煤矿机电一体化产品在煤炭生产中的应用摘 要:随着煤矿生产不断向深部水平发展,对控制水平和规模的要求越来越高,加速了机电一体化技术的发展和进步进入21世纪,我国煤矿机电一体化技术的研究和应用均有重大突破,尤其在煤矿安全生产监控、大型设备综合后备保护及矿井生产过程自动控制方面取得可喜成绩采用机电一体化产品的煤矿,能够获得可观的技术、经济和社会效益关键词:煤矿机电一体化产品;煤炭生产;应用1 机电一体化机电一体化是集机械技术、微电子技术、光学技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、接口技术、软件编程技术等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进了相关技术的发展和进步我国在20世纪80年代成立机电一体化领导小组,并将该技术列为“863”计划机电一体化正朝着智能化、网络化、微型化、柔软性化、系统化发展,它的发展对煤炭系统产生了很大的冲击,采用机电一体化产品将大大改善煤矿生产的劳动强度、工作环境及安全系数,同时在降低能耗、保证安全生产方面也实现了特定的价值它可不必更换设备,而对产品结构和生产过程进行必要的调整、改革,对传统的机械工业注入新鲜的血液,实现文明生产2 煤矿机电一体化产品煤矿机电一体化产品已在许多煤矿得到广泛应用。
国产的以计算机为核心的电牵引采煤机、全数字直流提升机已占领国内市场,我国已能生产用计算机监控的掘进机、胶带运输机、矿井供电设备等另外煤矿安全生产监控系统、胶带机集中控制系统、矿井生产过程自动控制和信息化管理、图像监视井下关键设备和主要工作地点、调度室的装备实现数字化、计算机网络管理系统在生产调度、财务、人力资源、设备、销售及办公自动化都得到了普遍应用煤矿机电一体化产品实现了设备的自动化、智能化、信息化等等,为煤矿生产实现高安全、高可靠、高效率和高效益提供了保障3 煤矿机电一体化产品在西安煤业公司的应用西安煤业公司是一个高投入、高耗能的老矿,战线长,井区分部面大,井深、人员多、效率低、服务年限所剩无几现存在大量不宜开采的呆滞、遗留煤柱和无法开采的薄煤层针对目前的状况,要想生存和发展,就要根据现状淘汰、改造落后的高耗能的设备及设施近两年,我煤业公司投入大量资金,更新改造了老旧杂及高耗能设备,采用机电一体化产品,不仅提高了安全生产系数,还降低了能耗成本,提高了效率和经济效益1)MGD150NW采煤机:根据西安煤业公司目前的采掘条件,针对部分采区储量,提高生产效率势在必行为提高安全质量、提高掘进速度,2007年4月选择了辽源煤矿机械厂生产的EBJ2120型悬臂式掘进机2台,MGD150NW采煤机5台,采煤效率提高300%,大大提高了产量,降低了成本。
2)综采液压支架:2007年西安煤业公司为实现采煤机械化、提高工效、增加产量、提高人身及设备安全系数,减轻重体力劳动,首次在残采工作面使用了郑州四维机电设备制造有限公司生产的综采液压支架其中ZFG4800/18/30综采放顶煤过渡支架5架、ZF4000/16/28基本支架126架,提高了残采工作面的回采率,体现了机电一体化产品独特的优越性3)钢丝绳损伤定量检测系统:煤矿钢丝绳使用中一直存在着不安全、不经济、低效率、不可靠、危害大的难题钢丝绳的检测一直靠人工目视、手摸,耗时、耗工、效率低下2006年7月选用了洛阳逖悉开钢丝绳检测技术有限公司生产的TCK钢丝绳损伤定量检测系统,这个系统具有检测精度高、分辨率强、性能稳定、集成化、适用性强、使用方便的特点,能够定量检测钢丝绳断丝、磨损、锈蚀、疲劳等损伤,节约了检测时间、检绳人员、1/3钢丝绳用量并有效预防了断绳事故的发生4)自耦减压起动控制柜:西安煤业公司是五十年代的老矿井,设备陈旧,随着产量的萎缩,大型设备的高耗能问题越显突出主扇风机是煤矿的四大件之一,该设备的性能、特性的优劣直接影响矿井的安全生产和正常运行自2004年开始对全公司主扇风机进行更新改造,经选型设计,选取了燕京2台和湘潭平安电气集团有限公司生产的BD2Ⅱ系列弯掠组合正交型隔爆对旋轴流式主通风机3台,配备了JJ2B系列自耦减压起动控制柜,提高了效率、节约了能源、降低噪音、改善了环境污染,保证了矿井安全生产的顺利进行。
5)提升机交流电控系统:西安煤业公司六区是一个萎性矿井,自2000年起停用了部分设施2006年发现新的储量,经测算新建系统投入资金太大,决定起用六区停用的施,延长战线其中主井提升系统就是起用的设备之一,主井提升采用双箕斗,设备早已陈旧,加上停运几年更是难以应付新的生产需要全部更换将投入大量资金,决定在原有基础上进行改造,制作新箕斗,更换提升机的老电控系统我们选用了洛阳源创电气有限公司生产的ZJ K23/20交流提升电控系统,采用集成电子模块配合小型可编程控制器,接线简单、参数调整方便、维护量小,安装使用后一直运行良好6)其它:我们还采用了PL C煤矿提升机综合后备保护装置、PZBJ2Ⅱ型皮带机综保监控仪、ZDC30/30煤矿用斜巷防跑车挡车装置、BKGWD系列温度传器、QBZ21200/1140(660)矿用隔爆型智能化组合开关、GD TF21型轨道监测系统、电子秤计量监测系统等煤矿机电一体化产品,矿井生产系统逐渐向智能、信息、控制、综合模式发展参考文献[1]机电一体化实用手册[M].北京:科学出版社,2007,(1).[2]张念超.我国煤矿机电一体化技术的发展现状浅析[J],学术探讨,2008,(8).[3]程炜.无人化是煤炭信息化的主要目标[N].中国电子报,2008,(10).我国煤矿机电一体化技术的发展现状浅析摘要：机电一体化技术在煤矿生产中起着举足轻重的作用。
本文介绍了我国煤矿机电一体化技术的发展现状，分析了我国煤矿机电一体化技术所存在优势与劣势对机电一体化发展有一定的指导意义关键词：煤矿；机电一体化；综合采煤设备；监测监控系统；运输提升设备；现状1引言“机电一体化”（Mechatronics）这个名词起源于日本随着煤矿生产不断向深部水平发展，对控制水平和规模的要求越来越高，从而又加速了机电一体化技术的发展和进步，而采用新的机电一体化技术装备的煤矿，能够获得更加显著的技术、经济和社会效益，这是一个循环促进不断发展的过程我国的煤矿机电一体化技术，相比英、美、德、波等发达国家，虽起步较晚，但经过多年发展，也日趋复杂和完善2我国煤矿机电一体化技术的发展现状从1 9 7 0年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起，我国的机电一体化技术开始萌芽到上世纪8 0年代后期，我国综合机械化采煤取得了空前的发展，大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程，采煤机已由液压牵引向电牵引发展到了上个世纪9 0年代中期，在原有的研究成果上，又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究，并研发了大功率电牵引采煤机而进入2 1世纪后，我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破，在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。
然而，与国外的先进采煤国家相比，我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距，并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱，在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距3矿井综合采煤设备3.1电牵引采煤机近年来，我国电牵引采煤机的研发取得了长足的进步，在消化吸收国外引进采煤机技术的基础上，进行二次开发，拥有了许多具有自主知识产权的换代产品，在我国煤矿综合机械化采煤工作面，国产采煤机已经占据主导地位，完全采用国产装备的高产高效工作面不断涌现到目前为止，国内各采煤机生产厂家均对交流电牵引采煤机进行了大量的研究开发上海分院研制的M G系列电牵引采煤机已形成9大系列共几十个品种；太原矿山机器厂与上海分院合作，将A M 5 0 0液压牵引采煤机改造成M G 3 7 5/8 3 0－W D型交流电牵引采煤机后，又与充州矿业集团合作，研制成功了M G T Y 4 0 0/9 0 0－3.3 D型交流电牵引采煤机；鸡西煤机厂与上海分院合作将M G 2×3 0 0－W型液压牵引采煤机改造成M G 3 0 0/3 6 0－WD型交流电牵引采煤机后，又开发了M G 2 0 0/4 6 3型、M G 4 0 0/9 8 5型交流电牵引采煤机；辽源煤机厂与邢台矿业集团合作研制成功我国首台应用电磁转差离合器调速技术的M G 6 6 8－W D型电牵引采煤机；无锡采煤机厂与中纺机电研究所合作，研发成功国内首台应用开关磁阻电机调速技术的M G 2 0 0/5 0 0－CD型电牵引采煤机。
3.2液压支架电液控制系统目前在该项技术的研发中，美国、德国等走在世界前列，其液压支架电液控制技术配置有故障诊断预警装置，可实现液压支架与采煤机、刮板机联动和远程控制我国研制液压支架电液控制系统起步较晚，从1 9 9 5年研制成功第一台全工作面液压支架电液控制系统以来，虽有多种型号的电液控制系统液压支架问世但我国自行生产的电液控制系统的液压支架还没有在煤矿中推广使用，许多高产高效工作面所用电液控制系统液压支架仍是从国外引进而且从我国研制的支架电液控制系统看，尚处于单架和成组程序控制的初级阶段因为系统中没有主控制台，支架与采煤机联动的全工作面自动控制系统还在研制阶段近几年来，郑州煤矿机械集团有限责任公司通过与德国D B T公司、帝芬巴赫公司等的合作，将国外先进电液阀与本公司生产的液压支架配套，率先在晋城煤业集团投入使用，完全达到了设计要求，先后有晋城、神华等煤业集团6个综采工作面近8 0 0架电液控制液压支架已经或即将投入使用4名中国科学院院士对Z Y 4 4 0 0/9/2 1薄煤层刨煤机工作面电液控制液压支架和Z Y 8 6 4 0/2 5.5/5 5型国产化大采高掩护式液压支架这两种支架进行了鉴定和评议认为这两种支架整体性能达到世界先进水平。
除此之外，该公司设计制造的中国神华本土化电液控制液压支架Z Y 7 6 0 0/2 2/4 5、世界最高(6.2 m)的两柱掩护式电液控制液压支架Z Y 9 4 0 0/2 8/6 2不仅代表了国产支架的最高水平，而且还达到或接近世界先进水平4矿井安全生产监测监控系统矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一我国监测监控技术应用较晚,，2 0世纪8 0年代初，原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作，此举大大促进了国内监控技术的发展先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200），在部分煤矿中应用；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，研制出K J 2，K J 4等系统并通过了鉴定2 0世纪9 0年代以来，紧跟世界监测监控系统的发展潮流，我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统，如煤炭科学研究总院重庆分院的K J 9 0系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的K J 9 5系统等，它们的主要特点是：测控分站的智能化水平进一步提高；具有网络连接功能；系统软件采用了W i n d o w s操作系统。
同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”1 2字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统自此，大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现，不仅为各煤矿提供了更多的选择机会，且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识经过多年的实践表明，安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价，煤炭科学研究总院重庆分院的K J 9 0、天地科技股份公司常州自动化分公司的K J 9 5、煤炭科学研究总院抚顺分院的K J F 2 0 0 0和北京瑞赛公司的K J 4，K J 2 0 0 0等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平5矿井运输提升设备5.1井下带式输送机我国已自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机在我国“八五”计划期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，极大地提高了带式输送机的技术水平，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。
如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，成功的研制了多种软起动和制动装置以及以P L C为核心的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器6矿井提升机矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备，全数字化，交、直流提升机特别是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一个整体，大大简化了机械结构，是典型的机电一体化设备，充分体现了机械－电力电子－计算机－自动控制的综合体全数字提升机高度可靠，具有（上接9 7页）可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能，以及简单而快速的通信功能；它采用总线方式，大大简化电气安装；硬件配置简单，互相兼容，零备件少；可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度在我国“九五”计划期间，国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的核心部分A S C S是由双C P U构成的计算机系统除此之外，我国还用S I M A D Y N D和S 7研制成功了第一台交－交变频器供电的交流提升机。
2 0 0 0年1 1月，该系统在焦作古汉山矿投入运行，情况良好提升机由于采用了计算机技术，其安全保护系统更为完善该系统的主要特点是：采用两台计算机装置，每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统这两台计算机同步工作，互相检测，互为备用，对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式，对两者进行比较、校正，实现行程自动控制由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测，实现故障记忆，因此极大地提高了提升机安全性能7结语我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点，以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点这些设备在煤炭生产中的广泛应用，不仅减轻了操作人员的劳动强度，而且极大地提高了煤矿的生产水平和能力，创造了巨大的经济效益和社会效益参考文献[1]王树璞.煤矿综采设备机电一体化的现状和发展[J].能源基地建,1995,(1):22～24.[2]张莉.机电一体化技术在煤矿中的应用[J].山西煤炭干部管理学院学报，2007,(1):88.[3]王洪波.机电一体化技术及其应用研究[J].中国集体经济,2007(6):174.[4]文广.机电一体化技术在钢铁企业的应用与展望[J].机械,2003,30(1):62～64.[5]郁亨育?一种快速选择性检漏器电路[J]?煤矿自动化,1993,(2)?。