探討煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，煤礦機(jī)械設(shè)備正逐步朝著自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展。加大煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可有效提高煤炭生產(chǎn)工作效率，降低生產(chǎn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，保證井下生產(chǎn)環(huán)境及生產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械設(shè)備；電氣自動(dòng)化；技術(shù)應(yīng)用

目前煤礦機(jī)械設(shè)備、設(shè)施越來(lái)越呈現(xiàn)出精密、智能化的趨勢(shì)，運(yùn)用功能也越來(lái)越朝著集成化、多元化的目標(biāo)發(fā)展。煤礦機(jī)械設(shè)備電氣化技術(shù)在實(shí)際的煤礦開采應(yīng)用中利用信息采集、分析處理及控制技術(shù)進(jìn)行多種技術(shù)相融合的工作形式，在一定程度上規(guī)避了礦山生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的安全問(wèn)題。在煤礦安全生產(chǎn)中充分發(fā)揮了電氣自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高了設(shè)備設(shè)施的可靠度，降低了生產(chǎn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率的雙提高。

1故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)建

故障診斷系統(tǒng)在煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化中的地位是極為重要的，在煤礦作業(yè)生產(chǎn)中，雖然已經(jīng)擁有了成熟的技術(shù)以及完善的體制，但仍然不能避免意外事故的發(fā)生。因此，故障診斷系統(tǒng)能在事故發(fā)生前將意外危險(xiǎn)降到最低，以保障安全。在煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的輔助下，故障診斷系統(tǒng)具有以下功能：故障報(bào)警、故障問(wèn)題分析、故障位置定位、危害程度分析等。這些功能的主要作用就是在日常的煤礦作業(yè)中，排除和篩查出煤礦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題可能性誘因，因問(wèn)題出現(xiàn)的部位難以預(yù)料，需要操作人員運(yùn)用故障診斷系統(tǒng)準(zhǔn)確快速地找到相關(guān)問(wèn)題及其處理辦法，以便有效的解決問(wèn)題[1]。故障診斷系統(tǒng)是一個(gè)集成體系的運(yùn)行體制，在分析模塊不出現(xiàn)問(wèn)題的前提下，工作人員也應(yīng)該注意終端設(shè)備以及相關(guān)配套設(shè)施的建設(shè)。故障信息是在接收到集成設(shè)備的各種數(shù)據(jù)收集，并由分析模塊進(jìn)行分析后，終端設(shè)備對(duì)故障信息以及分析模塊所得出的結(jié)論自動(dòng)進(jìn)行匯總、分析，并輸出故障結(jié)果信息，方便工作人員對(duì)故障做出處理對(duì)策。成體系的故障診斷系統(tǒng)能在有效預(yù)防危險(xiǎn)發(fā)生的同時(shí)，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的危險(xiǎn)進(jìn)行積極應(yīng)對(duì)，例如緊急斷電閉鎖功能，有效保障工作人員的安全以及單位的財(cái)產(chǎn)安全。綜上所述，我們還應(yīng)注意故障信息傳播的途徑這一細(xì)節(jié)問(wèn)題，雖然現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)達(dá)，但是這些技術(shù)大多需利用無(wú)線電技術(shù)以及相關(guān)光纖得以實(shí)現(xiàn)，而煤礦機(jī)械設(shè)備大多工作在地下，地形環(huán)境復(fù)雜，通信條件極差，現(xiàn)代的通信手段無(wú)法有效達(dá)到使用者的目的，這就需要我們運(yùn)用相對(duì)傳統(tǒng)的通信手段進(jìn)行故障預(yù)警和相關(guān)信息傳遞。有線傳播、蜂鳴報(bào)警器等手段能解決以上問(wèn)題，可以在外界有強(qiáng)烈干擾的前提下對(duì)信息進(jìn)行有效的傳播。對(duì)于已經(jīng)確定出現(xiàn)問(wèn)題的設(shè)備，維修后再重啟也是診斷系統(tǒng)需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。所謂牽一發(fā)而動(dòng)全身，在煤礦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題后，工人在對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修的過(guò)程中如有問(wèn)題忽略或造成一定損壞時(shí)，我們就要啟用實(shí)時(shí)監(jiān)控煤礦機(jī)械設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)，對(duì)已維修設(shè)備進(jìn)行不間斷的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，確保這些設(shè)備的正常安全運(yùn)行。在有條件的情況下應(yīng)定期對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢修，或者加裝更加準(zhǔn)確的監(jiān)控設(shè)備，確保設(shè)備能夠持續(xù)、安全、可靠的運(yùn)行。

2煤礦機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)

2.1采煤機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)和煤礦機(jī)械設(shè)備的深度融合，煤礦機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，效率也大大提高。目前大多數(shù)的煤礦機(jī)械設(shè)備都是依靠電力來(lái)驅(qū)動(dòng)，煤礦機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)的安全性能也得到了很好的發(fā)展和提高。總體上，現(xiàn)代煤礦機(jī)械設(shè)備大多數(shù)使用電氣化控制布局，對(duì)于復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性也有所增強(qiáng)，例如在此框架中使用的變頻技術(shù)能在復(fù)雜條件下完成任務(wù)。相關(guān)技術(shù)的結(jié)合也使煤礦機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化性能大大提升，一些較為先進(jìn)的煤礦機(jī)械設(shè)備采用了可編程控制系統(tǒng)，是根據(jù)程序設(shè)定值給操作站發(fā)送的信息指令實(shí)現(xiàn)的，或通過(guò)集成在各種傳感器上的可控信息對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備的具體工作模式進(jìn)行微調(diào)整，并將最終結(jié)果上傳至相關(guān)設(shè)備進(jìn)行一系列操作，從而讓煤礦機(jī)械設(shè)備在無(wú)人控制的情況下也能安全穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

2.2皮帶輸送設(shè)備電氣系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)

在采煤過(guò)程中，可以在地面的生產(chǎn)模塊與采煤工作面之間設(shè)置皮帶輸送機(jī)以方便煤炭的運(yùn)出，也可以確保相關(guān)設(shè)備在緊急情況下立即停止運(yùn)行。電氣自動(dòng)化技術(shù)可以在系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)一控制，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，皮帶輸送設(shè)備電氣系統(tǒng)可具有多種操作形式，例如自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制、獨(dú)立操作、手動(dòng)操作等。電子控制裝置可以自動(dòng)調(diào)節(jié)擋速，緊密控制整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、精準(zhǔn)化的管理。且在此過(guò)程中，還可以根據(jù)用戶需求和現(xiàn)實(shí)需要控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的精準(zhǔn)配合，實(shí)現(xiàn)皮帶式設(shè)備連續(xù)運(yùn)行速度的準(zhǔn)確控制，以此達(dá)到全面控制設(shè)備的目的。帶式輸送設(shè)備還可以采取視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)反映運(yùn)行速度，利用其他檢測(cè)手段監(jiān)測(cè)電壓電流、煤流量、環(huán)境、溫度等信息內(nèi)容，在存在隱患的情況下，對(duì)嚴(yán)重故障風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施預(yù)警和報(bào)警處理。由此可見，煤礦在采用自動(dòng)化的皮帶輸送設(shè)備之后能對(duì)整個(gè)煤礦的物聯(lián)網(wǎng)采取更好的監(jiān)控和管理。

2.3掘進(jìn)機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)

目前的掘進(jìn)設(shè)備中，大多都是依照節(jié)點(diǎn)可編程邏輯控制器的設(shè)計(jì)思路來(lái)設(shè)計(jì)的，這種設(shè)計(jì)思路可以有效地對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效的控制，并且在不同環(huán)境下，邏輯控制器能夠有效地對(duì)各個(gè)功能單元進(jìn)行簡(jiǎn)單而有效的控制，保證了設(shè)備及操作人員的安全性。對(duì)于設(shè)備的停止、啟動(dòng)、生產(chǎn)等不同的邏輯，現(xiàn)代的掘進(jìn)設(shè)備也設(shè)計(jì)出了不同邏輯用來(lái)滿足設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境下的操作性和可靠性。在對(duì)于各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控上，現(xiàn)代掘進(jìn)設(shè)備也采用多個(gè)傳感器互相監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)重要節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控。對(duì)于重要電路而言，現(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)械一般使用的是多個(gè)電流感應(yīng)器集中管理，在感應(yīng)器之間設(shè)置回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要電路和相關(guān)通信及其他功能性線路的保護(hù)[3]。在上述基礎(chǔ)上，新型的掘進(jìn)機(jī)械使用的是以PLC為電氣系統(tǒng)的主要控制系統(tǒng)。其可以控制多個(gè)單元在不同的邏輯模式上進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，也可以完成諸如系統(tǒng)中保護(hù)器對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)的復(fù)雜邏輯操作。其將掘進(jìn)系統(tǒng)的整個(gè)電氣系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一控制，在提高效率的同時(shí)保證了整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)作。在當(dāng)前煤礦機(jī)械代替人的政策引導(dǎo)下，采用現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)機(jī)械進(jìn)行升級(jí)已經(jīng)成為行業(yè)的主流，在煤礦相關(guān)設(shè)備中采取電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠有效提升煤礦產(chǎn)業(yè)的效率，極大改善相關(guān)從業(yè)人員的工作環(huán)境，降低從業(yè)人員的人身安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，信息技術(shù)也能對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，讓相關(guān)設(shè)備在提升工作效率的基礎(chǔ)上提升安全系數(shù)。

3結(jié)論

綜上所述，煤礦機(jī)械設(shè)備和電氣自動(dòng)化相結(jié)合是大勢(shì)所趨，其實(shí)質(zhì)上是整個(gè)產(chǎn)業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)交融的過(guò)程，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化、智能化。在整個(gè)實(shí)施進(jìn)程中，智能分析煤礦機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中可能存在的安全威脅，對(duì)故障原因進(jìn)行分析和定位，提升了整個(gè)行業(yè)的安全生產(chǎn)系數(shù)。其融合過(guò)程從各個(gè)層面提升行業(yè)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的，促進(jìn)了相關(guān)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，從煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、相關(guān)從業(yè)人員的安全以及整個(gè)社會(huì)利益進(jìn)行考量，我們應(yīng)積極推動(dòng)煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者：王衡 王先科 單位：河南省煤炭科學(xué)研究院有限公司