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煤礦掘進機電控系統(tǒng)應(yīng)用

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煤礦掘進機電控系統(tǒng)應(yīng)用

摘要:為了全面提高煤礦行業(yè)在掘進工作面的生產(chǎn)效率與安全性,企業(yè)需要結(jié)合實際情況并提出符合自身復(fù)雜地質(zhì)條件施工的掘進工藝,針對當(dāng)前我國煤礦業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及影響掘進機電控的因素展開分析,并提出機電自動化技術(shù)的具體應(yīng)用,確保自動化技術(shù)能夠更好地為煤礦開采作業(yè)提供幫助,推動煤礦行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞:掘進機機電技術(shù)生產(chǎn)效率自動截割技術(shù)

引言

在我國社會經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展過程中,煤礦行業(yè)的發(fā)展具有一定的促進作用,它不僅體現(xiàn)著我國國民經(jīng)濟基礎(chǔ)建設(shè)的效率和進程,也體現(xiàn)出了國民生產(chǎn)總值的提升。所以,為了全面提高煤礦行業(yè)在掘進工作面的生產(chǎn)效率與安全性,必須要充分利用現(xiàn)代化技術(shù)手段,從而提高機電自動化技術(shù)的應(yīng)用水平,以此來優(yōu)化煤礦行業(yè)的掘進體系,確保我國煤炭行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)健康穩(wěn)定的發(fā)展,并從中獲取良好的經(jīng)濟效益,為我國現(xiàn)代化社會基礎(chǔ)建設(shè)提供有力支持。

1當(dāng)前我國煤礦業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

目前,我國煤礦行業(yè)在國際范圍內(nèi)已處于領(lǐng)先地位,不僅煤礦日產(chǎn)量遠超于其他各國,同時也擁有千萬噸級的煤礦裝備量。伴隨著我國社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,雖然信息、通信以及微電子領(lǐng)域都處于遙遙領(lǐng)先的發(fā)展地位,但是在日常煤礦開采過程中依然存在一定的問題[1]。比如生產(chǎn)安全性較低、煤礦開采技術(shù)落后等等,對我國煤礦行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展造成了嚴(yán)重影響。基于此針對當(dāng)前我國煤礦業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及影響掘進機電控的因素展開分析。

2影響掘進機電控的因素

2.1技術(shù)的安全性

從技術(shù)安全層面看,影響掘進機電氣控制的因素有內(nèi)、外兩個方面。外在,煤礦井下特殊氣體如瓦斯、一氧化碳等因素,入井機電設(shè)備必須符合入井防爆標(biāo)準(zhǔn)。為了保護其內(nèi)部PLC、接觸器、保護傳感器等核心電氣控制部件,其防爆性能必須符合煤礦防爆外殼標(biāo)準(zhǔn)的要求,并對其內(nèi)部的PLC、接觸器、保護傳感器等進行了改進。內(nèi)部技術(shù)的安全性主要指的是電氣控制系統(tǒng)的安全和電氣控制系統(tǒng)程序邏輯功能的正確性。電氣控制系統(tǒng)程序必須滿足工作面現(xiàn)場工作的所有技術(shù)和安全要求,更要保證可靠的操作時間,而與其配套或輔助控制程序的保護、執(zhí)行元件,更需要進行定期功能測試和試驗,以確保電氣控制系統(tǒng)的正常運行。

2.2通信的可靠性

電氣控制系統(tǒng)的智能化已經(jīng)擴展到礦山電氣設(shè)備的更新,PLC與計算機、觸摸屏、設(shè)備井的通聯(lián),都離不開通信系統(tǒng)。井下不僅有復(fù)雜地質(zhì)條件外,還有復(fù)雜的電氣環(huán)境。EMI對通信線路和通信設(shè)備構(gòu)成威脅,為提高通信可靠性,應(yīng)采用數(shù)據(jù)校驗、多次握手通信等方法,推廣使用可靠的通信方式,提高控制指令的可靠性。

2.3電磁的兼容性

電控系統(tǒng)一般用弱電控制系統(tǒng)來控制強電,在電控箱中,既有強電啟動電動機通過接觸器通過,又有PLC控制的繼電器的弱電控制和保護。大電流干擾弱電干擾,造成繼電器誤動,甚至影響PLC內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu)的破壞,從而導(dǎo)致主機故障。所以,電控系統(tǒng)的電磁兼容性應(yīng)引起重視。目前,采取了獨立型殼體封閉式PLC、模擬輸入信號與數(shù)字信號分離、采用獨立變壓器向PLC供電等方法,提高PLC的電磁兼容水平,如圖1所示。2.4防塵和防振鉆孔要在巖石、煤體上開鑿作業(yè),振動、粉塵、水分等都是不可忽視的因素。通過增加防振墊片,固定電控單元,在電控室設(shè)置化學(xué)干燥劑等措施,可以有效解決振動和潮濕問題。

3機電自動化技術(shù)在煤礦掘進方面的具體應(yīng)用

3.1掘進機自動截割技術(shù)

掘進機自動截割技術(shù)主要是利用掘進工作期間的兩種不同狀態(tài)所研發(fā)出來的[2]。在煤礦掘進施工中,一種是對心掘進,另一種是偏心掘進。其中,偏心掘進是在掘進機在施工面掘進過程中,受煤層結(jié)構(gòu)和設(shè)備強度等各方面因素的影響而出現(xiàn)噪音過度干擾和震動的狀態(tài),從而對正常掘進方向造成了影響。為了有效解決這一問題,則需要相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合煤礦開采施工的實際需求,合理設(shè)置掘進機的切割方向與截割斷面,利用數(shù)控技術(shù)、傳感器以及機械控制系統(tǒng)來決定截割頭的位置坐標(biāo),以此來使掘進機能夠按照相應(yīng)的系統(tǒng)需求完成工作,提高掘進施工的精度和方向。在此技術(shù)應(yīng)用期間,需要相關(guān)技術(shù)人員對想到尺寸、方向以及煤層結(jié)構(gòu)進行充分了解,在此基礎(chǔ)上進行合理規(guī)劃,利用這些信息來制定出掘進機的截割范圍與方向,如圖2所示。

3.2掘進機自動糾偏技術(shù)

通常情況下,掘進機中每個施工內(nèi)容都包括截割、裝運煤等環(huán)節(jié),而結(jié)合機電自動化系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)置,掘進機在每次循環(huán)工作完成之后,都需要按照下一步計劃來調(diào)整方向與操作。并且為了能夠使每個工作循環(huán)步驟連接在一起,工作人員可以利用掘進機自動糾偏技術(shù),在前期錄入巷道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,使掘進機能夠按照工程需求來完成自動糾偏,以此來順利完成循環(huán)施工。該技術(shù)在應(yīng)用期間,主要涉及到以下幾點問題。首先,掘進機需要自行判斷巷道中心線具體位置,并始終確保行進方向與中心線相一致。對此不僅需要安裝三維電子羅盤來幫助掘進機根據(jù)地磁方向來計算行進偏差,同時還要利用超聲波檢測技術(shù)來計算巷道中心線和掘進機中心線之間的偏差。以此來實現(xiàn)自動糾偏的目的,如圖3所示。其中θ為掘進機中心線與行進方向的角度。

3.3掘進機煤巖識別技術(shù)

由于煤礦巷道的地質(zhì)結(jié)構(gòu)環(huán)境十分復(fù)雜,所以煤層和巖石層經(jīng)常會出現(xiàn)相互交替的問題,這種問題不僅對掘進機掘進工作十分不利,甚至還會對其設(shè)備造成一定的損傷[3]。通常情況下,當(dāng)掘進機截割遇到巖石層的時候,設(shè)備電流、壓力以及電機等屬性都會發(fā)生十分明顯的變化。而正是這種差異化,就會導(dǎo)致掘進機負荷程度受到影響,甚至還會影響到設(shè)備的使用壽命。所以為了避免巖石層對掘進機頭造成損壞,則需要利用自動識別煤層技術(shù),在針對底板進行截割時,如果掘進機遇到巖石層,那么就可以通過傳感器的自動反饋來降低工作速度,以此來減少掘進機的負荷程度,有效確保其使用壽命。此外,當(dāng)掘進機通過巖石層到達煤層之后,工作速度就會恢復(fù)到正常屬性值,以此來提高掘進機工作效率,如圖4所示。

3.4自動監(jiān)控技術(shù)

雖然目前煤礦行業(yè)在掘進過程中都會利用大型工業(yè)設(shè)備來完成掘進工作,但是為了能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場進行實時監(jiān)控,必須要有相關(guān)施工人員利用掘進監(jiān)控技術(shù),精準(zhǔn)了解作業(yè)面的綜合信息。在此期間,利用計算機模擬技術(shù),對施工現(xiàn)場情況進行判斷,以此來保證煤礦巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,使其能夠正常運行。對此,必須要將數(shù)據(jù)采集裝置、存儲裝置以反饋裝置,利用自動化系統(tǒng)來進行合成,通過PC機控制系統(tǒng),完成掘進內(nèi)容檢測。如果發(fā)現(xiàn)作業(yè)面出現(xiàn)任何問題,那么就要立刻停止開采作業(yè),避免出現(xiàn)重大危險事故。

3.5強化安全管理

雖然我國煤礦掘進機電控系統(tǒng)的安全管理相對穩(wěn)定,但要做好安全管理,還需要繼續(xù)努力,相關(guān)人員可從以下幾方面著手。首先是加強安全管理。為了提高采掘機電控系統(tǒng)的安全性,必須在設(shè)計和使用過程中建立合理的安全管理體系,以提高掘進機電控系統(tǒng)的安全性。只有完善安全管理的內(nèi)容,才能有效地保證電氣控制系統(tǒng)的使用安全。其次是采取安全措施。良好的安全措施是煤礦掘進機電控系統(tǒng)的有效保障。對此,有關(guān)人員在設(shè)計之初,應(yīng)針對煤礦掘進機的安全問題,制定安全措施,提升問題解決能力,確保電控系統(tǒng)的可靠性。

4結(jié)語

從現(xiàn)有煤礦開采作業(yè)中的自動化技術(shù)分析來看,要想促使煤礦行業(yè)安全穩(wěn)定發(fā)展,就必須要在加強安全防護的同時,保證原煤運輸和材料運輸自動化同步進行,只有從此類問題角度出發(fā),才能夠真正解決煤礦掘進工作面的問題,確保自動化技術(shù)能夠更好地為煤礦開采作業(yè)提供幫助,推動煤礦行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展??紤]到這一點,相關(guān)人員應(yīng)充分重視掘進機電氣控制系統(tǒng)的重要性,并在其不斷發(fā)展和完善的過程中不斷提高其可靠性,提升行業(yè)發(fā)展水平。

參考文獻

[1]張棟.機電自動化技術(shù)在煤礦掘進工作面中的應(yīng)用探究[J].礦業(yè)裝備,2020(4):42-43.

[2]李海生.機電自動化技術(shù)在煤礦掘進工作面中的應(yīng)用[J].機械管理開發(fā),2020,35(2):229-230.

[3]李旭.機電自動化技術(shù)在煤礦掘進工作面中的應(yīng)用研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟,2020(2):55.

作者:趙良 單位:晉能控股煤業(yè)集團永定莊煤業(yè)公司機掘一隊