煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)研究

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【摘要】在煤炭開采過程中，對(duì)于煤礦機(jī)械設(shè)備的效率要求十分的高。為了有效提升機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率，利用電氣自動(dòng)化技術(shù)則是必然的選擇。本文對(duì)我國現(xiàn)階段煤礦機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了簡要的探析，以期為我國發(fā)展煤礦生產(chǎn)技術(shù)提供參考。

【關(guān)鍵詞】煤礦；機(jī)械設(shè)備；電氣自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用

引言

自動(dòng)化技術(shù)是一項(xiàng)綜合性程度較高的科學(xué)技術(shù)，包含了通信技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及現(xiàn)代控制技術(shù)?？茖W(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展的同時(shí)也促進(jìn)了煤炭開采設(shè)備的不斷完善，機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)越來越精細(xì)，智能化程度越來越高，并逐漸向多元化、集成化的方向發(fā)展。

1煤礦采掘機(jī)械設(shè)備的電氣自動(dòng)化技術(shù)簡述

1.1采掘技術(shù)的進(jìn)步以及多種輔助技術(shù)的發(fā)展

煤礦采掘時(shí)，電力牽引是大多機(jī)械設(shè)備主要?jiǎng)恿碓础Ｔ絹碓蕉嗟拿旱V采掘設(shè)備中應(yīng)用了多電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，安置電機(jī)時(shí)一般都是橫向進(jìn)行的，且裝機(jī)容量一直隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大而增大，總裝機(jī)的功率由電機(jī)多采用橫向安置，而且隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，裝機(jī)容量不斷增大，從常見的1MW擴(kuò)大到了1.5MW，而電機(jī)的牽引功率則達(dá)到了0.12MW。煤礦機(jī)械設(shè)備中使用到的交流電牽引電機(jī)，具有較強(qiáng)的抗污染的能力，減少對(duì)機(jī)械設(shè)備維護(hù)的勞動(dòng)力的投入，還有助于提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率，從而保證機(jī)械運(yùn)行的穩(wěn)定性，因而備受煤炭生產(chǎn)企業(yè)的青睞。機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的核心所在則是計(jì)算機(jī)技術(shù)，為了不斷提高采掘設(shè)備的自動(dòng)化程度，使其運(yùn)行效率更高，精度更準(zhǔn)，更為穩(wěn)定，則可以輔助故障診斷技術(shù)、傳感技術(shù)等多種技術(shù)。此外，采掘機(jī)械在不斷進(jìn)步，對(duì)于煤礦生產(chǎn)中輸送設(shè)備的承載力以及多樣性要求也就逐漸增加，一些技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國家已經(jīng)較早的將雙速電機(jī)引入到國內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)煤礦生產(chǎn)全過程的監(jiān)控。煤礦能夠進(jìn)行安全采掘的重要的一個(gè)工具就是液壓支架，在將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入其中后，能夠有效為電液控制自動(dòng)化以及高壓提供大量的電液，液壓支架的移動(dòng)速度也不斷的得到了提高，達(dá)到每架7s，有效改善了煤炭采掘的功率以及提升了煤炭采掘的效率，使得煤礦生產(chǎn)更可靠。

1.2與技術(shù)先進(jìn)國家之間存在差距

盡管我國的采煤設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)步的程度越來越高，但相比于那些產(chǎn)煤量較大的國家，我國采煤設(shè)備的自動(dòng)化程度還比較落后，與之有一定的差距。煤礦采掘機(jī)的最大裝機(jī)功率只有0.83MW，而液壓牽引的功率則只有0.5MW，功率較低，且電牽引設(shè)備主要依靠進(jìn)口，特別是交流電牽引的電控部分則更是進(jìn)口的。國內(nèi)對(duì)于電牽引采煤機(jī)的研發(fā)還處于初始階段，能夠應(yīng)用與實(shí)踐的則少之又少。電牽引采煤機(jī)與工作面輸送機(jī)連接的強(qiáng)度較差，使得其運(yùn)輸能力較差，降低了傳送機(jī)的整體工作效率。同時(shí)，液壓支架中的電液控制系統(tǒng)以及對(duì)故障進(jìn)行判斷的系統(tǒng)中的微控系統(tǒng)也都不是國內(nèi)自主研發(fā)的，因此，整體而言，我國煤礦采掘中機(jī)械設(shè)備的電氣自動(dòng)化技術(shù)仍舊比較落后。

2電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)煤礦生產(chǎn)產(chǎn)生的影響

2.1影響煤礦的安全管理

煤炭行業(yè)是一個(gè)特殊的行業(yè)，在煤炭生產(chǎn)過程中，首要前提就是安全生產(chǎn)，其對(duì)于煤礦企業(yè)的生存以及經(jīng)濟(jì)效益有著直接的影響，核心要素即是工作人員的人身安全。而在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用的煤礦機(jī)械的自動(dòng)化程度越來越高，不但有效節(jié)省了較多的人力，還將煤礦生產(chǎn)中事故的發(fā)生率降到了最低，并將煤礦的安全生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)控制在規(guī)定的范疇內(nèi)。如果以危險(xiǎn)源作為辨識(shí)危險(xiǎn)基礎(chǔ)的重要依據(jù)，及時(shí)的控制并管理采煤過程中存在的一系列的不安全因素，從而能夠在源頭上將危險(xiǎn)源切斷，因此，采煤中越來越多的應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，煤礦發(fā)生安全事故的概率也就相應(yīng)降低了。

2.2影響煤礦的生產(chǎn)效率

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦電氣自動(dòng)化技術(shù)受其影響也越來越大，改變?cè)絹碓蕉唷，F(xiàn)今的工業(yè)控制中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)主要融合了三項(xiàng)技術(shù)：①計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；②自動(dòng)控制技術(shù)；③儀表儀器技術(shù)等其他的技術(shù)，綜合運(yùn)用這些技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)優(yōu)化煤礦工業(yè)的管理，并對(duì)其進(jìn)行有效的檢測(cè)和控制，提高煤礦生產(chǎn)效率的同時(shí)，并保證了煤礦的生產(chǎn)安全。

3提升煤礦運(yùn)輸設(shè)備的電氣自動(dòng)化程度

自20世紀(jì)80年代以來，我國煤炭開采的速度以及開采量都得到了迅速的增長。特別是在大型煤礦中，膠帶運(yùn)輸作為原煤輸送的主力設(shè)備起到了積極作用。為了進(jìn)一步提高膠帶運(yùn)輸?shù)目煽啃?，我國加大了?duì)膠帶運(yùn)輸中工況監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)力度，并且取得了一定的突破，該監(jiān)控系統(tǒng)有效地將計(jì)算機(jī)技術(shù)以及PLC技術(shù)進(jìn)行了融合，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)的綜合化和系統(tǒng)化，通過使用分散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)了在地面對(duì)井下運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，在煤炭生產(chǎn)過程中發(fā)揮了卓越的功效。在前期研究的基礎(chǔ)上，對(duì)于膠帶自動(dòng)化的保護(hù)技術(shù)尚需不斷進(jìn)行完善，在日后的研究以及生產(chǎn)中要大力發(fā)展該技術(shù)。隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)越來越成熟，其普及程度也越來越高，交流變頻技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，以致于帶動(dòng)了調(diào)速系統(tǒng)的進(jìn)步。那些技術(shù)較為先進(jìn)的國家，對(duì)于采煤提升機(jī)的控制技術(shù)相對(duì)較為完備，控制中心則是通過PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，并有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)工藝、同路行程以及安全回路等進(jìn)行控制的目標(biāo)，最終達(dá)到全微機(jī)監(jiān)控的目的，設(shè)備的安全性大大提升了。

4煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

煤礦機(jī)械設(shè)備能夠有效運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)動(dòng)力就是供電系統(tǒng)，其對(duì)于實(shí)現(xiàn)變電站的自動(dòng)化程度以及機(jī)械設(shè)備電氣化的意義十分的重大。以下就對(duì)普通規(guī)模的煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行簡要的分析：

（1）通常來說，35kV變電所工程中主要包含有以下幾種基本設(shè)備：①5kV線路雙回；②兩臺(tái)主變壓器；③6kV出線即電機(jī)、廠變等X回；④6kV母聯(lián)2回；⑤35kVPT2回；⑥6kVPT2回等，煤礦電力的供應(yīng)以及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的需要更與此變電所的保護(hù)和監(jiān)控的微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，主變壓器以及35kV線路則采用集中組屏方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，將后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)安裝在主控制室內(nèi)，并將6kV保護(hù)裝置安裝在每個(gè)開關(guān)柜上，每一個(gè)保護(hù)裝置都能夠通過RS485通訊接口將信息傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，這樣的設(shè)計(jì)方式不但操作方便，還能夠節(jié)約大量的空間，一舉兩得。

（2）為了對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)，通常會(huì)使用三種保住裝置：①變壓器高低后備保護(hù)裝置MTPR-035HB；②有變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置MTPR-110SD；③綜合測(cè)控裝置MMCU-10H。使用這些設(shè)備能夠在匝間短路、相間短路這些變壓器內(nèi)部或者外部發(fā)生故障時(shí)及時(shí)的采取安全應(yīng)急措施，以便有效的對(duì)電器接地，負(fù)荷過高，電流過大以及危險(xiǎn)情況進(jìn)行保護(hù)，或者變壓器本體有輕重瓦斯、溫度、壓力釋放等故障發(fā)生時(shí)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。保護(hù)35kV線路時(shí)一般使用MLPR-10H2型微機(jī)線保護(hù)裝置，該裝置主要由三種保護(hù)組成：①三段式過電流保護(hù)；②后加速保護(hù)；③單相接地保護(hù)。自動(dòng)化系統(tǒng)為了有效實(shí)現(xiàn)母線或單母分段主接線方式下的PT轉(zhuǎn)化，則可以在系統(tǒng)中安置一臺(tái)微機(jī)型PT切換和一臺(tái)低電壓保護(hù)裝置MPTS-10H，從而具備了兩段母線的測(cè)量保護(hù)、絕緣監(jiān)視、切換等一系列的作用，也能夠?qū)啥螞]有關(guān)聯(lián)的母線進(jìn)行監(jiān)控并對(duì)其形成低壓保護(hù)。

（3）臺(tái)式監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成：①監(jiān)控保護(hù)單元，其采用的是隔層設(shè)計(jì)。②通訊管理機(jī)，其是通訊的中心設(shè)備，具有能夠轉(zhuǎn)換間隔層設(shè)備的通訊規(guī)約，并對(duì)后臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控以及對(duì)上級(jí)調(diào)動(dòng)的功能進(jìn)行傳達(dá)的功能。③后臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)場采集的信息進(jìn)行全面的掌控，并對(duì)設(shè)備發(fā)出的信息進(jìn)行有效的保護(hù)，能夠有效統(tǒng)計(jì)、分析、核對(duì)、判斷、顯示以及打印這些信息，對(duì)安全事件形成記錄，并適時(shí)的發(fā)出警報(bào)，對(duì)監(jiān)控站內(nèi)所運(yùn)轉(zhuǎn)的情況進(jìn)行全面的監(jiān)控。計(jì)算機(jī)還具有遠(yuǎn)程控制功能以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，以便整個(gè)變電站自動(dòng)化水平的提高。

5結(jié)語

總之，現(xiàn)階段機(jī)械行業(yè)在不斷發(fā)展，機(jī)械發(fā)展的主流已逐漸被機(jī)電一體化所占領(lǐng)，機(jī)械行業(yè)不斷發(fā)展時(shí)也有助于提高煤礦機(jī)械自動(dòng)化水平，從而有效提高煤礦生產(chǎn)的效率，確保機(jī)械操作的安全性。在煤礦機(jī)械設(shè)備中加入計(jì)算機(jī)、信息通信技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)，能夠有效促進(jìn)電氣控制系統(tǒng)往集約化和自動(dòng)化方向發(fā)展，從而有效促進(jìn)煤礦機(jī)械設(shè)備的發(fā)展。

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作者：趙家臣 單位：廣西右江礦務(wù)局有限公司