煤矿机电一体化技术在煤矿机械中的应用

龚柏宇 马伟

新疆金川集团有限责任公司 841011

摘要：煤矿机电一体化技术（Mechatronic）是指将电子工程与机械工程结合起来的现代化工业系统。机电一体化技术主要有自动化系统、计算机系统、控制系统等，本文以煤矿工程为主要参考对象，介绍煤矿机械中机电一体化技术的运用，详细列举其优势和不足之处。

关键字：煤矿 煤矿机械 机电一体化 应用

进入20世纪60年代后，计算机技术迅速发展，在机械工程领域，以计算机和信息技术为基础的自动化技术、控制理论被不断发展和完善。“机电一体化”这一概念就是在这一背景下被提出的。机电一体化技术结合了机械，电子和计算原理，综合三者的优势生成一个简单、经济、可靠的工程系统。机电一体化技术减少了人的操作量，利用电子、机械和计算机等方式共同协作来完成机械工作。因此，机电一体化技术是一个跨学科的复合领域。

1. 机电一体化技术在煤矿工程中的应用的概况

机电一体化技术可被应用于执行许多任务，以煤矿行业为例。很多开发、运输、维护的工业系统都应用了机电一体化技术，示例如下：

（一）带式输送机

我司采用带式输送机作为井下运输的主要机械，该设备配置有电子监控系统，可以根据系统参数自动调整运输速度与运行功率，在工期繁忙时增加功率，在工期闲置时减少功率。通过这种自适应式的功率调整，就能在保障运输功能的同时，最大程度的减少耗电量，节约成本，同时也减少了人力操作，降低生产成本。

（二）采煤机

我司采用的是采煤机为国产的先进数字化采煤机，该机型利用电子控制技术，可以同时在多个煤层同步进行采煤作业。作业的全部流程均为自动化进行的，所以生产效率相较于传统的人工操作采煤机械提升超过70%，并且可以解放人力，在过去人力无法探及的危险环境下进行作业。

二、煤矿中应用机电一体化技术的优势分析

机电工程是一种已经存在很长一段时间的工程“专业”，但是直到最近才被分配了自己的领域分类。简单来说，机电工程是机械，电气和计算机工程的混合体。这将机器人技术，控制系统，机电系统以及类似工程应用在该领域中。

机电一体化是工程行业中的一个新近发展的领域，结合了多个与工程师相关的学科，可以满足煤场的自动化生产的需求。对于煤场而言，利用机电一体化技术的最大优势在于通过实施自动化来改善现有生产流程。应用了可提高产品性能的控制系统，工程师就可以进行工程系统的仿真和建模，使用机械，计算机和电子技术来研发问题的解决方案。我国传统的工程优化思路一般都是在实践中逐渐总结经验，不断试错，而机电一体化技术的思路是通过模型、控制理论，首先在理论层面上解决问题，然后再落实到实际操作层面上，具有前瞻性和科学性。

输送机和运动控制器是煤矿中机电一体化技术实际应用的主流方向，前者主要用于煤矿的运输工作，后者则是采煤机的主要控制元件。机电一体化煤矿输送机这些具有荷载大、维护低的优势，非常适合矿井内煤矿运输工作。而机电一体化采煤机经过专门设计，可适应复杂井内环境的采煤应用和设施​​布置需求。两者都具有高速前导杆传输选件，节省了大量了的人力成本，维护成本，安全性也大幅度提高。

2. 运用机电一体化思想的煤场设备检修策略

   1. 定期检查机器运行情况

对于中小型煤场而言，可以采用统一规划的计划检修来为各煤场的机电设备进行维护，以时间为基准，按照机电设备普遍故障发生间隔的规律来制定检修策略。举例而言，在实践中发现某类型采煤机持续运行一年后往往发生某种小故障，持续运行三年以上往往发生某种中型故障，就可以针对这种特点安排六个月一次快速检修，安排两年一次大型检修。

1. 2. 利用设备实时状态检查系统预防故障

随着科学技术的进步，煤场的机器运行情况检查由人工检查逐步向电子检测和实时监控方向转变，先进的机器状态检查设备可以在机器运行过程中实施向检查者反馈机器的运行情况。根据这些实时信息，工程师就可以迅速掌握机器运行的整体情况，这就为快速故障诊断提供了信息基础。工程师可以利用对煤场机电设备的日程检查和实时状态检测信息来预测设备运行状态变化情况，预防可能出现的故障。可根据综合信息分析设立一个安全阈值，当设备的状态低于制定的阈值时，就代表设备整体的运行情况已经不能满足安全生产的需求，必须停机进行检修。

1. 3. 通过人工智能技术预防故障

对于煤场的机电设备检修思路而言，未来可以进一步引进更先进的数学模型和统计学办法，运用更加可靠的数学工具来拟合机电设备的运行情况动态模型。由于模型本身的复杂性较高，引进深度学习办法，通过计算机学习的方法来对机器运行情况进行预测也是一个很有潜力的发展方向。通过对信息的精确收集和遗传算法，可以非常精确的提出设备运行状态的预测和故障预警，预警准确率可以与熟练工程师媲美。人工智能检测相比人工检测节省了大量时间和精力，被认为是未来机器检修技术的主流发展方向。

四、结束语

近年来,机电一体化技术在煤炭行业当中，旧设备进行改造，以及对新产品开发等方面都做出了很多的工作，在很多方面取得了良好的成效。这使人们十分清楚地意识到机电一体化技术的应用，在煤矿机电产品发展，促进采煤高效、安全、 机械化、以及煤矿机电产品更新换代方面都具有重要的作用。

参考文献：

[1] 段晓鑫. "机电一体化"技术在晋神磁窑沟煤矿中的应用[J]. 煤炭工程, 2019, 051(0z1):103-105.

[2] 宋学伟. 煤矿机械中机电一体化技术的应用[J]. 工程技术:文摘版, 2016(7):00318-00318.

[3] 宋志海. 机电一体化技术在煤矿中的应用[J]. 山西冶金, 2020(3).