液壓行走馬達及油管等。煤安防爆電機提供總動(dòng)力源，然后通過(guò)液壓柱塞泵將機械能轉化為液壓能，從而為各部分提供動(dòng)力。采煤機遙控系統中主要通過(guò)電液比例控制閥實(shí)現對機器的遠程操作，電液比例控制閥通過(guò)對各個(gè)油路的開(kāi)閉以及閥路的開(kāi)度進(jìn)行控制，進(jìn)而轉化為電信號，以滿(mǎn)足采煤機在工作過(guò)程中各種機械動(dòng)作的完成。
2.4采煤機控制系統設計
控制系統作為整個(gè)采煤機遙控系統的神經(jīng)中樞，包括執行控制中心發(fā)送的指令、接收各部分傳感器傳回的數據、實(shí)時(shí)處理圖像信息等。因此，一套可靠安全的采煤機控制系統顯的尤為重要。采煤機遙控控制系統中選擇采用型號為T(mén)MS320DM6446的DSP+ARM雙核芯片微型處理器控制系統的主要控制器，驚醒采煤機工作狀態(tài)時(shí)傳感器信息的采集與處理，以及進(jìn)一步的運算。同時(shí)，采煤機上需要配備多種功能的傳感器，進(jìn)行瓦斯濃度監測、圖像采集、溫度檢測等。除此之外，采煤機采用EPEC控制單元對液壓控制系統進(jìn)行控制。
2.5采煤機通訊系統設計
通訊系統是聯(lián)系井下采煤機和井上監控中心的重要信息交換渠道。充分考慮井下的地形環(huán)境復雜性，本設計采煤機通信系統采用基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線(xiàn)通訊單元，該技術(shù)具有通訊可靠、結構簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)，能夠較好的滿(mǎn)足井下通訊要求。采煤機遙控系統隨著(zhù)機電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展應運而生，機電一體化技術(shù)不僅應用于煤礦采煤系統中，也可應用于煤礦各部分生產(chǎn)系統，大力發(fā)展機電一體化技術(shù)，是煤礦實(shí)現安全高效生產(chǎn)的重要途徑。
3煤礦機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
現階段，我國的煤礦機電一體化技術(shù)雖然一直在發(fā)展進(jìn)步，但比較于發(fā)達國家，仍有一些差距。為此，需針對煤礦機電一體化的配套設備進(jìn)一步研究，加強機電一體化中各設備之間的信息聯(lián)系，確實(shí)的保證煤礦安全開(kāi)采。
3.1標準化管理
首先需制定一套高質(zhì)量、高效率的標準化管理制度，指定技術(shù)人員針對煤礦機電設備定時(shí)檢查、保養和維修，有效杜絕故障的發(fā)生。技術(shù)人員必須學(xué)習并了解機電設備的安裝方法及操作說(shuō)明。一旦機電一體化技術(shù)中出現異常故障，掌握系統中機電設備的具體工作原理，可以在第一時(shí)間內找出故障點(diǎn)，及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行檢修。
3.2智能控制
由于煤礦井下開(kāi)采環(huán)境較為惡劣，采掘活動(dòng)不安全性較高，許多不確定的地質(zhì)因素可能會(huì )導致傳統的作業(yè)方式較為危險。因此，需大力研究并發(fā)展智能控制，結合機電一體化技術(shù)保證煤礦綜合生產(chǎn)系統的安全開(kāi)采。
3.3電力電子學(xué)及電氣傳動(dòng)自動(dòng)化的發(fā)展
隨著(zhù)近幾年研究學(xué)者對煤礦機電一體化技術(shù)的不斷研究，在煤礦機電直流調速和交流調速系統取得了豐碩的成果，使得電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)達到了先進(jìn)水平，提高了煤礦機電設備自動(dòng)化水平。
4煤礦機電一體化產(chǎn)品在西山煤電西銘礦的應用
近年來(lái)西銘礦投入大量資金，采用機電一體化技術(shù)及產(chǎn)品對礦井設施進(jìn)行了更新，不僅提高了安全系數，且降低了能耗，增加了經(jīng)濟效益。（1）綜采液壓支架：2016年6月針對西銘礦3211殘采工作面，引入了ZF400/16/28基本液壓支架116臺，ZFG4800/18/30綜采放頂煤支架7臺，大大提高了殘煤工作面回采率。（2）自耦減壓控制柜：針對礦井設備陳舊問(wèn)題，2017年1月引入JJ2B自耦減壓控制柜以及BD正交性對旋軸流式通風(fēng)機3臺，大大提高了井下通風(fēng)效率及保證了通風(fēng)安全，體現了機電一體化技術(shù)產(chǎn)品的先進(jìn)性。（3）其他：礦井還針對各系統更新了部分裝置。如QBZ-1200/1140智能防爆組合開(kāi)關(guān)、BJGWD溫度傳感器、ZDC30/30斜巷擋車(chē)裝置等。
5結語(yǔ)
煤礦機電設備一體化技術(shù)由先進(jìn)的機電設備與計算機控制系統結合而成，機電一體化技術(shù)成功應用于煤礦綜合生產(chǎn)系統，本文設計的采煤機遙控系統不但提高了煤炭資源生產(chǎn)效率，而且降低了工作人員的勞動(dòng)強度，大大提升了煤炭生產(chǎn)安全性，提高了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，應大力推廣煤礦機電一體化技術(shù)在煤礦的應用，積極推動(dòng)企業(yè)的健康發(fā)展。
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