4.3 井下带式输送机中的应用
带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点,已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。因此,成为近几年来机电一体化技术的研究重点。在我国“八五”计划期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,极大地提高了带式输送机的技术水平,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白,并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,成功的研制了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器,目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置。它是一种专门为平滑起动运送大惯性载荷,如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置。一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术,我国带式输送机的中间驱动点不能不知过多,一般为3点驱动,这样就限制了输送机的单机长度和运量。而且,输送机的监控设备功能少、可靠性较差、灵敏度和寿命都较低,和发达国家相比存在显著的差距。
4.4 机电一体化技术在采煤机中的应用
电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。与液压牵引相比,它具有一下特点:①良好的牵引特性:可以在采煤机前进时提供牵引力,使其克服阻力移动,也可以在采煤机下滑时进行发电制动,向电网反馈电能。②可用于大倾角煤层:牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器,因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6~2.0倍,所以电牵引采煤机可用在40°~50°倾角的煤层,而不需要其它防滑装置。③运行可靠,使用寿命长,电牵引和液压牵引不同,前者除电动机的电刷和整流子有磨a损外,其它元件均无磨损,因此工作可靠,故障少,寿命长,维修工作量小。④反应灵敏,动态特性好:电控系统能及时调整各种参数,防止采煤机超载运行。⑤结构简单、效率高:电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻,电能转换为机械能只做一次转换,效率可达99%,而液压采煤机的效率只有65%-70%左右。
1991年煤炭总院上海分院与波兰玛克公司合作,研制成功我国第一台采用交流变频调速MG344-PWD型薄煤层强力爬底板电牵引采煤机以来,我国的电牵引采煤机有了较快的发展。国内上海天地公司、太原矿山机械厂、西安煤机厂、鸡西煤机厂等都生产交流变频和直流电牵引采煤机,而且得到了广泛的应用。经过近20年的研制开发,我国的电牵引采煤机一逐步走向成熟,为煤矿生产技术的进步起到了积极的推动作用。
4.5 其他煤矿机电一体化装置
液压支架则向电液控制方向发展,将计算机技术与液压控制有机结合,实现定压双向邻架或成组自动移架,避免对顶板和支架产生冲击载荷。我国神华集团大柳塔矿采用从德国和美国引进的电液控制的支架,移架速度为6~8s/架,最快的移架速度达3s/架。电液控制装置还可检测支架的工作状态。
煤矿供电的特点是供电要可靠,质量要高,能满足大功率设备的要求。因此应该推广节能型产品。高压开关柜采用维护量小,使用寿命长的真空开关。采用集中补偿和就地补偿相结合的办法提高功率因数,减少供电系统无功电流,减少无功功率损耗。目前高、低开关柜普遍采用了“微机保护”,具备网络功能,可以实现远程遥控、遥测、遥信和遥调。
5 我国煤矿机电一体化发展趋势
建立一套标准化、规范化、流程化和制度化技术推广和应用措施,要把计算机系统作为控制的核心,大力研发现场总线技术,提高中央控制系统的运算能力和贮存能力,积极开发相关的程序设计,研发高性能的辅助和控制系统。同时要努力提高计算机硬件功能,使之能够适应恶劣的工作环境,能够长时间作业,避免出现各种意外和故障;使该机器系统能够实现功能强、性能好、精度高、体积小、重量轻、效率高、使用方便等特点。同时,该技术产品还应该具有通信功能,要具有高可靠性和通信模块。可以考虑和工业以太网技术相结合,实现工业以太网对于煤矿机电一体化技术的控制,适当结合现场总线技术,实现良好的通信控制。要提高未来产品和技术的智能化水平,要通过建立一个高效的、动态的控制系统来及时修正系统参数,判断系统周围的变化,对机电设备和自身运行环境都能够有着准确的判断,并且能够实现自我修复和调整,通过对工作状态的判断,
对所采集参数的分析,和对系统的诊断,准确地找出故障所在,并且能够对今后工作中的故障进行准确的预测。未来要对传感器技术进行深入的研发,要引进国外先进的相关技术,要实现矿用传感器的数字化、集成化、智能化和多维化,努力增加其可靠性和使用寿命,使之能够适应到恶劣的工作环境,在此环境下能够坚持长时间作业,并且还能够保证其测量准确度,具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能。最后要引进国外的相关关键技术,在此基础上做好关键技术的研发,充分利用机电一体化技术实现煤矿作业的自动化。
煤矿机电一体化技术的未来发展趋势未来煤矿机电一体化设备将会向智能化、程序化、小型化和信息化的方向发展,将会以计算机核心技术为主导,研发自主知识产权的核心装置,同时会与现场总线技术相结合,采用以工业以太网技术来控制该系统的目的。对于计算机控制系统和辅助系统的研发也将进入一个新的时期。对于一些危险区域,井下机器人的研发也将成为未来一个大趋势。