电气自动化技术在煤矿机械设备中的科普应用探讨_李强.pdf

82科技视界Science&Technology VisionF新技术应用New Technology Application引言煤炭资源作为促进国内社会经济发展的重要资源之一。近几年，伴随着国内的社会经济不断发展提高，各个领域对煤炭资源方面的需求也随之上升，煤矿机械设备的自动化生产与管理，在煤矿行业中发挥着重要作用。电气自动化技术的应用，还能够有效降低煤矿机械设备生产过程中安全隐患的发生概率，从而促进煤矿企业的煤炭生产效率得到提升。本文对电气自动化技术在煤矿领域中的有效应用展开全面研究，以供同行参考。同时，传播相关科学知识。一、电气自动化技术概述电气自动化技术，首先在机械设备中的应用，淘汰了人工生产的程序，并使得煤矿企业的采煤工作效率和生产安全性得到进一步的提高，并有效避免了煤矿开采过程中存在的未知风险出现。同时，在煤矿机械设备当中该项自动化技术的应用，进一步实现了对煤矿生产过程中产生的数据信息进行采集、收集、分析与处理，对企业的发展与经济效益的提升有着重要的促进作用。其次，随着信息化时代的来临，电气自动化技术的发展得到了进一步的提速，因此将其和计算机技术进行有效结合，能够改变现有设备的操作模式与操作逻辑，使得现行的机械设备操作与管理变得更加自动化、智能化2。电气自动化技术在煤矿机械设备中应用参数的主要内容如图 1 所示。而该技术的应用使得煤矿机械设备的开采作业变得更加规范化与智能化，有效降低了生产过程中事故的发生概率。电气自动化技术在煤矿机械设备中的科普应用探讨李强（太原华润煤业有限公司,山西太原030000）【摘要】为了更好地保障煤炭企业的生产效率以及工人自身的安全，将电气化自动技术引入煤矿设备中，对煤矿企业的发展具有重要意义。这样一来，既可以有效降低煤炭企业的生产成本，还能够更好地实现对煤矿生产造成的能源消耗进行控制，促进煤矿生产管理水平得到提高。基于此，文章先对电气自动化技术进行阐述，并从煤炭运输设备、煤炭采掘设备、排水系统、自动化变电站等方面的应用进行全面分析，以期能够为国内煤矿企业的生产提供相应的经验与参考。【关键词】机械设计制造；电气自动化技术；煤矿机械设备作者简介：李强，本科，机械初级工程师，研究方向为机械设计制造及其自动化。23年04期.indd 8223年04期.indd 822023/5/4 15:52:462023/5/4 15:52:4683科技视界Science&Technology VisionF新技术应用New Technology Application二、电气自动化技术在煤炭机械设备中应用的优势及影响2.1应用优势煤矿的开采和生产活动都是在井下完成的，且矿井下的生产作业环境相对恶劣，因此，煤炭的开采对不同类型的煤矿机械设备有着较高的依赖性。而将电气自动化技术运用到煤矿机械设备当中，可以有效减少工作人员的操作失误，提高煤矿机械设备的生产稳定性。同时，电气自动化技术还融入了仪表仪器技术与数字控制技术等技术，在煤矿生产过程中，电气自动化技术的应用，可以更好地对煤矿企业的生产技术进行优化，促进其生产技术得到升级，以此为煤矿的可持续发展奠定良好的基础。此外，电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用，还可以降低设备生产运行时存在的故障问题，提高煤矿开采与生产的效率3。2.2对煤矿开采的影响分析2.2.1对煤矿生产效率的影响电气自动化技术在不同类型的煤炭开采机械设备中的应用，主要体现在 3 个方面：仪表控制、理论控制以及计算机网络控制等。因此，将此项技术引入煤矿开采与生产的过程中，既可以有效推动煤炭生产效率的提高，还能够充分保障煤矿生产的安全性，从而实现对煤矿生产的专业化、标准化控制管理。2.2.2对煤矿安全管理的影响因为煤矿开采的环境都位于矿井当中，并且由于矿井内部环境极其恶劣，还存在较多危险问题，所以工人在矿井下面进行开采工作时，会面临巨大的安全隐患，所以煤矿生产的关键是需要加强对其安全的重视。现代化的煤矿生产模式主要以不同类型的煤矿机械设备为辅助，实现对煤矿的开采挖掘与运输，因此，对于煤矿机械设备而言，电气自动化技术的应用，实现了对机械设备的电气自动化控制，从一定程度上可以有效避免人工在矿井中作业时，发生安全事故，并且还进一步降低了管理人员与工作人员的作业强度，确保了煤矿矿井下的生产安全。此外，将该项技术充分应用在煤矿的机械设备当中，既有助于煤矿生产作业人员从根本上实现对矿井开采作业或运输中的风险进行控制，还能够使得系统对危险源识别与控制的概率得到提高，以此提高煤矿生产安全管理水平。三、电气自动化技术在煤矿机械设备中的具体应用3.1在煤矿运输系统中的应用电气自动化技术的应用实现离不开 PLC 技术和分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）的支持4。而煤矿运输系统中，电气自动化控制系统实现主要以 PLC 技术为核心，通过具体用户界面与工业级监管系统图 1电气自动化技术在煤矿机械设备中应用参数内容23年04期.indd 8323年04期.indd 832023/5/4 15:52:472023/5/4 15:52:4784科技视界Science&Technology VisionF新技术应用New Technology Application实现对煤矿机械设备的控制。此外，电气自动化技术在应用过程当中衍生了新的技术。如变频技术，以此项技术为载体，实现对煤矿机械设备的能耗以及作业效率等方面进行优化，还能够实现对其设备的应用寿命进行有效延长，使得煤矿开采与生产的成本得到降低。并且，变频技术在煤矿运输机和提升机中的应用，实现了对电机运转的有效控制，保障了煤矿运输设备的运转状态，达到了节能降耗的目标。3.2在煤矿开采挖掘设备中的应用电气自动化技术在煤矿开采挖掘设备中的应用，既可以有效提高采煤的总量，还能够保障人工的人身安全。并且，此技术在煤矿开采设备中的应用，给予了设备更加强劲的牵引动力和驱动能力，实现了对现有煤矿开采掘进设备工作的运行数据进行录入控制，有效降低了机械设备运行过程中故障发生的概率。煤矿开采过程当中，大部分的煤矿企业中所利用的煤矿开采设备逐渐向电牵引设备的方向发展，同时在具体实践过程中还取得良好的成果。因此，将此技术搭配电机驱动装置，在采掘设备中应用，可以使得其整体装载容量得到进一步的增加，这时利用交流电牵引的方式，对煤矿采掘设备的驱动电机进行优化处理，可以使得设备对煤矿开采的稳定性与安全性得到提高，还能够从一定程度，改善煤矿开采设备造成的劳动力浪费和污染问题。此外，计算机设备作为煤矿开采设备实现自动化控制的关键设备，在引入故障诊断技术与传感技术等后，可以更好地保障机械设备的稳定性与作业效率5。3.3在煤矿自动化变电站系统中的应用矿井中煤炭机械社备的运输离不开电力的支持。而电气自动化技术在煤矿变电站系统中的应用，能够实现对变电站超负荷问题、短路问题、变压器温度过高、瓦斯含量问题等进行精准的测量及控制，从而保障变压设备的安全与稳定。利用保护装置实现对机械设备中高功率线路进行保护，结合 1 台光电转换器切换装置以及低压保护设备就可以充分实现母线绝缘保护工作。因此，电气自动化技术在煤矿变电站系统当中的充分应用，既发挥出了系统自动化监管的作用，还能通过对信息收集单元展开数据分析，从而将矿井下煤矿机械设备的工作情况，实时地显示出来，然后利用计算机监控系统，实现对变电站的现场进行监测和危险情况的及时预警。3.4在电气仪表中的应用将电气自动化技术合理地应用在煤矿开采中的各种机械设备当中，如电气仪表当中，能够更加精准地控制设备按照设定的目标进行开采。而传统煤矿设备中所采用的仪表为机械式仪表，该类型仪表可对设备安装的精度进行测量，但测量的精度相对有效，且读数相对困难，测量的参数单一，无法实现对相关数据的存储记录。而现代机械设备上配备了电气仪表，该仪表在机械设备运行过程当中可以实现对设备的运行情况及相关数据进行读取和存储，而且系统的读取精度比机械式仪表精度要高，使人们能够更加方便地了解设备的运行情况。这就说明电气仪表的应用，让煤矿机械设备的运行状态与管理控制变得更加便捷，并且将部分仪表与计算机网络之间进行结合，就能够更好地实现对机械设备的运行进行实时管理。如果机械设备在运行过程当中存在数据异常错误时，这时电气仪表还会给出相应的报警信号，向管理人员提示故障问题所在位置，达到及时处理与维护的目的，从而保证机械设备的安全稳定运行。3.5在通风、排水系统中的应用电气自动化技术还能够应用在矿井中的通风系统和排水系统当中。其中，从矿井中的通风系统方面来看，该系统作为矿井煤矿开采与生产作业的地方，合理地应用电气自动化技术，能够有效加强矿井内部的通风，改善井下内部粉尘浓度或者瓦斯浓度较多的地方。同时，针对矿井的通风系统来说，电气自动化技术的有效应用，使得矿井通风系统的自动化控制得到进一步加强，解决了粉尘问题和瓦斯浓度对矿井煤矿开采与生产造成的影响。除此之外，还要注重煤矿排水系统，严格控制水量，23年04期.indd 8423年04期.indd 842023/5/4 15:52:482023/5/4 15:52:4885科技视界Science&Technology VisionF新技术应用New Technology Application利用自动化技术可以精准统计排水系统运行时的参数以及各项数据信息，并将其同步汇聚到数据库当中，为后期的查阅提供数据支持，同时自动化技术的应用还能够及时解决排水系统排水过程中存在的故障问题，从而保障井下煤矿开采作业的安全。3.6在安全装置中的应用为了能够充分地保障煤矿井下生产的安全，在工作时，应当根据现场采煤作业情况，配备专业的安全监控系统与保障系统，如利用该系统可以实现对矿井下的温度、湿度、粉尘以及瓦斯气体进行自动监测，断电设备、红外线感应自动喷雾系统、风电闭锁设备等。这样一来，利用该些安全设备与装置，可以有效保障工作人员在矿井下进行作业时的安全。而监测设备与感应装置的应用，可以将矿井的情况通过数据实时地回传到地上，通过分析能够有效避免设备作业时存在的安全隐患。因此，在矿井安全装置中引入电气自动化技术，既可以通过远程控制的方式来获取井下煤矿开采设备和井下内部环境监测数据信息，还可以从一定程度上实现对矿井中安全装置的远程控制操作和自动化作业控制，从而保障矿井下开采生产作业的安全。所以，在煤矿机械设备当中引入此项技术，可以提高煤矿开采作业效率、生产效率与水平，还能够充分保障工人的人身安全，降低工人的劳动强度。由此一来，想要更进一步促进此项技术在煤矿开采设备中的应用，提高其开采工作效率，需要煤矿企业加强对采煤传递以及煤矿运输巷道等方面的作业环境进行优化改善，以及对不同机械设备的部件进行保护与养护，避免设备部件受到腐蚀或丢失。以此推动国内对煤矿机械设备的电气自动化研究和开发力度，推动煤矿机械设备全面实现电气自动化控制，从而促进煤矿企业的煤矿开采效率与煤炭生产效率及质量得到有效提高。四、结语综上所述，此技术作为一项先进的技术，将其充分地应用在煤矿领域当中已经成为必然的趋势。因此，为能够进一步促进矿井下煤矿开采作业的生产效率以及精度得到提升，将此项技术引入开采设备之中，不仅能够促进设备自身的性能得到提升，还能够保障设备在使用过程中的安全性，使得其操作控制变得更加安全，促进生产水平得到提高，以此为煤矿企业的持续发展和高效生产打下良好的基础。但现阶段，国内煤矿领域中的机械设备的自动化操作水平相对不足，且设备的精准度无法满足矿井开采与生产方面更高层次的需求，所以需要加强对相关技术的研发力度，以此推动国内煤矿行业的稳定发展。参考文献1 高有进，杨艺，常亚军，等.综采工作面智能化关键技术现状与展望 J.煤炭科学技术，2021，49（8）：1-22.2 杨自文.煤矿机械设备电气自动化技术的应用 J.今日自动化，2022（9）：152-154.3 田廷轩.煤矿机械设备电气自动化技术应用 J.能源与节能，2022（3）：214-215.4 李振.煤矿机械设备电气自动化技术的应