机械电子学理论在煤矿机械的应用
机械电子学理论在煤矿机械的应用
摘要：当前，我国的煤矿生产已经进入一个机械设备与机械电子学理论紧密结合的时期。
本文就机械电子学理论进行了简要介绍，并以MGTY-930为例从机械化采煤、带式输送机、采煤机、矿井安全生产监控系统四方面阐述了其在煤矿机械中的实际应用。
关键词：机械电子学理论;煤矿机械;应用
一、机械电子学理论概述
机械电子学理论俗称机械电子工程学，是一个涵盖多门学科的综合性较强、科技含量较高的技术。
它不是简单的“机”和“电”相加，而是成为集自动控制技术、计算机技术、微电子技术、信息技术、液压技术、机械技术以及其他技术有机融为一体的一门全新技术。
这门技术首先应用于机械，开始于20世纪70年代中期的国外。
80年代以后，随着以微电子技术为核心的高新技术的发展，并与机械技术的有机结合，使机械制造技术得到质的飞跃，特别是随着微型计算机及微处理技术、信息处理技术、传感技术和检测技术等的发展，以及这些技术在机械上的应用，都极大增强了煤矿机械等机电产品的性能，使其翻开了一个智能化、自动化、数字化以及柔性化的新篇章。
就当下而言，机械电子学理论设备或产品在国外机械上的应用已在大范围普及，在我国也是处于紧密结合的时期，是煤矿机械设备应用与发展的趋势。
二、机械电子学理论在煤矿机械中的应用
目前煤矿机械中引用机械电子学理论主要体现在以下几方面：
(1)在综合机械化采煤中的应用
第一套国产综合机械化采煤工作面于1970年在我国研制成功，并在大同矿务局持续试验到80年代后期。
该项技术的使用极大地推动了我国煤矿自动化进程的发展，也标志着我们国家的煤矿综合机械化采煤技术有了长足的进步。
与此同时，采煤设备也逐渐由电牵引替代液压牵引的方向发展，其液压支架的控制系统也进入了计算机智能控制化阶段，形成了以计算机为控制核心，使用电液动力驱动，移架配合自动化的新格局。
另外，与之关联的工作面刮板运输设备也配备了计算机监控设备，实现了计算机自动化控制的改进和升级。
采煤机控制系统控制中心采用工业可编程控制器。
控制箱体和端头站的操作按钮，把各种操作信号送给控制中心，控制中心根据各种逻辑关系，输出控制信号，送给执行部件，进行各种控制。
(2)在带式输送机中的应用
带式输送机在我国煤矿井下原煤输送装置中普遍使用，近年来，与机械电子学理论结合的愈加紧密。
目前主要为机、电、液一体化的CST可控软启动装置的设计与应用，该装置专为实现在运送大惯性负载时可平滑起动而研制，通常设计为一台或多台CST驱动一条带式输送机。
然而，受在线监控术、动态分析和启动延迟等技术的制约，我国带式输送机的中间驱动点一般仅为3点，尚不能设计过多，减低了输送机的整机运量和单机长度。
并且，与发达国家相比，设备普遍存在着可靠性不高、灵敏度较差、监控设备功能弱以及使用寿命较短等较大差距。
(3)在电牵引采煤机中的应用
机械电子学理论在采煤机中的应用中，表现较佳的就是电牵引采煤机的使用。
与液压装置相比，该设备的动力牵引具有以下几个突出优点：①牵引具有双向畅通的优越性。
在采煤机上升时，它能提供足够的'向上牵引力，轻松克服阻力前行;在采煤机下滑时，也可实现把设备的机械能转换为电能，实施制动发电。
②牵引力更强，适应于倾角更大的煤层运送。
牵引电动机轴端停机防滑制动器的特别设计，使其电动机制动力矩甚至可达额定转矩的2倍以上，较好的满足40°～50°较大倾角煤层的输送需求。
③运行更平稳可靠，使用寿命更长，产生的故障更少以及维修强度更小等特点。
与液压牵引装置不同的是，电牵引大量的使用了电子元器件，不会出现由于零件相互接触而产生磨损的情况，也不会出现像液压牵引受液压介质的传递等影响造成运行不稳的状况，所以具备了上述特点。
④机械结构更简单，重量更轻，尺寸更小，使用效率更高。
电牵引采煤机大量电子器件的使用，使其机械结构更加简单，整机尺寸变得更小，重量也大幅度降低，而且实现电能变机械能的转换效率更高，接近于100%。
适用于薄煤层、可强力爬底的电牵引采煤机于1991年在我国研制成功，它是我国第一台使用交流变频调速装置的煤矿设备，为波兰玛克公司与我国煤矿总院上海分院联合设计。
该设备的问世，带动了我国其他煤矿企业的蓬勃发展。
经过20多年的不断完善，我国的电牵引采煤机技术已逐步完善，为我国煤矿事业的发展注入了强劲的动力。
(4)在矿井安全生产监控系统中的应用
在矿井安全生产监控环节中，主要针对煤矿机械的电动机、工作装置、传动系统、液压系统和制动系统等装置可能出现的问题，实施在线运行状态监控。
若设备产生故障，则可自动报警并准确地判断出故障的部位，给出合理的解决方案，从而提高设备的整体稳定性，简化设备维护检查工序， 减低设备操作者的工作强度，减少使用维修消耗和停机维修时间，最终达到延长设备使用寿命、提高设备工作效率的目的。
但从我国多数煤矿企业使用监控系统的实际情况分析，任有一些技术需要改进，传感接收这一环节尤为突出。
从设备使用情况看，普遍存在传感器件使用寿命短、稳定性较差等问题，虽然相关科研机构也投入了大量资金和人力，对一些关键技术也积极进行改进和提高，但整体效果仍显欠佳，致使其在煤矿机械中的实际应用受到了限制。
而在国外，由于其科技水平有相对较高的水准，以发展为信息传输介质由光缆代替同轴电缆、信息媒介由声像代替字符的计算机网络监控传输时代发。
这些较大的差距，还需要我们国家的加大投资力度，煤矿企业与科研单位一起合作，早日达到世界先进水平。
930采煤机监测系统监测中心采用工业控制机。
采煤机监测中心，利用微电脑技术及专家系统，把实时数据库理论和相关的现代控制方法融合在一起。
通过接口电路板采煤机送来的信号.状态.数据.进行处理和分析，完成采煤机恒功率控制和故障诊断等功能;并对采煤机运行状态进行记录，预报警及相应的紧急故障处理，故障状态下的事故分析，操作指导及提示等功能。
三、结束语
从上面的叙述中我们可以看出，随着当代科技的不断进步，机械电子学理论在煤矿机械中得到越来越多的应用，虽然其设备在实际应用中还存在诸多问题，但与其他技术相比，其高智能化，高性能化以及高系统化等突出优点，使它成为现在以及未来我们煤矿机械设计制造发展的趋势，在我国的煤矿工业生产经营中扮演着越来越重要的角色。
参考文献：
[1] 李庆林.浅谈煤矿机械电子学理论的发展[J]. 经营管理者. 2011，7(02)：111-115
[2] 时玉明.机械电子学理论在煤矿中的应用[J]. 河南科技. 2011.5(04)：157-159
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