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煤矿机电自动化技术发展及应用分析

发布日期:2020-09-01  来源:能源与节能  作者:苗飞飞  浏览次数:192
 经过多年的发展,矿开采经历了由半机械化到机械化的发展。煤矿的生产效率大幅提高,开采安全也得到了保障。随着信息技术的发展,一些煤矿开始向自动化开采过渡。在国家提倡减员提效的背景下,自动化技术的优势越来越明显[1- 2]。为此,很多矿井都在大力推进煤矿生产的自动化、信息化和智能化。自动化的目标是实现生产设备的无人看守、自动运行,这对煤矿行业的发展无疑是一种推动。本文分析了自动化技术的优势及其发展,并介绍了自动化技术在煤矿生产中的应用。

1 煤矿机电自动化技术的优势

自动化技术是以信息技术为基础,根据设备的运行规律,通过相关程序使设备自动运行。其最大的优势是减少了人对设备运行的干预,提高了生产效率。在煤矿自动化领域,主要是依靠电子信息技术、微机控制技术和 PLC 技术实现机电设备的自动化。与西方发达国家相比,中国的煤矿机电自动化技术起步较晚。为了适应中国煤矿发展的需要,继续大力发展煤矿生产的自动化技术。煤矿机电设备自动化技术的优势在于提高了煤矿生产效率,降低了安全事故风险,下面围绕这 2 点进行阐述。

1.1 提高煤矿生产效率

在煤矿生产中,传统的机电设备在作业时需要人工操作,这就要求员工具有较高的操作水平和丰富的现场经验。但是,人总会误判一些情况而导致操作失误,这不仅会影响生产效率,还存在一定的安全隐患。如果在生产中不能及时纠正操作失误,就可能发生一些预料不到的后果。最主要的是人存在生理极限,每隔一段时间都要换人来操作机器,这导致机械设备不能以最佳状态运行。而在煤矿机电设备中引入自动化技术后,人对机电设备的干预程度降低,设备运行的效率更高。更为重要的是,可以将人从这种重复劳动中解放出来,使工人有更多时间投入到生产中。在设备运行时,工人只需要调节少数几个参数就可以控制设备的高效运行。

1.2 降低安全事故风险

煤矿行业本身就是一种高危行业,经常会发生各种安全事故,造成重大的人员伤亡,这是煤矿企业不想看到的。在发展了煤矿机电自动化技术后,工人从事一些危险开采活动的频率大大降低,从本质上减少了煤矿事故造成的人员伤亡。更为重要的是,自动化技术还能监测开采过程中存在的一些风险,在事故未发生之前就能发出警报。采用这种方式,大大降低了安全事故发生的概率[3]。自动化技术的优势是能根据过去的一些规律,对现在或未来出现的异常进行预防,将安全事故扼杀在萌芽中,防范于未然。

2 煤矿机电自动化技术的难点分析

中国煤矿行业的技术发展水平不均衡,机电自动化技术还未得到普及,导致在应用机电自动化技术进行煤矿生产时还存在一些问题,主要体现在以下几个方面。

2.1 机电自动化设备操作困难

虽然自动化技术给煤矿生产带来了巨大的便利,但是也带来了一些问题。很多自动化设备的仪表比较复杂,显示的数据比较多,煤矿工人阅读起来并不容易。采用煤矿自动化设备需要掌握较多的专业知识,而煤矿井下很多人员并不具备这些知识。由于煤矿企业本身是高危行业,招聘一些高素质的、具备自动化知识的专业人员相当困难。因此,在实际工作中,可直接对煤矿的工人进行机电自动化培训,以满足当前对设备操作的需要。但是,从长远来看,这样做并不能解决设备操作困难的问题。自动化设备多是一些精密设备,误操作会引起设备内部一些精密零件的损坏,导致设备失灵,甚至引发机电安全事故。

2.2 机电自动化设备的设计不合理

目前正处于煤矿自动化的过渡阶段,市场上能用于煤矿生产的自动化设备并不多,出现了煤矿自动化设备在生产过程中适用性差的问题,甚至严重影响了煤矿的安全生产。因为在设计设备时只考虑到一些特定的情况,而对于现场复杂的情况缺乏一定的考虑,所以,导致设备设计不合理。在这种情况下,机电自动化设备的优势不仅没有发挥出来,还影响了煤矿生产的整体进度[4]。与此同时,煤矿机电自动化技术涉及的环节更多,相比于其他行业实现起来更加复杂。另外,机电管理制度有待完善,不能满足煤矿企业生产的需求。现实中煤矿自动化的管理严重滞后于自动化技术的发展,在一定

程度上已经限制了煤矿自动化设备性能的正常发挥。

3 自动化技术在煤矿开采中的应用

3.1 在矿井提升过程中的应用

矿井提升机在煤矿材料、设备和煤炭运输中发挥了重要的作用,保证提升机的安全、可靠运行对于煤矿高效生产有重要意义。过去,矿井提升机的运行过程是通过人工控制的,很容易发生各种故障,运行维护成本极高。随着自动化技术的发展,很多矿井的提升机都进行了自动化技术改造。提升机运行采用了 PLC和变频器来进行控制,整个运行过程更加平稳、节能、安全,减少了由于人为操作失误引起的提升机安全事故,给煤矿企业带来了一定的经济效益。

3.2 在煤矿开采设备中的应用

采掘设备对煤矿生产效率起着决定作用,其主要作用是完成煤矿生产中的煤炭开采和巷道掘进。在煤矿开采和掘进过程中,由于地质条件的不确定性,很容易发生安全事故。在开采和掘进阶段,工作人员众多,发生事故会造成重大的人员伤亡。减少人员参与煤矿开采和掘进作业,能最大程度上减少人员伤亡。因此,在煤矿开采设备中应用自动化技术具有重大的价值。目前,一些矿井的工作面已经实现了无人化开采,如图 1 所示,可以通过远程操控采煤机进行煤层切割和液压支架移架作业,生产效率非常高[5]。

3.3 在煤矿生产监督中的应用

实时了解煤矿井下生产活动状况,对于煤矿的安全生产具有重要意义。采用视频监控技术,可以将井下工人的作业画面和视频实时传输到地面控制台上。如果发现工人违规操作,可以直接通知井下负责人处理,杜绝了安全隐患。发生事故时,可以通过视频及时确定安全区域,为工人指明逃生通道。与此同时,将煤矿井下的一些安全数据直接汇总到控制台上,可以监控煤矿井下的总体运行状况。现在,很多矿井已经建立了煤矿生产的自动化监控系统,也称分布式煤矿安全监控系统,如图 2 所示。

4 结语

在信息技术高速发展的今天,煤矿机电自动化是未来生产发展的趋势。在煤矿生产中采用自动化技术,不仅能提高煤矿生产效率,还能保证煤矿生产的安全。但是,在工作过程中也应该认识到煤矿自动化中存在的问题,主要体现在机电自动化设备操作困难和自动化设备设计不合理等方面。目前,煤矿自动化的应用主要体现在矿井提升的自动化、煤矿生产的自动化和煤矿安全监督的自动化方面,其他方面的自动化还有待进一步研究。

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