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煤礦機械自動化應(yīng)用及發(fā)展趨勢淺析

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煤礦機械自動化應(yīng)用及發(fā)展趨勢淺析

摘要:隨著科技水平的不斷提升,自動化技術(shù)的不斷成熟和普及應(yīng)用,機械自動化發(fā)展已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的必然趨勢,因此,以某煤礦企業(yè)為例,對機械自動化技術(shù)進行了概述,分析了煤礦機械自動化的應(yīng)用情況,探討了煤礦機械自動化的發(fā)展趨勢。分析認為,煤礦機械自動化的應(yīng)用對煤礦生產(chǎn)的效率和安全性都有積極作用,能夠為我國煤炭行業(yè)的發(fā)展提供助力。

關(guān)鍵詞:煤礦機械自動化應(yīng)用及發(fā)展

引言

機械自動化主要指的是相關(guān)機械能夠?qū)崿F(xiàn)自主作業(yè),不需要人工的實時控制。計算機技術(shù)的深入應(yīng)用,使自動化技術(shù)應(yīng)運而生,將其應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中,極大地緩解了人工操作帶來的壓力,降低了人工作業(yè)的失誤率。與此同時,機械自動化技術(shù)還在不斷深入研究,開始朝著多功能、智能化的方向發(fā)展。大多煤礦生產(chǎn)企業(yè),已經(jīng)在20世紀60年代開始應(yīng)用自動化技術(shù),到如今機械自動化已經(jīng)基本覆蓋了整個煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié),極大地節(jié)省了人工成本,提高了生產(chǎn)效率,同時也降低了事故發(fā)生率。

1機械自動化技術(shù)在我國應(yīng)用概況

隨著工業(yè)生產(chǎn)的快步發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高,對于煤炭的需求量越來越大,加上我國現(xiàn)如今提倡綠色發(fā)展,對煤礦生產(chǎn)工作有了更高的要求。應(yīng)用機械自動化技術(shù),能夠有效提升煤礦生產(chǎn)效率,降低煤礦開采、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)中可能會出現(xiàn)的安全風(fēng)險,保證了煤礦生產(chǎn)的正常運行??梢哉f,機械自動化技術(shù)給煤礦企業(yè)發(fā)展乃至社會發(fā)展都起到了推動作用,對機械自動化技術(shù)進行深入研究,探討其發(fā)展趨勢是有必要的。如今是智能化時代,計算機技術(shù)以及信息技術(shù)得到了快速的發(fā)展并廣泛普及應(yīng)用,這給機械工程的自動化技術(shù)發(fā)展帶來了新的發(fā)展方向。此外,我國倡導(dǎo)綠色發(fā)展,為走可持續(xù)發(fā)展道路,需要讓自動化技術(shù)向節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。

2煤礦機械自動化的應(yīng)用

2.1采掘自動化

現(xiàn)如今各個生產(chǎn)領(lǐng)域都對煤炭有極大需求,這就要求煤礦企業(yè)要不遺余力提高生產(chǎn)效率。將煤礦機械自動化應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中,能夠?qū)崿F(xiàn)煤炭采掘自動化,極大地提升煤炭的開采效率和產(chǎn)煤量。作為煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵組成部分,機械設(shè)備自動化對于煤礦生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本以及生產(chǎn)安全都有著極大的影響。近年來隨著自動化技術(shù)水平的不斷提高,采煤機、轉(zhuǎn)載機、液壓支架、刮板輸送機等先進的自動化設(shè)備在煤炭采掘工作中得到了廣泛應(yīng)用,我國已經(jīng)基本實現(xiàn)了設(shè)備國產(chǎn)化,幾乎90%以上的機械設(shè)備為國產(chǎn)[1]。但在實際的煤炭采掘工作中,發(fā)現(xiàn)機械自動化應(yīng)用效果不理想,依舊存在運輸能力低、過煤量低等情況,因此我國采掘設(shè)備的機械自動化水平還依然有提升空間,應(yīng)進一步提升設(shè)備的信息化、智能化水平,同時也要著重自動化設(shè)備的安全可靠性研究。與其他的行業(yè)生產(chǎn)不同,煤礦生產(chǎn)的環(huán)境惡劣,可以將煤炭采掘中應(yīng)用到的各種機械設(shè)備串聯(lián)成一個生產(chǎn)鏈,借助計算機技術(shù)和自動化技術(shù),實現(xiàn)聯(lián)動操作,能夠讓采掘工作更加智能化。如下頁圖1所示,為某企業(yè)采掘自動化示意圖。

2.2運輸自動化

與傳統(tǒng)的井下厚煤膠帶運輸不同,煤炭運輸借助了PLC技術(shù)以及計算機技術(shù),能夠在煤炭運輸中實時監(jiān)控運輸情況,目前已經(jīng)形成綜合化保護系統(tǒng),對于煤炭運輸有積極作用?,F(xiàn)如今,我國對煤炭運輸工作現(xiàn)狀以及運行特點進行研究,將變頻、變速技術(shù)應(yīng)用其中,同時研究出膠帶機全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)以及膠帶集中監(jiān)控系統(tǒng),兩個系統(tǒng)的應(yīng)用,使煤炭運輸自動化有了更好的保障,不僅節(jié)省了資源,還提升了運行穩(wěn)定性。某企業(yè)在膠帶運輸系統(tǒng)中,設(shè)計了PLC以及模糊控制算法的控制系統(tǒng),原膠帶機主要依靠繼電器、接觸器實現(xiàn)參數(shù)控制,如下頁圖2所示,為膠帶機的運輸流程。其膠帶運輸機由5部分組成,其中1、2、4號為落地式鋼架膠帶機,3號是圓振動篩,5號是鋼絲繩芯強力膠帶機。開采后的原煤由5號膠帶機輸送到地面上,隨后由其他幾號膠帶機依次輸送至儲煤場[2]。在長期的應(yīng)用過程中,發(fā)現(xiàn)該膠帶機在運輸時經(jīng)常會出現(xiàn)響應(yīng)速度慢、保護動作延后等問題,且極易發(fā)生故障,影響原煤運輸效率。因此該企業(yè)設(shè)計了一款控制系統(tǒng),由PLC和模糊控制算法相結(jié)合,實現(xiàn)膠帶機的有效控制,原理圖如圖3所示。在該控制系統(tǒng)中,實現(xiàn)了自動控制和手動控制兩種模式的自由切換,同時還能夠?qū)Χ嗯_膠帶機實現(xiàn)聯(lián)動控制,提升了膠帶機的運行質(zhì)量和響應(yīng)速度。

2.3安全監(jiān)控自動化

受環(huán)境因素的影響,煤礦生產(chǎn)作業(yè)需要大量的機械設(shè)備,不論是設(shè)備操作還是人工作業(yè),都有一定的安全風(fēng)險,必須要將安全生產(chǎn)工作放到首位,才能夠有效避免安全事故的發(fā)生。因此,我國的煤炭企業(yè)在應(yīng)用自動化機械的同時,也加強了安全監(jiān)控工作。現(xiàn)下應(yīng)用最為普遍的便是紅外線/紫外線噴霧設(shè)備,通過檢測瓦斯?jié)舛?,實現(xiàn)安全監(jiān)控[3]。在實際的應(yīng)用過程中,如果設(shè)備中的瓦斯?jié)舛雀哂陬A(yù)設(shè)值,系統(tǒng)會發(fā)出報警信號,工作人員在接到報警信號后及時采取應(yīng)對措施,能夠有效避免人員傷亡,降低企業(yè)的經(jīng)濟損失。除此之外,還可以借助人工檢測的方式實現(xiàn)安全監(jiān)控,主要是借助監(jiān)控系統(tǒng)對工作人員所在區(qū)域進行實時監(jiān)測,并第一時間通知工作人員盡快遠離危險區(qū)。當然,在實際的煤礦作業(yè)中,很多因素都可能引發(fā)安全事故,譬如瓦斯、氧氣、濕度、粉塵等。這種風(fēng)險因素不能完全消除,只能依靠安全監(jiān)控來避免安全事故的發(fā)生。在機械設(shè)備運行過程中,將監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到設(shè)備中,能夠?qū)崟r監(jiān)測設(shè)備的運行情況,及時發(fā)現(xiàn)危險因素,一旦出現(xiàn)問題立即發(fā)出報警信號,便于工作人員采取相應(yīng)措施,可以更好地降低事故發(fā)生。譬如電牽引采煤機上安全監(jiān)測系統(tǒng),可以通過計算機來接收信息,能夠有效監(jiān)測到機械的運行狀況,收集礦井作業(yè)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)異常能夠及時處理。如圖4所示,為采煤機工況監(jiān)測和控制系統(tǒng)工作情況。

2.4綜采巡檢自動化

煤礦井下綜采工作難度大,涉及眾多的機械設(shè)備,環(huán)境空間小、溫度高,且視覺差,是煤礦安全事故多發(fā)地,也是煤礦企業(yè)重點關(guān)注的環(huán)節(jié)。在監(jiān)測工作中,通常采用人工巡檢和在線監(jiān)控兩種方式,兩種方式各有利弊,人工巡檢靈活度高,但勞動強度大,巡檢效率低;在線監(jiān)控效率高,但靈活性差,且成本高、覆蓋面積小。在這種背景下,一些企業(yè)開始著手研究巡檢機器人,實現(xiàn)了綜采巡檢自動化。如圖5所示,為綜采工作面巡檢機器人系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)中,主要通過無線通信來實現(xiàn)信號傳輸?;窘柚鶺i-Fi來為機器人巡檢提供實時信號,在手持遙控終端內(nèi)部,有專用APP,能夠通過基站信號了解機器人的巡檢信息,在巡檢機器人內(nèi)部設(shè)置通信模塊,實現(xiàn)整個井下到地面的信息互聯(lián)。如圖6所示,為機器人本體控制程序流程。在該程序中,巡檢機器人能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾種功能:1)在巡檢過程中,能夠借助集控系統(tǒng)完成巡檢點的修改,實現(xiàn)巡檢路線規(guī)劃智能化。2)系統(tǒng)支持紅外視頻,同時與基站保持無線連接,支持視頻錄像、播放、暫停等功能,保證工作人員在地面能夠?qū)崟r了解井下巡檢情況。3)具備實時報警功能,在巡檢過程中遇到突發(fā)情況,可以借助畫面、聲音、郵件等方式,傳遞到地面,同時對報警信息的時間、地點進行自動儲存,方便隨時調(diào)閱查詢。

3煤礦機械自動化的發(fā)展

3.1發(fā)展現(xiàn)狀

2017年以后,我國的煤炭市場開始呈現(xiàn)回暖趨勢,帶動了機械制造業(yè)的發(fā)展,越來越多的采礦設(shè)備和先進技術(shù)應(yīng)用其中,在某種程度上,煤炭行業(yè)的發(fā)展要得益于科技的不斷進步。如今煤礦開采開始朝著智能化、成套化的方向發(fā)展,設(shè)備更迭速度更快,而我國目前的自動化技術(shù)還有需要完善和改進的地方。目前我國依據(jù)發(fā)展的實際情況,正在進一步優(yōu)化機械自動化配套系統(tǒng),以柔性生產(chǎn)為前提,借助計算機建立完善的信息系統(tǒng),優(yōu)化人機界面,通過在人機界面進行操作,讓自動化設(shè)備帶動普通設(shè)備運轉(zhuǎn)。當然自動化技術(shù)并不是一蹴而就的,同發(fā)達國家相比較,我國的自動化技術(shù)仍然需要國家的大力扶持,企業(yè)也要秉承學(xué)習(xí)的態(tài)度,積極吸取先進理念和技術(shù),再針對我國國情,制定科學(xué)的發(fā)展策略,相信在不久的未來,我國自動化技術(shù)會更上一層樓。

3.2發(fā)展方向

3.2.1自動化。目前煤礦機械自動化技術(shù)并沒有十分成熟,仍然需要不斷改進和完善,以此來更好地滿足社會發(fā)展需求。當前我國社會發(fā)展迅猛,對于機械自動化技術(shù)的研究,應(yīng)進一步迎合市場發(fā)展,抓住時代機遇,完善現(xiàn)階段技術(shù)中的不足。譬如一些機械設(shè)備容易受到溫度、濕度等因素影響,干擾因素極易導(dǎo)致設(shè)備操控靈敏度下降,運行出現(xiàn)偏差,這對于煤礦生產(chǎn)工作極為不利,直接將影響到煤礦生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)安全。因此對自動化技術(shù)進行完善將會是未來發(fā)展的一個必經(jīng)之路。3.2.2智能化。智能技術(shù)的提出和應(yīng)用,在短短幾年的時間里,就讓人們了解到智能化技術(shù)的先進性和便捷性。煤礦采掘技術(shù)如果能夠借助智能化技術(shù),實現(xiàn)運行程序、設(shè)備的智能化運行,將能夠更好地完成采掘工作。同時還能夠借助智能化技術(shù)實現(xiàn)智能監(jiān)控,實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)全覆蓋,對煤礦生產(chǎn)中的每一個環(huán)節(jié)都能夠進行智能檢測,一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常,直接發(fā)出警告信息,同時給予解決方案建議,節(jié)省問題分析以及處理時間。再比如井下機器人的研發(fā),也是借助自動化和智能化技術(shù)來實現(xiàn)的。將機器人應(yīng)用到井下作業(yè)中,可以取代人工完成相應(yīng)工作,保證了作業(yè)安全性。與此次同時,井下機器人還能夠通過影像,將井下的環(huán)境匯報給工作人員,工作人員只需要控制地面上的顯示屏,便能夠?qū)C器人進行下一步操作。實時同步的數(shù)據(jù)傳輸保證了開采效率和質(zhì)量的同時,還能夠在及時發(fā)現(xiàn)問題后,迅速做出合理調(diào)整,保證開采方案的安全可靠。

4結(jié)語

煤礦機械自動化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中起著重要的作用,然而我國的自動化技術(shù)依然處于學(xué)習(xí)和研究的階段。因此,要重視自動化技術(shù),并結(jié)合煤礦生產(chǎn)的實際情況,掌握煤礦自動化的需求,進一步完善煤礦機械自動化技術(shù)。這就需要我國重視自動化技術(shù)的研發(fā)工作,加大資金投入,積極引進國外先進技術(shù),實現(xiàn)科學(xué)發(fā)展。

參考文獻

[1]柴冬冬,王凱.機械自動化在煤礦機械制造中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù),2017(4):14.

[2]田婷婷.機械自動化在煤礦機械制造中的應(yīng)用[J].機械管理開發(fā),2016(5):122-123;126.

作者:吳珺 單位:晉能控股煤業(yè)集團同忻煤礦