浅析煤矿机电设备自动化控制策略

中图分类号：TD63 文献标识码：A

引言

现代化社会建设对煤炭资源的需求量持续增高，受到恶劣环境、规模扩增等方面的影响，矿山开采难度持续增大。通过对自动化技术的有效运用，可以采用机电设备自动化控制来提升开采效率，并有效规避开采安全风险的出现，确保煤矿机电设备始终处于安全、稳定的运行状态。鉴于此，探讨煤矿机电设备中自动化技术的具体应用，对推动我国煤矿开采事业的自动化、智能化发展有着重要意义。

1 自动化技术在煤矿机电设备中的应用优势

（1）提高生产效率。以往人工操作方式存在操作繁琐、效率低下等问题，得益于自动化技术的引入，设备可以实现生产流程的自动化控制，减少人为干预时间。（2）优化生产管理。通过对自动化技术的有效应用，可在运行期间实现对设备状态的实时监测和数据自动采集与分析，帮助管理人员及时了解设备运行状态，精准预测设备故障并制定对应维护计划，以提高设备的利用率和生产效率。如煤矿通风设备运行过程中，自动化技术可实现风量智能调节和环境监测，确保矿井内空气质量达标，为生产提供良好的工作环境。（3）降低人为操作风险。受到煤矿作业环境复杂恶劣的影响，使人工操作存在一定安全隐患。而自动化技术引入可以减少人员在危险环境下的操作行为，降低事故发生的概率。如在煤矿运输设备运行期间，自动化技术可实现智能化调度控制，避免人为操作失误导致事故，确保井下开采作业的安全进行。

2 煤矿机电设备中自动化技术的应用现状与挑战

目前，煤矿机电设备已实现了很大的自动化改造，且极大提高了生产效率及安全水平。主通风机系统安装了风压、风速传感器和变频控制装置，根据井下瓦斯浓度大小，可实现风量的自动调节，在保证通风安全的同时节约了大量电能。排水系统利用水位监测和PLC 联控技术，根据水仓水位自动启停水泵、切换运行机组，有效避免了因人工操作过慢而造成淹井的风险。皮带输送机上增加了跑偏、打滑检测传感器和自动纠偏装置，极大地缩短了输送带运输过程中的故障停机时间。在设备维护上使用振动检测、红外热成像等技术手段实施状态检修，对于一些重要设备能起到较好的检修效果，可对出现故障的现象及时发出报警信号，无需完全依赖于定期检修导致的大量资源浪费。自动化改造后，供电系统的智能化防越级跳闸、选择性漏电保护等功能应用在很大程度上提升了电网运行水平，有效降低了因局部故障导致大面积停电的发生几率。其在实际使用中也存在一些问题：（1）由于各厂家的自动化设备通信协议不一，形成了信息孤岛，某个矿井新添的智能巡检机器人也不能与原先的监控平台直接进行数据交互，只能增加一个单独的数据转换接口；（2）人员技能方面的压力，许多基层的维护人员对 PLC 编程、网络设置等新工艺不了解，一旦遇到设备故障时，需要依靠厂家远程支持解决问题，效率较低；（3）由于井下潮湿，机械振动等原因，对传感器的精度及控制系统的稳定性仍存在进一步优化的空间。

3 煤矿机电设备自动化控制策略

3.1 在井下运输系统中的应用

带式输送机智能调速系统通过在机头和机尾安装激光煤流检测器，以实现自动化监测输送带煤炭堆积高度和流量变化情况，激光传感器发射激光束扫描煤流表面，根据反射光的时间差计算煤炭堆积高度，处理器将高度信息转换为煤流量数据并通过现场总线传输给变频控制器。变频控制器采用模糊 PID 控制算法，根据煤流量的实时变化和预设的速度曲线自动调节电机转速，当检测到上游煤量增加时，系统预先提高输送机速度防止煤炭溢出，当煤量减少时自动降低速度实现节能运行。此外，系统还集成了张力控制功能，通过安装在输送带张紧装置上的张力传感器监测胶带张力变化，当张力超出正常范围时，液压张紧装置自动调节张紧力保持胶带适当张力。整个控制过程中，系统持续监测电机电流、轴承温度、胶带跑偏等关键参数，通过振动传感器和红外测温仪检测设备运行状态，当参数异常时自动发出预警信号并记录故障信息，为维护决策提供数据支持。

3.2 矿井通风机自动化控制

对于煤矿作业而言，矿井通风机时是维系矿井作业环境通风稳定的关键动力源，只有维持其稳定运行，才能保证工作环境的和谐性，但是，因为矿井通风机运行需要消耗大量的能源，会增加企业的经济成本。因此，对其进行自动化控制升级较为关键。目前，较为常见的升级手段就是设置对应的传感器，匹配自动化控制模式，及时汇总传感器信息数据，了解矿井局部通风压力参数的同时，将其直接回传在计算机系统内，有效地搭建完整的数据评估模式，并结合矿井通风网络的动态情况完成实时性通风阻力参数的计算。在确定通风阻力参数后，依照通风机更换点落实动态调节控制方案，不仅能节省测定时间，还能提高电能利用率，搭建稳定和谐的运行管理空间，避免故障问题对后续作业产生的影响。

3.3 应用于设备智能运维

首先，可以借助智能健康监测系统对设备状态实时监测，可视情况在机电设备上安装传感器、监测装置，系统可实时采集设备的运行数据、振动数据、温度数据等，对设备运行状态进行监测和分析。一旦发现设备异常或故障迹象，系统发出警报并提供故障诊断，帮助维护人员快速定位和解决问题，减少设备停机时间，以保证其生产效率符合预期要求。其次，可实现设备故障预测和预防。基于对历史数据和实时数据的分析，系统可预测设备可能出现的故障类型和时间，制定相应的维护计划，实施定期维护和保养，避免设备因故障停机而影响生产进度。同时，智能预测维护系统的构建有助于降低维护成本，提高设备可靠性和稳定性。

4 结束语

自动化是机械化的高级阶段，自动化技术则有着极强的综合性，涉及不同学科的理论与技术，如计算机技术、控制学理论、电子学、信息学等。该技术在煤矿机电设备中应用自动化技术优势颇多，如减员提效、降低成本等，均推动了我国煤炭行业可持续化发展。在实际的应用中，自动化技术可用于煤矿运输设备、矿井通风设备、运维设备中。作为基层的煤炭开采工作者，要深入学习自动化的理论与实操技术，不断地将该技术与煤矿机电设备的性能融合，以最大化发挥出煤矿机电设备的价值。

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