电气自动化技术在煤矿机械设备中的运用研究

电气自动化技术在煤矿机械设备中的运用研究

王青清

新疆神华天电矿业有限公司 830027

摘要：在科学技术飞速发展的背景下，煤矿行业也迎来了全新发展阶段，通常煤矿作业所需设备较多，加之环境较为恶劣，需要提升作业的安全性。在电气自动化技术出现后，可以显著提升工作效率和生产安全性。本文从煤矿机械设备中电气自动化内涵入手，讨论矿山机械设备电气自动化控制方式，阐述电气自动化在煤矿机械设备中的作用，最后分析如何在煤矿机械设备中发挥电气自动化技术作用，希望对相关研究带来帮助。

关键词：电气自动化技术；煤矿机械设备；运用

煤矿经济在我国工业发展中有着重要作用，不仅影响到人们生活，也影响到企业发展，因此煤矿体验需要积极利用先进技术，以此提升生产效率，通过电气自动化技术可以改善传统的生产方式，在提升设备操控灵敏性和安全性的同时推动煤矿企业可持续发展。

一、煤矿机械设备中电气自动化技术内涵

在科学技术飞速发展的背景下，煤矿机械设备也在向着自动化、智能化的方向发展，利用范围不断拓宽，可以满足煤矿企业安全生产和管理需要。对于煤矿机械设备自动化技术来讲，其主要由PLC自动控制系统操控。在计算机系统的监控下，通过可视化界面展示开采过程，并且利用采煤电气系统。其中电气主控系统单元包括控制操作站、电源和调速三大板块满足煤矿开采的实时监控，避免开采期间设备发生故障后对作业进程造成影响。

煤矿机械设备电气系统应用的一个特点在于借助电牵引采煤机作业，这一设备将若干个电机并排放置，利用机载式交流变频设备控制，借助销轨实现无缝迁移，作业电压通常为3300w。此外，在计算机控制下，设备运行情况可及时在显示器上呈现。整个工作原理为在系统内部设置相关程序，并由控制信息与操作站的指令统一处理，最后利用驱动电路将数据传送给执行部门^[1]。

二、矿山机械设备电气自动化控制方式

（一）继电器控制方式

上世纪80年代，继电器控制方式得到了频繁应用，不过当时技术条件有限，在实际利用中存在着系统构成复杂、线路多等不利因素，并且线路之间存在交叉，导致相互之间存在干扰。此外，还存在系统缺乏灵活性，不能在实际应用中灵活调整的弊端。因此在煤矿生产和作业过程中利用范围较小，主要用于经济效益偏低的煤矿企业中。

（二）单片机构成的控制器

随着科学技术的不断进步，电气自动化技术也在不断发展，特别是控制器结构和功能有所突破。在全新的控制器中结构更加精密，功能日益完善。在煤矿企业生产期间借助软件编程的方法对电气设备加以控制，具有良好的灵活性，生产效率进一步提升^[2]。

（三）可编程控制器方式

对于可编程控制器来讲，其主要涵盖中央处理器端口、电源设备、信息输入和输出设备，主要采取集成电路的方式加以连接。在矿山机械设备应用期间，这种控制方式占有空间较小，并且控制灵活性、稳定性、抗干扰能力都得到显著提升^[3]。

三、电气自动化在煤矿机械设备中的作用

（一）有利于提升煤矿机械生产效率

传统的机械设备主要是对机械式操控杆操控，如果操作方法不合理将导致设备运行稳定性受到影响，甚至会导致机械设备使用寿命严重缩短。对于煤矿生产企业来说，为了进一步满足社会发展需要，需要对原有技术加以改造，这一过程中借助煤矿机械自动设备、电气自动化技术可显著提升机械运行效率，优化控制系统其中控制系统具有监控功能，可以对煤矿开采设备实时控制，及时了解人员和设备情况，比如及时掌握机械设备磨损情况，避免由于故障问题影响作业进程。此外，借助自动化技术可以提升煤矿机械设备的分析和处理能力，进一步提升检修质量，比如监控生产流水线过程中可分析运行参数，发现机械设备存在的安全隐患^[4]。

（二）有利于提升煤矿安全管理质量

在煤矿开采作业期间，存在诸多因素威胁人员和设备安全，而安全管理工作始终是煤矿企业关注的重点，如果只依靠振动加剧或者造成作为故障判断方式，通常机械设备已受到严重破坏，所以机械设备维修和养护工作开展存在一定滞后性。新时期需要对煤矿安全管理体系加以完善，这一过程中，通过煤矿机械设备电气自动化技术可以达到安全生产要求和管理目标。自动化技术被利用后，可以实时掌握机械设备转速、运行功率等参数，一旦出现异常可以自动报警，并且切换为安全运行模式。新时期煤矿开采需要利用大量机械设备进行开采和运输，利用自动化技术代替人工操作，可有效保障作业人员的安全性，降低安全事故发生几率，比如部分作业人员无法直接观察的机械设备部位可以通过电气自动化技术监控，不会对作业人员构成威胁。此外，目前电气自动化技术广泛用于煤矿开采期间的环境监测工作，如果机械设备存在污染物排泄量大问题，有利于技术人员监督和分析存在的故障，以此避免环境污染，提升生产安全性^[5]。

（三）有利于提升煤矿开发工作质量

借助煤矿机械设备电气自动化技术还有利于提升开发工作科学性，在以往的煤矿开采期间，一些企业为了提升自身市场竞争力对煤矿无节制无序的开采，容易导致资源浪费，不利于生态平衡。新时期随着节能环保理念的深入，我国煤矿开采领域也加大整治力度，使得煤矿开采企业生产更加具有科学性，通过自动化技术可以提升开采效率并且减少环境污染，也就是结合地区自然环境和地理特征进行机械设备选择，通过自动化设计程序和整相关参数，让煤矿机械设备的各个环节得到精确管理，使自身处于最佳运行状态。

（四）有利于煤矿企业节约生产成本

传统的煤矿企业生产期间主要依靠人力完成，存在生产效率低、能耗大等问题，还有一些煤矿企业所使用的机械设备需要在额定功率下运行，然而在实际作业过程中运行功率都低于机械设备的额定功率，由此导致大量资源能源浪费。利用自动化技术有效节约了人力和时间成本，满足批量化生产需要，即使打造生产流水线短期需要投入较多资金，然而从长远看来可以为煤矿企业带来可观的经济效益。此外，通过有关装置对实际功率进行测量，然后对机械设备功率加以调整，可以减少能源浪费，为煤矿企业带来可观的经济效益。

四、如何在煤矿机械设备中发挥电气自动化技术作用

（一）在煤矿挖掘中应用电气自动化技术

当前我国煤矿开采领域取得显著成就，不过掘进机械化专业技术依旧存在不足，导致煤矿能源产量不高，在一定程度上影响了煤矿行业发展。在开采煤矿能源过程中掘进工作不可或缺，通常绝境工作依次进行支护、破岩、装运三个环节，并且以上三个环节相互协调，要求机械设备具有高质量，以此保证煤矿生产速度。新时期利用自动化技术可以提升开采效率。比如驱动装置的优化可拓展运输空间，不过在设备使用期间要重视载重问题，这是由于机械牵引力主要采用液压方式，要求在煤矿挖掘期间继续完善相关技术^[6]。

（二）在运输系统中应用电气自动化技术

在运输系统当中可利用PLC技术并将其当作系统控制核心，通过设置用户管理界面以及监管系统可以自动化控制设备运行，该连锁功能主要具有以下特征：其一，在生产系统工作时与运输皮带设备设置连锁功能，可在设备发生故障问题后及时停止运行；其二，可采用单机控制集中控制、手动控制加以操控，可以减少人工操作时间，提升操控便捷性；其三，借助上位机检测可实时检测电流变化、煤量、胶带运行速度等参数，还可以在运输系统中及时掌握烟雾偏移、打滑、堆煤等现象；其四，电梯设备可以灵活配合变频器电控设备、电软启动设备、CST，进而控制运输速度，可以实现软停车以及软重启，有效减少故障。整体来看，在煤矿企业生产过程中，运输人员整体劳动强度较大，通过运输系统的自动化控制可降低运输人员工作量。与此同时，电气自动化控制系统可以自动控制电力系统，由此减少人为因素导致的电力事故，比如胶带机对运输系统有着重要作用，利用可编程控制器可以实时监测运行状态，然后把数据传输到地面监控中心。

（三）在安全监管设备中应用电气自动化技术

利用电气自动化技术可以打造更加完善的安全监管系统，主要是对地下环境加以监测，分析有毒气体浓度并及时预警，还可以对排风系统、自动喷雾设备、红外感应灯、断电设备加以控制，以此提升作业环境的安全性。借助电气自动化技术及时回传相关数据，有利于管理人员分析问题产生的原因，进而在源头上降低风险，提升应急处理能力。当前我国煤矿安全监管系统依旧需要进一步完善，可引进发达国家相关设备，以此满足煤矿行业安全生产需要。

（四）在变电站系统中应用电气自动化技术

作为煤矿机械设备的动力来源，供电设备可打造电气自动化工作模式，根据煤矿生产动力需要采取组屏控制方式，对变压器进行操控，然后安装后台控制监控系统，不仅让工作效率得到提升，还可以满足自动化监管需要。在应用保护机械设备的过程中主要装置包括有变压器差动保护设备MTPR-110SD和综合型控制设备MMCU-10H，以此应急控制相间短路以及匝间短路，还可以有效控制变压器温度压力。电气自动化控制技术可以监管后台数据，利用带有监管控制保护单元通讯显示管理后台监管计算机组成的系统，可以提升煤矿变电站工作自动化水平，满足高效生产需要^[7]。

（五）在煤矿通风排水系统中应用电气自动化技术

设计电气自动化排风系统过程中必须全面掌握煤矿工作环境，其中主要是分析粉尘浓度以及瓦斯浓度，以此建立自动化排风系统。如果出现气体粉尘问题可及时预警，然后强力排风。在排水系统当中。关键在于排水水量以及自动控水能力。一方面，可满足自动排水和供水需要，以此提升供水效率，减少水资源浪费；另一方面，需要做好排水系统的管理工作，减少排水事故。在排水事故出现后要求立即启动应急预案。此外，需要及时将排水泵房数据传输到地面指挥中心，把握泵房煤矿生产情况。目前主要采取本地手动控制、本地自动控制以及地面远程控制三种方式，以此在整体上满足排水系统控制需要。

结束语：

综上所述，新时期煤矿企业需要打造安全高效、环保的生产模式，通过自动化技术可以提升机械设备运行效率，为煤矿企业带来更大的生产效益。目前主要是将电气自动化技术用于煤矿挖掘、运输系统、安全监管、设备变电站系统以及通风排水系统当中，今后还需要技术人员继续对自动化技术加以研究和利用，以此为社会发展提供有力保障。

参考文献：

[1]李平洋.煤矿机械电气设备自动化调试技术的应用[J].数码设计（下），2021，10(4):58.

[2]谢晓磊.浅谈煤矿机械设备电气自动化技术应用关键研究[J].中国设备工程，2021，21(9):5-6.

[3]赵展召.电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用与管理[J].建筑工程技术与设计，2021，22(4):1817.

[4]安全林.电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用解析[J].石化技术，2020，27(6):220，58.

[5]王亚飞.电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用与管理[J].魅力中国，2020，11(27):339-340.

[6]陈明生.煤矿机械电气设备自动化调试技术的分析[J].机械管理开发，2020，35(5):228-230.

[7]赵坤.电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用与管理[J].房地产导刊，2020，23(18):191-192.