浅谈机电一体化在煤矿机械中的应用（共10篇）
【摘要】 煤矿机械正处在一个向机电一体化方向发展的时代,近来,随着国家对煤矿安全生产的重视,煤矿设备投入的不断增加,煤矿机械也处在一个更新换代的时期。
【关键词】 煤炭机械 机电一体化
煤矿机电一体化技术在这一时期显得尤为重要,它使机械、电子技术和液压控制技术有机的结合,极大地提高了煤矿机械的各种性能,如安全性、经济性、可靠性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命、方便安装拆除、便于维护等。目前以微机或微处理器为核心的电子(微电脑)控制装置(系统)在煤矿机械中的应用已很普及,电子控制技术已深入到煤矿机械的许多领域,如提升机和采煤机,提升机的PLC系统,采煤机的变频控制系统和PLC系统操作等,煤矿机械的在线状态监控与故障自诊、故障报警等。随着科学技术的不断发展,对煤矿机械的性能要求也在不断提高,电子(微机)控制装置在煤矿机械上的应用将更加广泛,结构将更加复杂、维护也将更加专业化。特别是,随着我国进口及国产煤矿机械数量的逐年增加,如何用好,管好这些价格昂贵的煤矿机械,使其发挥最大的效率,是煤矿机电部门所面临的一个重要的问题。为帮助煤矿机械使用人员、维修人员、管理人员对煤矿机械中的电气与电子控制装置的功能、类别及特性有一些初步的了解和掌握,下面我就这些做一下介绍与浅述。煤矿生产中,煤矿机械的性能自动化程度及其经济性等可以说直接影响到生产;也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等的安全运行。而煤矿机械电气与电子控制系统部分质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性,从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。电子(微电脑)控制系统已成为煤矿现代机械不可缺少的组成部分,同时也是评价煤矿现代机械技术水平的一个重要依据。随着科学技术的不断发展,以及对煤矿机电产品性能要求不断提高,电子(微电脑)控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大,其功能将会越来越强,应用范围也将越来越广,而其复杂程度也随之提高,这样就对使用与维修维护这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求,对煤矿职工的培训工作和对煤矿设备的管理工作也显得尤为重要。
煤矿生产施工要求煤矿机械具有以下性能:皮实耐用且维修简单、生产效率高且节能降耗,自动化程度高且操作简单,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全性高,使用寿命长;具有较好的经济性,即高的技术价格比和低的制造与使用成本;工人劳动强度低,操作员的工作条件好;具有在线运行状态监视,故障自诊及自动故障报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修时间。
为适应煤矿机械对性能的要求,仅仅依靠机械和液压技术的已显得力不从心。电子(微电脑)控制技术的发展就成了煤矿机械的必要选择。机电一体化是一项新兴的技术,将其引入到煤矿机械中,必将会给煤矿机械带来了新的技术变革,使其各种性能有了质的飞跃。
机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从70年代中期开始在国外机械上得到应用。80年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起,推动了机械制造技术的迅速发展,特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在机械上的应用,极大促进了煤矿机电产品的性能,使煤矿机械进入了一个飞跃的发展时期。以微电脑或微处理器为核心的电子控制系统在国外机械上的应用已相当普及,在我国也是发展的方向,已成为机械高性能的体现。目前机械的电子(微机)控制系统主要用以实现如下功能:
1、在线监控、自动报警及故障自诊,即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控,出现故障能动报警并准确地指出故障的部位,从而改善操作员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用PLC控制,可实现多种在线监控和故障自诊,还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。
2、节能降耗,提高生产效率。例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等,使用变频起动、PLC
控制系统,节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高。
3、自动化或半自动化程度的提高
煤矿机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产效率,并减少因操作者的经验不足,对作业精度的影响。例如,冀中能源黄沙矿2009年投入使用的一整套薄煤综采设备,由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国MARCO公司合作生产的PM31型液压支架电液控制系统,就是微电脑控制,只要在支架操作控制器上输入程序,支架使会自动连续动作,也可实现远程控制和工作面无人操作。
4、其他应用
一些国外生产的输送机、采煤机、综掘机等采用了电子(微电脑)控制的自动变速器,能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系的传动比,从而改变功率,这不仅充分利用了电动机功率,大大提高了能耗经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强度,提高了设备的安全性能,提高作业人员操作的安全性,目前我国在综合机械化采煤机上采用电子(微电脑)控制。可实现无人操作,使机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业,也配备了无线遥控装置,可远程遥控也可微电脑编程控制。
1 机电一体化技术
1. 1 机电一体化技术的相关介绍
机电一体化技术在主功能、动力功能以及控制功能的整合工作上有着突出的成绩, 同时其引入了另外的先进技术如智能软件与微电子技术。机电一体化技术可以促使计算机、机械、微电子等技术的融合, 从而形成最佳的匹配系统。30多年来, 我国的机电一体化技术保持着稳定发展的态势, 获得了一定的成绩。机电一体化技术产品的重要发展方向是智能化、微型化与系统化。煤矿行业的机电一体化技术的运用, 将有利于企业开展节能减排的生产活动, 同时也能促使企业提高生产安全性, 从而增加企业的生产效益。
1.2 机电一体化技术的发展历程
机电一体化的发展史大致可以分为3个阶段: (1) 20世纪60年代之前的时期是机电一体化技术的第一发展阶段, 然而彼时的军事原因在很大程度上阻碍了机电一体化技术的发展, 在这个阶段中, 机电一体化技术发展缓慢, 其产品的开发研究能力处于较低的水平 (。2) 机电一体化技术的研究工作中的第二阶段是从20世纪70年代开始的, 这一阶段可以称作机电一体化技术发展的黄金时期, 彼时通信、控制技术以及计算机的高速发展为机电一体化产品提供了强大的技术支持, 而在此过程中, 大规模集成电路与微型计算机领域的长足进步也促进了机电一体化技术的发展。 (3) 在20世纪90年代起, 机电一体化技术进入了第三发展阶段。在这一阶段中, 机电一体化技术向智能化的方向迈进。微细加工技术以及光学技术进入到机电一体化技术之中, 从而产生了一些崭新的机电一体化技术的分支。我国的机电一体化技术经过几十年的发展取得了令人瞩目的成绩, 但总体水平仍与国际先进水平有着较大的差距。
1.3 在煤矿行业的机电一体化产品
煤矿是我国重要的战略能源, 因此, 国家给予了煤矿行业足够的重视, 机电一体化产品进入到煤矿行业并应用于矿产机械对于我国的煤矿生产有着重要的意义。由于机电一体化产品的应用, 供电设备、提升机以及电牵引采煤机等设备已经具备安全报警、图像监控以及自动监控等先进功能。因此, 机电一体化技术在煤矿机械中的应用有利于提高矿山开采工作的安全性与效益性。
2 机电一体化技术在煤矿企业中的实际应用
2.1 机电一体化技术在采煤机上的应用
在煤矿开采工作中, 采煤机具有极其重要的作用, 而电牵引采煤机的成功研制对于煤炭开采而言有着重要的意义。电牵引采煤机是机电一体化技术在煤矿机械上的典型应用, 与传统的人力采煤机相比, 电牵引采煤机拥有更大的牵引力, 并且电牵引采煤机还具有整机效率高、维修量较少以及可靠性高等优点。
2.2 带式输送机上的机电一体化技术
带式传送带在煤炭的运输方面有着重要的作用, 我国目前已自主研发了多种类型的带式传送机, 并在相关的输送机关键部件的研制工作中取得了突出的成绩, 使得国产带式输送机的功能日趋完善, 稳定性也得到了大幅的提高。
2.3 机电一体化技术在煤矿企业安全生产监控系统上的应用
煤炭生产企业要始终坚持“安全第一, 以人为本”的原则, 因此, 煤矿企业必须要具备功能完善, 可靠性高的安全生产监控系统, 而先进的机电一体化技术的出现为煤矿企业带来了福音。我国依据自身国情, 自主研发了新一代的煤矿安全生产监控系统, 其中有KJ90和KJ95系统, 这两大系统在促进监控系统智能化与提高煤矿生产可靠性方面有着重要的作用。
2.4 机电一体化技术在煤矿提升机上的应用
机电一体化技术在提升机上的应用的最大成果便是交直流全数字化提升机的研发使用。先进的机电一体化技术使得内装式提升机的驱动与滚筒的结构融合在一起, 从而达到整合机械、自动控制与通信等技术的目的。目前我国自主研发的全数字化提升机, 拥有先进的系统, 且可靠性高、性能出色。
3 先进的机电一体化技术在煤矿机械中的应用前景
3.1 大幅提高煤矿开采的经济效益
经济效益对于煤矿开采工作而言十分重要, 如何提高煤矿开采的经济效益是煤矿企业所需重点考虑的问题。而机电一体化技术在煤矿机械中的应用, 大幅地增强了煤矿机械的性能, 提高了煤矿开采的效率, 从而使得煤矿企业获得更加丰厚的经济效益, 促进了当地经济的发展[1]。
3.2 为煤矿开采创造了更加安全的环境
传统技术条件下的煤矿开采工作主要依靠人工下井进行工作, 这使得矿工们的生命财产无法得到有力的保障。而先进的机电一体化技术在煤矿开采行业应用后, 大大地提高了煤矿机械的性能, 使其在煤矿的提升、采掘以及运输的工作上发挥更加巨大的作用, 从而将矿工们从危险的工作环境中解放出来, 最大程度上降低矿工们患上职业病如尘肺病的几率, 保障了矿工的身体健康[2]。
3.3 促使煤矿开采效率的大幅提高
高效率是煤矿开采的追求, 高效率的开采工作不仅可以节约资源、降低能耗, 还能为煤矿企业带来巨大的经济效益。机电一体化技术在煤矿行业的应用, 有效地提高了煤矿机械的性能与工作效率, 由于其摒弃了落后的生产模式, 因此, 降低了煤矿工人们的工作强度, 从而促使矿山开采工作的总体效率得到大幅的提高[3]。
3.4 加速煤矿企业的改革
传统煤矿企业的生产方式与煤矿开采机械都相对落后, 在我国煤矿需求日益增大与煤矿资源短缺的今天, 煤矿企业应当积极改革生产方式与提高生产机械的性能。而先进的机电一体化技术在煤矿行业的应用, 能给企业带来丰厚的回报, 煤矿企业在激烈的市场竞争中必须不断提高创新能力, 提高煤炭的利用效率, 才能在市场竞争中获得有利地位。机电一体化技术拥有巨大的前景, 可以促使煤矿企业积极引进人才, 推进改革创新, 不断深化机电一体化技术的应用, 从而提升自身的竞争力, 创造良好的经济效益[4]。
总之, 当前我国的煤矿机械设备在朝着程序化、信息化以及智能化等方向发展, 机电一体化设备因其功率小, 可靠性高等特点而被人们广泛应用于矿山开采工作中。机电一体化煤矿机械在降低生产人员的危险与提升煤矿企业的生产效率等方面作出了卓越的贡献。我国的机电一体化设备发展趋势是:增加机械的通信功能;研制多功能煤矿机器人;自主研发煤矿机械的核心配套设施。
4 结语
先进的机电一体化技术在煤矿机械上的应用, 是我国科技创新的杰出成果, 也是中国建设现代化煤矿企业的需要。机电一体化技术有利于完善我国煤矿企业的生产功能, 提高其生产效率, 保障生产人员的生命财产安全, 从而提高企业的经济效益。
摘要：煤矿机械的机电一体化技术包含了计算机控制、信息、通信以及电力电子等方面的内容。在我国煤矿产业高速发展的今天, 机电一体化技术受到了人们的广泛关注。笔者分析了机电一体化技术的大致特点, 介绍了其在煤矿机械中的应用, 并总结了其在我国的发展趋势。
关键词：应用,煤矿,机电一体化技术
参考文献
[1]胡建刚.机电在煤矿机械中的应用研究[J].煤炭技术, 2011 (4) :9-10.
[2]辛广文.煤矿机械滚动轴承的故障分析与防治措施[J].价值工程, 2010 (36) :180.
[3]黄文建, 郭卫凡.机电一体化技术在煤矿机械中的应用[J].科技信息, 2010 (21) :585, 618.
关键字：机电一体化 煤矿机械 应用
1、机电一体化技术
1．1 机电一体化技术概述
先进的机电一体化技术是有机整合了控制功能、主功能与动力功能，并在此基础上，引进微电子技术、智能软件技术，相互结合，相互渗透。而并非集中技术的简单相加。机电一体化技术是使信息、计算机、机械、微电子等先进技术结合成最佳匹配系统。我国自20世纪80年代研究机电一体化技术以来，在科研人员的不懈努力下，取得了一定进步。系统化、智能化、微型化是机电一体化产品的发展方向。将先进的机电一体化技术应用于煤矿机械中，将在很大程度上提高煤矿开采的安全生产，降低劳动强度，改善工作环境，同时也可以达到节能降耗的生产目标。
1．2 机电一体化技术的发展
先进的机电一体化技术可以分为3个阶段：第一阶段是20世纪60年代以前的发展时期，在这一发展阶段，由于军事原因在很大程度上促进了电子技术与机械系统的相结合，机电一体化产品的开发研制总体上处于自发水平，然而，当时的电子技术水平的局限，机电一体化技术的研发产品不能广泛推广，无法深入发展；第二阶段是从20世纪70年代开始的，这一发展阶段中，计算机、通信、控制技术的飞速发展，为机电一体化产品的研制提供了外部技术基础。其中微型计算机、大规模集成电路的研发，为机电一体化技术的发展提供了物质条件。世界各国均对机电一体化技术给予了大力支持，并寄予了厚望。上世纪90年代开始，智能化是机电一体化技术的主要发展方向。这一阶段是其第三发展时期。
1．3 煤矿机械中机电一体化产品
煤矿在我国能源战略中一直处于重要地位，随着煤矿资源的日益紧缺，国家对能源的日益重视，先进的机电一体化产品逐渐应用于煤矿机械中，并在许多煤矿企业中得到了广泛应用。其中，国产的以计算机控制的供电设备、输送机及掘进机、提升机、电牵引采煤机等已具有自动监控、安全报警、图像监视、信息化管理等一系列先进功能。煤矿机械中的机电一体化产品为矿山开采生产的高可靠性、高效益、高效率开采提供了技术保障。
2、机电一体化技术在煤矿机械中的应用实践
2.1 煤矿安全生产监控系统
作为最能体现煤矿机电一体化关键技术的煤矿安全生产监控系统，其系统技术在我国的发展较晚。上世纪80年代，通过对国外先进的煤矿监控技术的吸收消化，在一定程度上促进了国内监控系统技术的发展。在此基础上，根据我国自己的国情，自行研制了具有较先进水平的煤矿安全生产监控系统，如煤炭科学总院常州研究所和重庆分院研制的 95与KJ90系统，其主要特点是提高了监控系统的智能化水平。通过长期的煤矿生产中的应用，安全监控系统对采煤安全生产管理起到了重要作用。
2．2 我机国电相一关体的化煤技矿术生在产带项式目输的送重机点中实的施应用，在很大程度上促进了机电一体化技术在带式输送机上的应用。长距离、大功率的井下带式输送机的核心技术和产品研制取得了长足进展。当前，我国已自行开发并研制成功了多种类型的带式输送机。
2．3 采煤机的机电一体化技术应用
电牵引采煤机的成功研制是机电一体化技术在采煤机上的典型应用。相对于传统的液压牵引采煤机，电牵引采煤机可以提供更大的牵引力，在采煤机下滑过程中，可以发电制动、节约能源，能在大倾角的煤层中牵引运行，系统整机效率高、磨损小、可靠性好、维修量小 动态特性良好。机械传动结构简单，能量转换过程效率较高。
2．4 提升机中的机电一体化技术应用
交直流全數字化提升机代表着煤矿机械中机电一体化技术的最高水平。在内装式提升机上，将驱动与滚筒的机械结构合二为一，总体整合了电力电子、机械、自动控制、通信等相关先进技术。采用总线方式的全数字化提升机不仅太大简化了电器安装，也使其达到了高度可靠的效果。此外，硬件相互兼容，并配置简单。其中，由我国自主研制的全数字化提升机，核心部分由双处理器构成的先进系统，其准确可靠、性能先进。
2．5 机电一体化技术在其他煤矿机械中的应用
将液压控制技术与计算机技术有机整合在一起的液压支架，有效地实现了成组自动移架技术或定压双向移架技术，避免了支架与顶板产生冲击载荷。实现了安全生产。寿命长、维护量小的真空开关，均具备了网络功能，并采用微机保护，能够实现远程遥调、遥控等先进功能。
3、煤矿机械中机电一体化技术应用的意义
3．1 煤实矿现机了械煤机矿开电采的高效生产一体化技术的应用，在很大程度上提高了矿山开采效率，改变了以往落后的生产方式和作业模式，极大降低了工作人员的劳动强度。
3．2 提高了矿山开采的经济效益
煤矿机械中机电一体化技术的成功应用大幅提高了煤炭产量，降低了矿山开采的生产费用，增加了煤炭企业的经济效益，并带动了相关经济产业的快速发展，推动了地方经济的蓬勃发展。
3．3 提高了安全的煤矿开采工作环境
机电一体化技术在煤矿机械中的应用不仅提高了煤矿机械本身的工作效率，而且还能做到安全保障。以往传统的煤矿工作环境严重影响了矿工的人身安全，在煤炭提升、采掘、运输中应用机电一体化设备将采矿工作人员从危险的开采工作中解脱出来，降低了发生危险事故的几率，使矿工的人身安全得到了保证，防止了职业病与工伤的发生。
4、煤矿机械中机电一体化技术的发展趋势
目前，主要的采煤国家研制的机电一体化煤矿机械设备均朝着信息化、程序化、智能化的方向发展，不仅大幅提高了矿山开采的生产能力，创造了良好的经济效益，还为工作人员降低了危险事故发生率，提供了安全的工作环境。国内的煤矿机械机电一体化设备主要的发展趋势有：为了更好地适应综合自动化生产需要，增加煤矿机械机电一体化产品的通信功能；研究开发以微机为基础的矿井安全监控及专家系统应用；开发研制拥有自主知识产权的煤矿开采配套设备的核心装置；积极研制具有多种功能的煤矿机器人 。
5、结束语
随着对能源的日益重视与大力支持，煤矿机械的机电一体化技术将得到深入研究，目前光纤、网络、生物工程等新兴技术在机电一体化技术中的渗透，使得煤矿机械机电一体化产品功能日趋完善，机电一体化技术装备的煤矿机械，将为将来的矿山开采提供更好的技术保障。也将大力推动我国矿山开采的综合能力，为高科技、现代化的煤炭工业奠定基础。
参考文献：
[1]张念超．我国煤矿机电一体化技术的发展现状浅析[J].学术探讨，2008．
[2]张莉．机电一体化技术在煤矿中的应用[J]．山西煤炭干部管理学院学报，2007
产学研一体化是一种新型的教学模式，能够同时培养学生的科研、学术、实践等多种能力，是目前很多高校以及教育机构都采用的教学模式，效果显著。机械专业是目前招生、就业前景都很好专业之一，也是教育领域的重要组成部分，机械教育主要培养学生的实践能力，随着教学改革的深入发展，机械教育对学生的要求更加严格，对该专业的学生进行综合、全面、严格的教育与培训，保证在日后工作中充分运用所学知识。将产学研一体化的教学模式引入机械教学正是满足了培养学生实践能力的目的，同时，促进了素质教育的发展，培养全面的高素质人才。对产学研一体化的界定
无论是市场经济的需求，还是教育目标的设定，产学研一体化必将成为一种高效、优质的教学模式，在全国各高校、教育机构中发展起来。产学研一体化因为考察的角度不同，学术界有不同的解释，本文涉及的“产学研”这个名词是三个词语的组合：生产、学习、科研，虽然狭义，但是在机械教学中主要涉及的就是这三个方面。“生产”要求机械教学中大力引入实践部分，让学术从理论教学中走出来，用实践去验证理论，才能提升学生的实践能力;“学习”指学习理论知识，机械专业是一项复杂的教学内容，需要理论知识的支撑，因此，学生有动手能力外，理论知识的学习也不能放松;“科研”是要求机械专业学生具备一定的科研能力，因为机械教育依赖最先进的科学技术，学生没有科研能力就无法实现素质教育要求。因此，产学研一体化的教学模式是创新的，将此应用于机械教学也是有着积极意义的。产学研一体化应用于机械教学的意义
2.1 将学生投入生产
学生在学习的时候就能接触到大量的生产环节，对于培养实践能力有着积极意义，对于学生来讲也是极其有利的条件。机械教育是根据预先设定的培养计划、教学标准，紧密联系当下的社会需求，培养机械专业的学生，这一教学体系中需要充分利用好产学研一体化的教育模式，合理安排实践环节，并与理论教学部分要联系紧密，从而形成一种教学体系。将学生投入生产，正是机械专业的要求，对此也非常重视。学生多接触生产环节对于提升实践能力有着重要意义，也有利于学生更好地学习理论知识。此外，让学生深入工厂、企业学习，更能够弥补校内教育的不足，学生在学校或教育机构的学习缺少教学设备和机器，改变以理论教学为主的局面;学生能够亲身体验在工作中的场景，了解企业或工厂在管理制度、生产特点等，为日后的就业有很大帮助;学校的教师一般实践能力也不强，通过深入工作环境，工作人员能够充当教师，将自己的工作经验等传授给学生。因此，将学生投入生产对于学生的成长大有益处，可以让学生充分体验生产环节，对于学生综合能力的增长、实践经验的强化都是有利的，从而成长为机械方面的专门人才。
2.2 补充理论知识
在学校内进行的学习多数是理论知识的学习，需要引入产学研一体化的教学模式才能保证教学是理论与实践相结合的。尤其是对于沟通能力不强、动手能力不强的学生来讲，这样的机会正是对自己缺点的补充。实践教学是很好的契机，帮助学生充分理解理论知识，从而更好地将理论应用于实际，教师在这个工程中也能提高自己的实践能力，为以后的理论教学打下基础。通过长时间的实践，学生能够增长自身本领，更早地接触机械工作，可以为日后的工作奠定坚实基础。
2.3 有助于学校科研水平提升
学校或教育机构与企业、工厂紧密合作，不但可以为校外合作单位输送高素质人才，对于学校本身的科研水平也是有利的。学校与校外单位的合作，一般都是生产一线的实际操作环节，经过学习、沟通，学校能够掌握更多地关于生产需求的信息。教师根据生产单位提供的第一手资料可以在科研方面有的放矢，紧跟时代发展，少走科研弯路，直接研究生产需求。合作单位的这一反馈就提升了学校的科研水平，并且科研成果是在当下最有意义的。反过来，学校教师的科研能力提升，可以直接将成果应用于合作企业，这种互补的合作形式，带来的必然是双赢的局面。
2.4 有利于加强人才培养
学校与合作单位建立密切、友好的合作关系，能够第一时间了解社会对于机械专业人才的需求，并调整人才培养计划，在各个环节注重对学生的培养。在学校或教育机构内，学生以学习理论知识为主，加强这方面的教育可以规范学生的实际操作，还能指导学生的实践，并且规范学生的行为、教导学生的思想，起到人才培养的基础作用;教师指导学生一起完成科研项目，不仅有理论支撑，还因为学生的实践能力强而对科研成果的实用性有比较大的帮助;学生到生产一线学习、实践，其实对于学生自身是最为有利的，机械教育要求学生有极强的实践能力，工作方面更是要求学生是理论知识和实践能力都过硬的专门人才，充分实习能够帮助日后就业。可以说，产学研一体化应用于机械教学有助于培养专门人才，使学生能够适应社会发展，提高综合竞争力。
产学研一体化应用于机械教学的注意事项
3.1 注重实践能力培养
产学研一体化旨在培养学生的综合能力以及各种能力的实际运用，因此，将其应用于机械教学也应该注重培养学生的综合能力，尤其是实践能力及其运用。学生在实习中也要注意自身能力的提高，主动学习相关知识，并且注意观察辅导老师的工作，做到认真仔细，才能在工作时得心应手。为了着重培养实践能力，辅导教师要让学生参与到一线工作中，不能因为学生资历尚浅，就不敢给学生分配工作，如果只是把记录、核对等工作分配给学生，就无法完成培养目标。实践能力的培养还是要鼓励学生多动手，这个责任主要落在辅导教师身上，要让学生充分体验生产工作，才能提高实践能力。
3.2 合作双方要通力合作
合作双方共同发展、通力合作，才能实现对学生的科学培养，这样培养出来的学生才是素质教育要求的、社会主义建设需要的人才。对于校方来讲，要保证学生在校期间的学习情况，保证学生实习之前完成理论教育，并要求理论成绩达到一定水平，不能将学生培养全部交给合作单位;对于实习单位来讲，要尽量保证学生接触到一线工作，让学生充分了解机械专业的工作，不能因为学生能力不足就不培养，保证一定量的实践工作也是培养学生的基础。双方如果能够合作培养学生，就能实现培养效果的最大化，让学生在理论和实践方面都取得成就，同时，学校给实习单位推荐优秀学生，充实合作单位的生产力量，实习单位也能将社会需要的第一手信息反馈给学校，从而促进双方共同发展。合作双方如果都是实力雄厚，对于未来的招生和进一步合作都是有利的。
3.3 合作双方要树立社会形象
对于社会大众来讲，合作双方在培养学生的问题上是绑定在一起的，双方都要有良好的社会形象，才能为日后招生创造更有利的条件。学校方面要提升自己的竞争力，不仅要培养出优秀的毕业生，也要提高教师的综合素质，因为师资力量是基础，是培养学生的前提;实习企业要多做公益活动，宣传自己的正面形象，为广大民众多做贡献。双方都树立正面的社会形象，实现共同发展。
3.4 学校方面加强硬件设施建设
在实际情况中，学生从学校走入工作一线的初期是迷茫的，因为他们事先没有接触过专业的机械设备，在实践方面的经验基本为零，进入状态的时间就比较长。因此，学校或教育机构应该加强对硬件方面的建设，可以在培养学生时提早接触实际设备，虽然学校的教学设施不够先进与专业，但是能为学生提供缓冲的时间，保证学生进入实习单位后可以尽快进入实习状态，免得浪费时间。
结束语
1概述
现如今我们处在一个信息爆炸时代，机电一体化作为现代技术的发展核心力量，在工程领域中占有重要地位，并推动了工程领域的发展。它的发展从根本上改变了传统的固有模式，在引领行业发展的同时也促进其向智能化、自动化、一体化的方向发展。尤其是在微机处理方面得到了较大的发展。
2机电一体化的描述
随着机电一体化技术的逐渐深入，工程机械在机械、液压、电子控制技术等方面实现了不同程度的等级提高，使其更加经济可靠。且目前的机械制造工程中往往采用微电子处理器进行工作。合理配置、整合、处理并优化各项系统模式。且随着经济的不断发展，其应用范围越来越广泛。以处理器为核心的电子管理设备的发展尤为广泛。例如：摊铺机的自动找平、自动供料、优化挖掘机的电子功率、自动调节装载机的变速机箱、检修和排查故障等。这些技术的发展势必促进今后工程项目的发展，并对机械性能提出了更高的要求，使其能够更好地运用在复杂的工程中，因此，如何更好地开发和利用这一技术，并使其发挥到最大的作用，是当前急需考虑的问题之一。
3机电一体化的优势
3.1安全系数较高
在工程机械中合理地开发和利用机电一体化技术能有效地提高产品的性能，在保证其功能运行正常且齐全的同时也能做到全面的监视和报警，对产品有自动保护作用。若是设备在使用过程中出现异常状况，系统就会进行自动保护，确保操作人员和系统不会遭到伤害。因此，综上所述，机电一体化拥有安全系数较高的优势，且可信度较高。
3.2生产效率高
使用机电一体化设备实现工程生产的流水线作业，在实现操作系统智能化、自动化地处理接受到信息的同时也能进行高精度的控制和高灵敏度的监测。当操作人员开启操作按钮时，系统就会自动识别，在最大限度内产生出较多的成品。从而提高了工作效率。加之自动技术的熟练应用，机电一体化技术的使用能够提高一个企业的市场竞争力，并具有更大的价值。
3.3使用性价比较高
机电一体化设备是用程序直接控制，并从数据反映设备使用情况的高端机器，且操作方便、简单。此外，将机电一体化技术加以广泛的应用，选择不同的程序结构，可以扩大其工作范围，从而大大减少操作人员的工作量。与其它应用相比较，机电设备技术融合了其他技术，使其功能更加完善，从而满足更多生产的需求。
4机电一体化技术在工程机械中的广泛应用
现如今，科技实力的不断提高带动了各种机械设备的性能提升，机电一体化设备作为其中的“佼佼者”必然得到了广泛的应用。
4.1电子控制中的.应用
在机器使用中难免会存在磨损、仪器失灵、机器老化等问题。而这些问题稍不注意就会引发更大的危机。因此，及时做好监控工作是很有必要。若是监控系统出现故障，则检修人员很难找出问题所在，对以后整个工程机械运行造成极大的影响。工程机械中的电子监控主要是对发动机、传动系统、工作装置等进行监控，将各系统的数据及时传递给维修人员，以便其及时发现故障并解决问题，从而确保整个系统能够稳定持续工作。
4.2节约能源
传统的机电设备中能量的过度浪费一直是一个很严重的问题。随着科技的发展，机电设备的自动化和智能化在不断提高，使用微机控制系统能够大大降低人为产生误差的影响，提高精确度。此外，使用自动一体化功能可以节省人力、财力、物理等资源，降低工人的工作强度并确保施工的高效进行。这一发展也符合现如今“可持续发展”理念。
4.3机电设备在自动化或半自动化作业中的应用
机电设备向着自动化和智能化的方向发展，避免缺乏经验的工人在操作中产生失误。例如：在对挖掘机的挖掘轨迹进行控制的过程中，通过耗铲斗的轨道设定和微机自动控制动臂杆及铲刀，从而规范挖掘机的使用范围，提升了工作效率和工作精确度。
4.4其他方面的应用
外国在推土机、铲运机以及装载机中加入了自动变速器，对传动系统的传输比进行调控，提高了发动机的工作效率，能源得到了充分地利用，且操作步骤较少，是一种合理简单的设备。
5未来发展趋势
5.1个性化发展
随着社会的发展，人们的生活水平得到广泛地提高，随之而来的是对电子机械设备要求的提高。因此，机电一体化设备不仅要保证高质量，相应的也要实现功能多元化、人性化、个性化。这也是未来机电设备发展的一大趋势。
5.2智能化发展
自动化、智能化是机电设备发展的一大典型特点，且更符合现代发展特性。该技术需要以人工智能为基础，计算机技术、心理学、运筹学等新兴学科为辅助作用，对人类智能进行效仿，自动实现诊断、人机对接、自动编程等地分析、判断、整理、推断及决策等过程。通过程序的直接控制使其有别于传统的机电设备。机电一体化设备代替人脑继续工作，从而提高了生产的工作效率。另外，机电设备的发展，离不开控制理论的基础。
5.3微机化发展
微机化是机电设备又一大发展方向。在高性能化的基础上，逐渐实现应用模式的：高效率化、高可靠性、高速化、高精度。这里以新一代的CNC系统为例：新一代的CNC主要采用连接多个CPU和总线，实现多个任务系统的同时操作，体现产品的高性能。其采用纳米或微米级别的产品。具有小巧性、耗能低、灵活性强等特性，使其在社会生产、生活、军事、科技研究等方面得到了广泛地应用，在今后很长一段时间内成为支持社会经济发展的一大有力武器。
5.4绿色化发展
任何大功率机器在使用工程中都会伴随着污染的排放，而机电一体化绿色化发展是指在产品在生产及使用过程中不会出现对环境造成污染的情况，且当产品到达无法使用阶段时能够被回收利用。随着人们环保意识的逐渐加强和国家“可持续发展”模式的提倡，机电设备一体化向着绿色方面的发展是必然趋势。
6结束语
综上所述，随着社会的发展，科技的进步，机电设备一体化应用前景十分广泛，合理把握好其发展趋势并加以运用，对整个机械行业的发展有很大的帮助和重要意义。而当下如何才能降低能耗并提高生产效率仍是我们需要研究的重点。
参考文献
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[2]陈开朗.机电一体化技术在现代工程机械中的发展应用探讨[J].科技创新与应用，(25)：165.
摘要:矿井机电在煤矿生产中占据较大的比重,随着近年来先进技术不断引进,机械化水平不断提高,监测监控技术的应用,加之矿井改扩建和技术改造,时机电战线职工队伍素质的要求也愈来愈高。
关键词:机电管理;煤矿;施工
煤矿安全是一个系统工程,无论是管理者、职工、还是安全监察员,都要从讲政治的高度来做好安全工作,确保煤矿职工生命和国家财产的安全,尽一切力量扭转煤矿安全生产的被动局面。随着业主对矿井建设工期的要求越来越高,提高立井施工速度成为各施工单位的主要奋斗目标,而井筒施工过程中机电管理起了主导作用,重视机电管理,施工速度就会加快,安全就能可靠,效益就会显著提高。同时机电管理是一项业务要求较高又比较系统的工作。当前煤矿机电行业中存在的问题
1)机电职工业务素质参差不齐。部分操作工达不到“应知应会”要求,实际操作技能较差,责任心不强。
现代化的矿井机电运输系统是技术密集与综合了现代科学技术的产品,而且随着矿井机电运输设备现代化水平的不断提高,结构的复杂性也越来越高。而煤矿是高危、艰苦行业、环境差、风险大,相比其他行业,对专业技术人员和技术熟练工缺乏吸引力。同时煤矿使用的机电产品类别多、技术含量高。既有引进的高科技含量的现代化综采设备,也有PLC控制技术、变频控制技术。一些新设备新技术维修不了,依靠厂家维修支援,造成事故处理时间延长,影响矿井生产。因此,人才缺乏、人员素质较低使这一问题更为突出。
2)各种机电管理制度落实不到位
矿井虽然建立了各项规章制度及操作规程,但执行不力,落实还不到位,规章制度流于形式。
3)机电监蠢Z力度和深度不够
煤矿机电安全监察员在认识和素质上也有差距,煤矿机电专业性强,所涉及的知识面相当广泛,要求监察人员素质全面,而现行的执行标准有时又无详细的操作说明,甚至有的还有一定的回旋余地,无十分准确而清楚的界限,这就不可避免地造成监察过程中有时难以把握。煤矿机电安全监察员大多从基层而来,深知基层之甘苦,有时一下难以完全放下情面。在专业性很强的机电安全监察中,又由于专业监察人员少,而机电运输系统战线长、范围广,安全监察普遍采用抽查式,监察的随机性大。缺乏全面性,缺乏主动性。针对机电管理中的问题,应采取的对策
1)采取措施稳定专业人才队伍,强化培训提高人员素质。
企业的竞争归根到底是人才的竞争,作为煤炭企业引进、留住高水乎人才不容易。因此,要努力创造“感情留人、事业留人、待遇留人”的氛围,要树立技术熟练工人也是人才的观点,解决人才的后顾之忧,不断提高人才的福利待遇,着力从企业长远大局出发,培养一批技师、高级技师、工程师、高级工程师、技术大拿等。
认识科学技术的载体,对机电运输设备能起到控制、使用、维护和管理作用。只有提高人员素质,加强认识,才能从根本上促进机电管理工作的好转。
2)狠抓机电设备检修工作。并应用先进的设备运行状态监测与故障诊断技术。
加强煤矿机电设备的检修是企业保证安全生产的重要管理途径之一。矿井要正确处理生产与检修的关系,抓好设备维护检修工作,实行强制检修制度,按时编制、月度设备检修计划,合理安排时间对设备进行检修,并做到“三同时”,即:在安排生产计划的同时,安排好设备检修计划;在执行检查生产计划的同时,督促检查检修计划的执行情况;在总结生产计划完成情况的同时,要总结设备检修计划的完成情况。
同时要应用先进的设备状态监测和故障诊断技术,利用各种监测器械和仪表直接对设备的关键部位进行定期、间断、或连续监测,获得设备技术状态(如温度、振动、噪声、受力等)变化的图像,参数等确切信息,以判断其运行是否正常、有无异常与劣化征兆,或对异常情况进行追踪,预测其劣化趋势,确定其劣化及磨损程度,以掌握设备发生故障之前的异常征兆与劣化信息,从而事前采取有针对性的措施控制和防止故障的发生,减少故障停机时间与停机损失,减低维修费用和提高设备有效利用率,确保设备完好运转,将事故消灭在萌芽状态。
3)加强安全质量标准化工作
一个矿井机电、运输专业质量标准化程度的高低对该矿井机电设备的安全运行、整个矿井安全生产起着举足轻重的作用。要想搞好质量标准化工作,必须依靠和调动广大职工的积极性。要统一思想,统一认识,特别是职能部门的管理人员。要真正认识到没有质量标准化工作,就没有安全生产,就没有效益,使大搞质量标准化工作成为职工们的自觉行动。同时,开展一系列竞赛、会战等活动,形成竞争激励机制,促进操作、维修人员的责任心的提高,降低机电运输事故率,为机电运输事故向零突破奠定基础,对机电设备质量标准化工作起到积极的推动作用。质量标准化工作不是一朝一夕的事,也不是一次检查就万事大吉的事情。因此,对机电设备质量标准化工作要做到持之以恒,正是基于这种认识,质量标准化工作,应作为我们平时工作的重中之重来常抓不懈。只有抓好了机电运输质量标准化建设工作,才能为所有机电设备的正常运转奠定基础,才能为企业的安全成产提供保证。结语
在矿井生产过程中, 技术创新和工艺改良是实现煤炭企业可持续发展的重要保障。采煤工艺的先进与否直接影响整个矿井的生产能力。因此, 要尽量选用先进的采煤工艺, 从而达到矿井的高产高效的目的。随着我国工业控制自动化技术的发展, 煤矿机电自动化在矿上的应用日益增多。综合机械化和机电一体化在采煤过程中得到了大量的应用, 这推动了企业安全高效、又好又快发展。
1 综合机械化采煤技术的应用
目前世界上最先进的采煤工艺是综合机械化采煤, 简称为“综采”, 综采之所以先进是因为破、装、运、支、处等五个主要生产环节全部实现了机械化, 减少了中间人力参与的环节, 提高了劳动效率。
1) 装备特点。煤炭井下开采的发展方向是实现矿井高产高效集中化生产。而实现矿井高产高效的前提是提高综采工作面的单产, 实现工作面高产高效, 达到一矿一面或一矿二面的高度集中化生产。实现综采工作面高产高效应以提高综采工作面的开采强度和采煤机的有效开机率为目标, 其技术途径有提高综采工作面配套设备的小时生产能力。增加工作面的出煤点。提高综采设备及矿井生产系统的可靠性, 减少工作面辅助工序的影响时间。实现综采工作面的高产高效主要有单一长壁综采工作面的高产高效和实现综采放顶煤工作面的高产高效。
采用大能力的新型综采装备来实现长期综采工作面高产高效, 也是今后采煤机械化的发展方向, 其装备的主要特点是:设备能力大。大功率 (>800 k W) 电牵引采煤机的小时生产能力在1 000~1 200 t以上, 运输机、转载机、破碎机的小时生产能力在500~2 000 t以上;自动化程度高, 实现了机电一体化;为了适应采煤机快速割煤的要求, 采煤机具备自动调高等功能;液压支架采用电液控制, 能实现采煤机、刮板输送机和液压支架的自动控制;设备性能好、可靠性高。
2) 综合机械化采煤工艺。长壁综采是巴兰布矿近10年来利用中国综采成套设备获得良好效益的采煤法, 其工作面巷道布置仅有回风平巷、运输平巷和开切眼, 通风系统完善良好。一般来说, 加大综采工作面的长度, 增加采煤机割一刀的煤量, 相应地可减少工作面斜切进刀及端头作业等工序对生产的影响时间, 因此能获得较高的产量。确定综采工作面的合理长度, 一般以工作面日产量最高或吨煤成本最低为准则, 制约工作面长度的主要因素是工作面地质条件和刮板输送机的铺设长度。增加工作面的推进长度是减少工作面搬家次数最有效的方法。制约工作面走向长度增加的主要因素是回采巷道的掘进和支护、可伸缩带式输送机的铺设长度以及采场的地质构造。
短壁综合机械化采煤工艺的应用主要基于两个条件, 即回采巷道实现机械化快速掘进和实现了综采工作面上、下端头的快速作业。这种采煤工艺使用于开采缓倾斜中厚及厚煤层的中小型矿井, 以及大型矿井回采块段小、不适宜布置长壁综采工作面开采的煤层。
综采工作面放顶煤开采的生产过程是:工作面采煤机先截煤、移煤和推移输送机等工序;进行2~3刀后暂停截煤, 依次分段打开支架上放煤窗口放顶煤, 出现矸石时, 立即关闭放煤窗口;直到工作面全长顶煤放完为止, 即完成一次放煤的生产过程。顶煤放完后, 综采工作面便可继续向前推进。
随着近几年来煤矿综合机械化程度的大幅度提高及超强度开采, 原煤田中开采条件较好的煤层逐渐枯竭, 可采储量占总储量较大比例的薄煤层开采被提到议事日程上来, 薄煤层综合机械化开采的课题同样也摆在面前。在我国煤矿中, 薄煤层的储量占煤炭可采储量比例较大, 在已探明的矿区中, 有84%的矿区有薄煤层, 储量约620亿t, 占总储量的17.5%。由于在开采技术上薄煤层属于难采煤层, 机械化水平一直比较低, 在开采煤层中产量比例小。在薄煤层中, 由于受煤层薄、人员活动空间小等限制, 在采煤方法的选择上是一个难题。传统的采煤工艺通常采用工作面打眼放炮落煤方法, 该种开采方法产量低、安全性差。要提高单产水平和工作面效率, 实现矿井安全高效开采, 必须采用综合机械化开采。扩大综采的应用范围, 提高综采的经济效益, 实现煤矿生产的高产高效, 是煤炭工业科技发展的一项重要目标, 同时对煤矿的可持续性发展起到至关重要作用。
2 电气自动化在机械设备中的应用
采煤机从中厚煤层起步, 发展到薄煤层、大功率、大采高强力滚筒采煤机。从有链牵引、无链液压牵引方式, 逐渐发展到了电磁滑差无链电牵引和变频调速无链电牵引。液压支架高度从薄煤、中厚到厚煤层, 支架型式由占主导的掩护式, 逐渐发展到有四柱支撑式低位放顶煤、两柱式的高位放顶煤 (单输送机) 、两柱掩护式低位放顶煤液压支架等多种架型。液压支架电液控制系统在美国、澳大利亚、德国等煤炭生产发达国家得到了普遍的应用, 液压支架电液控制系统是实现综采工作面高产高效的关键技术设备, 是今后发展的必然方向充分发挥机电一体化技术在煤矿开采中的作用。目前从国内煤矿的技术、经济条件和效益出发, 电液控制液压支架主要用于年产400万t以上的一次采全高长壁工作面、600万t以上放顶煤工作面及薄煤层高效开采工作面。将在2年内结合各矿特点尝试第一套液压支架的电液控制系统。
电气自动化的应用使采煤的过程更加人性化, 综采工作面装备远程监控及专家诊断系统的可靠性是国产采煤机研究的主要内容。该系统能够实现综采装备液压支架和采煤机的远程监控, 使采煤机根据煤层的变化实现自动割煤、煤层的软硬自动调节采煤速度, 检验并完善动态监测综采支架液压系统压力和各受力点的状态, 自动调节支架推移输送机的拉移等。近期进行项目的调研、选型工作, 与科研单位合作在东庞矿实施, 重点解决采煤机的工矿在线检测、故障诊断及预报、显示与传输系统、采煤机自动运行控制系统等问题, 使综合机械化水平上一个新的台阶。
建设高产高效矿井是煤炭企业生存和发展的必由之路, 是增强煤炭企业整体竞争力和可持续发展的基本途径。综合机械化在煤矿开采中的应用获得了良好的经济效益及社会效益, 同时实现了高产高效现代化煤矿。
3 机电一体化技术在煤矿中的应用
1) 机电一体化技术在提升机中的应用。矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备, 全数字化交直流提升机。尤其是内装式提升机, 从结构上将滚筒和驱动合为一体, 机械结构大大简化, 充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。而全数字化提升机高度可靠, 采用总线方式, 大大简化了电器安装。此外, 硬件配置简单, 互相兼容。“十五”期间, 国产数字化直流提升机已成为煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化提升机, 其核心部分ascs是由双CPU构成的计算机系统, 其性能先进、操作简便、准确可靠。此外, 我国还应用simadynd和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。目前, 最大装机容量已达到5 000 k W, 主、副井提升机可做到全自动化, 不需要专门的绞车司机。
2) 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, 它具有以下特点: (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损外, 其他元件均无磨损, 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。
3) 机电一体化技术在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。目前主要采用机、电、液一体化的cst可控软启动装置。他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时技术, 我国带式输送机的中间驱动点不能过多, 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) 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6~8 s/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。
4 结语
近年来, 随着微电子技术、计算机技术、软件技术、传感器技术和自动化技术的飞快发展, 信息流成为机电一体化的主要特色。其产品实现自动化、数字化、智能化, 在性能和功能方面均实现了质的飞跃。因此, 机电一体化技术是企业信息化的重要支撑技术, 是矿山综合自动化的基础。总之, 综合机械化机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广, 极大地提升了我国煤矿生产的综合实力, 为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。
摘要：煤炭是我国重要的战略能源, 煤炭工业的大力发展, 在我国国民经济建设中占居主要地位。本文就如何应用综合机械化技术和机电一体化技术提高煤矿生产能力、实现高产高效进行了有益探索。
关键词：综合机械化,机电一体化,开采应用
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在现代采煤业中，为了提升采煤的工作效率以及增强采煤的安全性，机电一体化技术应用到煤矿开采中去是大势所趋。煤炭开采中，机电一体化技术的应用，使得煤炭开采的效率不断提升，同时也降低了对能源的消耗。因此，探讨机电一体化技术在采煤中的应用是当务之急。
一、机电一体化应用于煤矿开采的重要意义
1、有利于降低能耗、提升开采效率
能源是国家最为重要的资源，在煤炭资源的开采中，如果开采时又浪费了大量的能源，这对于我国能源的总体储备是不利的。因此，在煤矿开采中，使用机电一体化技术，比如使用胶带传送机以及提升机等，运用变频启动等，这样不仅能够节省对能源的耗费，而且还能够提升采煤的效率。
2、有利于及时的发现故障、及时处理
在进行煤矿开采的时候，机电一体化技术的应用使得采煤工作人员的工作量大大的被降低。与此同时，自动技术的应用，使得在进行开采的过程中，电动机、传动装置以及工作装置等设备运行情况都受到了相应的监控，同时对于在监控中发现的问题能够及时的进行处理。这样便极大的节省了设备检修人员的工作任务量。
3、有利于提升采煤作业的精确度、减小劳动强度
在煤矿开采中，传统的开采方式都是使用手动的方式进行的，操作时过程很复杂，对于操作员的要求也比较高。如果操作员的熟练程度不够，就会给煤炭开采带来很大的影响，与此同时，其安全性也无法保障。而当前将机电一体化技术应用到煤炭开采中去之后，就可以在一定程度上简化操作的复杂性，降低煤矿工人操作的难度。此外，使用机电一体化技术，也大大节省了人力，降低了采煤的劳动强度。
二、机电一体化技术在煤矿机械中的应用分析
在煤矿开采中，应用机电一体化技术可以大大提升采煤的效率和质量，降低安全事故。煤矿机械中，机电一体化技术的应用主要表现在以下几个方面：
1、掘进机中机电一体化技术的应用
当前，在我国煤炭开采企业中大部分都使用了掘进机这一技术。掘进机电气系统的构成主要由矿本质安全型隔离箱、隔爆照明灯以及矿用隔爆型电铃等装置组成，同时，与液压系统进行结合，就可以实现采煤工作业。掘进机控制系统的主要任务是对主控器、具备记忆能力的液晶屏幕以及矿用隔爆兼本质安全型开关箱现实仪表进行控制。开关箱与操作间主要使用的是动力载波技术，通讯电缆的连接使用的是快速插头。掘进机系统有着诸多的优点，设计理念比较新颖，同时安装起来也比较的简便等等。编程控制器可以对油泵、短路、以及三相不平衡等进行有效的管控，与此同时，还能将每个电机的运行状态及时的显示出来。对回路的控制，可以使用编程控制器，同时使用RS485通讯对操作箱的控制信号进行获取，此外，对于继电器的输入方式可以使用内部程序运算来进行管控。可编程控制器还能够对机器设备存在的各种故障进行有效的判断，进而及时的解决。
2、采煤机中机电一体化技术的应用
煤矿开采中，必不可少的一个工具就是采煤机，采煤机的生产效率不但对煤炭的产量有重要的影响，而且还会对企业的经济效益产生重要的影响。当前，我国采煤机中应用机电一体化技术最为典型的是电牵引采煤机。这种采煤机和传统的由液压牵引的采煤机相比较的话，其性能更加强大。使用电牵引采煤机，能够克服在采煤机运动中的各种阻力，如果采煤机出现下滑，它可以实现发电制动，与此同时，剩下的电流会回到电网中去。例如，一些煤矿开采中，煤层出现了40到50度的倾斜角，此时对采煤机来说，就需要有良好制动性的机器。电牵引采煤机由于具有很好的制动性，能够非常有效的防止在采煤机工作时出现的下滑现象。
3、支护设备中应用机电一体化技术
在当前机械化采煤中，支护设备主要使用的是液压支架。而随着科学技术的不断提升，支护设备正在由传统的支架向电液控制方向上逐渐的转变。计算机技术和液压技术的结合组合而成了定压双向邻架，这种邻架有效的减少顶板和支架所经受的冲击。在煤炭开采中，使用电液控制的支架，移动时最快能够实现每架三秒。此外，使用电液控制还能够对支架的工作状态是否稳定进行监控。
4、带式输送机中应用机电一体化技术
输送机的工作环境都是在井下，因此，他会受到潮气以及煤尘等的影响。同时，在进行采煤的工作中，振动、冲击及其各种电磁都会对设备产生不好的影响。在井下施工作业时，要确保井下的环境安全。对于抗压强度较高、耐用的输送机，能够有效的阻止水分渗入。目前，在我国长距离的带式输送机技术和新产品的研发已经取得了很大的成绩。现在已经研究出来的新型带式输送机如大倾角、长距离输送机已经应用与煤矿的开采中。
5、生产检测及其监控系统中机电一体化技术的应用
将机电一体化技术应用到对煤矿生产安全监测与监控中去，是目前煤炭生产中最为典型的标志。我国开始研发煤矿生产检测以及监控系统的时间还比较短，但已经研制出了水准较高的监控系统。例如常州自动化研究所研究出来的KJ195监控系统等，它结合了煤炭生产过程中的表现出的独特特点，同时将机电与一体化技术应用到里面去，从而推动了煤矿安全生产以及监督系统的智能化发展。近年来，我国煤矿安全生产检测以及监控系统的技术在进一步的提升，同时，对于机电一体化技术的应用与原来相比，也更加的熟练，正在逐渐的赶超国际一流的煤炭安全生产检测以及监控系统。
三、结语
综上所述，伴随着科学技术的不断提升，在煤炭开采行业，机电一体化技术的应用正逐渐变的越来越广泛。机电一体化技术的应用，使得煤炭开采不仅提升了开采的效率，节省了人力，减轻了劳动强度，同时还减少了能源浪费，提升了煤矿开采企业的经济效益。本文首先论述了煤炭开机械中应用机电一体化技术的重要意义，而后从机电一体化技术在掘进机、采煤机、带式输送机以及安全生产检测及监控系统四个方面分析了其应用，期待文本的研究能够对煤炭的开采有所裨益。
参考文献
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目录
摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
一、变频器的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.1变频器的基本构成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2变频器基本原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
二、控制系统总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
三、水位检测电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
四、操作保护功能设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
五、系统自启动功能设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5（1）自启动概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5（2）自启功能的实现null„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5（3）自启动的预置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
六、结束语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 1
摘要：
随着各住宅小区的宿舍楼等一座座高楼拔地而起，相应的生活用水量也大幅度增加。人们对提高供水质量的要求越来越高，另外人们的节能意识及对运行的可靠性的要求越来越强。采用变频器及PLC技术实现的无塔恒压供水系统，不仅能提高供水质量，而且在节约能源和运行可靠性具有较好的改善。其中，采用变频调速的主要目的是通过调速来恒定用水管道的压力以达到节能的目的，恒压供水则是为了满足用户对流量的要求。
应用PLC技术是为了实现系统的软启动，减少手动操作或抚慰操作，同时替代部分继电器减少机械触点的故障，增强可靠性。下面笔者根据这方面的工作经验谈谈在恒压供水系统设计和实践过程中的一些思路和做法。
一、变频器的工作原理
在恒压供水控制系统中，关键技术主要是变频技术。目前效率最高、性能最好的系统是变压变频调速控制系统。
1.1变频器的基本构成
变频器的基本构成如图1所示，由主回路（包括整流器、滤波器、逆变器）和控制电路组成。
整流器的作用是把三相交流整流成直流。滤波器是用来缓冲直流环节和负载之间的无功能量。逆变器最常见的结构形式是利用六个半导体器件开关组成的三相桥式逆变电路，有规律地控制逆变器中主开关的通与断，可以得到任意频率的三相交流输出。
控制电路主要是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等。
1.2变频器基本原理
变频器的基本原理是利用逆变器中的开关元件，由控制电路按一定的规律控制开关元件的通断，从而在逆变器的输出端获得一系列等幅而不等宽的矩形脉冲波形，来近似等效于正弦电压波。图2所示出正弦波的正半周，并将其分为n等分（n=12）。每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等幅矩形所代替。这样，由n个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形与正弦波的正半周等效。
正弦波的负半周也可以用相同的方法来等效。可采用正弦波与三角波相交的方案来确定各分段矩形脉冲的宽度。当逆变器输出端需要升高电压时，只要增大正弦波相对三角波的幅值，这时逆变器的输出的矩形脉冲幅值不变而宽度相应增大，达到了调压的要求。当逆变器的输出端需要变频时，只要改变正弦波的频率就可以了。
二、控制系统总体设计
过去的供水控制系统投资多，采用的模式为多台小功率水泵供水。在运行实践中暴露出主控电路设计不合理和逻辑控制设计不合理的现象。
新系统总体设计方案如图3所示。在该供水系统的控制电路中除采用了变频器（VVVF），还采用一些先进控制装置如数字调节器（PID）、可编程控制器（PLC）等，这些装置都是以电脑芯片为内核完成各自不同的控制功能。
为简化控制电路，根据负荷需要，使用一台18．5KW大容量水泵供水。为提高使用的安全系数，选用一台日本富士22．5KW变频器进行水泵调速，该变频器内置PID调节功能，但不具备参数监视功能。为能有效监视调节工况，特选数字显示调节器进行监视和控制，以备实现串级PID控制。鉴于外部I／O可控点数不多，可编程控制器PLC选用20点即可满足控制要求。
三、水位检测电路设计
3．1水位检测开关
考虑到水位检测装置要求故障率少，运行可靠，为简化检测环节，设计中采用结构简单的浮子式水位检测开关，但为防止信号串扰，另外增加了一个隔离转换装置。该装置内选用了干簧继电器用以提高开关接点的可靠性和使用寿命。3．2水位检测逻辑控制
水位检测逻辑控制功能如前所述完全由可编程控制器PLc编程实现，减少了硬件配置，提高了运行的可靠性和应用的灵活性。PLC的I／O地址分配见图4（a）所示，简化梯形图如图4（b）所示。其逻辑电路主要完成如下功能，见图4（b）所示。
（1）水位信号保持功能水位开关检测分别由PLC的常开接点实现。由于水位由于簧管的常开接点来检测，只有在水面越过该点时闭合，低于该点即断开，因此信号需由PLC保持。
（2）水位信号显示、报警、保护功能水位正常时01002动作，使输出绿灯亮。水位低时01003动作，使输出红灯亮，且通过其常闭接点停供水泵。水位高时20000、01000同时启动，使输出黄灯亮（闪光l5秒转平光）且无条件停蓄水泵。
四、操作保护功能设计
除了常规保护功能外还增加了人性化操作功能。考虑到泵短时间内的频繁启动对泵运行不利，故设置1分钟内只允许连续启动两次，第三次需延时3分钟后进行，以利泵的散热，延长设备使用寿命，减少功耗。编程时可采用定时器和计数器配合来实现。这项功能在启停调试设备过程中得到检验。
五、系统自启动功能设计
（1）自启动概述
为了方便运行维护人员，有两种情况可以考虑自启动：
①系统断电一段时间后恢复供电的自启动，系统在正常运行工况下突然停电时，如果其它检测无异常则来电后可实现自启动，这一点在夜间更为重要，可给维护人员带来方便，此项功能得到了维护人员的认可。
②低水位使泵跳闸后水位恢复时的自启动管网用水负荷过大或蓄水水压过低流量减少造成的低水位，会引起供水泵跳闸。在水位恢复正常后可实现自启动。
（2）自启功能的实现null
如图5所示。图中，“自启动条件”有两个：一是计数器C103接点，二是“水位正常”信号接点。由于计数器C103具有停电记忆特性，所以只要水位恢复正常时01002闭合就可自启动。其过程是：微分继电器20006（13）产生的微分信号由20009继电器保持，再经时间继电器“1”020延时后使其输出的常开接点“1”020（见图4b）接通启动回路，则水泵重新运转。（3）自启动的预置
自启动功能可根据用户需要事先预置，否则，该功能会被屏蔽。设计方案如下：
①预置和解除均借用运行状态下的启动按钮。预置时按动启动按钮三下使计数器C103启动，则其常开接点C103闭合。解除自启功能：按住启动按钮1秒，使计数器C103复位或按停止按钮使泵停运的同时也解除了自启动设置。
②预置的显示借用水位正常灯（闪光3秒），解除借用高水位报警灯（闪光3秒）。
六、结束语
上述无塔供水控制系统经投入使用，各项设计功能运行正常，供水质量有了很大提高，单位大功率设备用电量也明显减少。期间，还经历了系统实际异常情况自动处理的考验，如“储水罐满水后的蓄水泵自动跳闸”、“电力网停电来电后的供水泵自启动”、“电源缺相报警”等，这些功能都得到了很好的验证。
参考文献
[1]张燕宾主编．变频调速应用实践．机械工业出版社，2001．
1. 在用机电设备管理的意义
1.1 众所周知，安全生产是煤矿生存发展的永恒主题，而煤矿机电设备安全可靠是煤矿安全生产的重要保证。设备老、旧、杂、带病运转，安全设施、保护装置不全，距《煤矿安全规程》要求存在差距。设备、配件采购混杂，同型号、不同厂家，安装尺寸或型式不相同，增大工作难度。当前，在矿井实际生产中，机电设备投入的资金比例占到全矿井生产成本的40%以上。五矿一年投入的机电设备原值是6160多万元，配件、备品消耗费用是1300万元。费用投入的金额是非常惊人的，任何的管理失误都将给生产矿带来巨大经济损失，而且逐年逐月投入的配件、备品等数量和金额都是较为惊人的。如果没有一套规范科学的管理程序从来管理好设备，就会使不合格的设备投入使用，给煤矿安全生产带来隐患。
1.2 据统计，在煤矿生产人员中，机电生产和管理人员占全矿井生产人员的1/6，甚至更多，即每6个人员中就有一个为矿山机电系统服务的。就我们五矿在册人数为5000多人，机电战线人员达到1102人，占到比重的22%，还不包括在采掘单位及其它单位的机电管理人员。如各类设备提升系统的司机、人车司机、监督人员、电机车司机等岗位。任何工作上的疏忽所造成的停工，都意味着停止生产，甚至酿成不可挽回的经济损失和不良的社会影响。
1.3 机电设备管理的优劣是确保安全生产的前提条件。根据国家煤矿安全监察局发布的数据，煤炭企业40%的井下煤炭和瓦斯事故是由失爆电气的电火花引起的，井下重大的火灾80%以上是由机电设备管理不善造成的，如郑煤集团大平矿难事故，就是由于电机车打出火花引爆瓦斯，酿成的惨剧，造成的损失是无法用金钱来估量的，造成的社会负面影响是巨大的，
2. 在用机电设备管理方法
在用机电设备技术管理包括很多内容，比如机电设备的选型、安装、验收、使用、维护、检修、检测、更新改造等。在煤矿生产中，特别是对老化、高沼矿进延深长，运输距离远的矿井，技术管理显得尤为重要。
2.1 定岗定员、优化管理，确保矿井安全。煤矿实际工作中，对各个工作面的运输巷道的机电设备按单台设备、系统、机组为单位，由各生产区(队)根据工作任务量、设备运行距离、运行责任大小等划分责任区，分解到各个班组和个人，实行班组或个人包机制。如:井下排水泵、变电所、通风机、主提升系统等重要岗位责任区。对这些岗位实行多项包岗措施，通过包生产出勤、包安全经济运转、包设备完好、包电力消耗指标、包材料配件备品消耗、包质量标准化等硬性指标，以达到使每个人的经济收入与考核奖罚相对应，充分促进每个人都努力工作，确保安全运转的思想意识，细化到每一台大小设备、每一条电缆、每一个螺丝、螺帽的管理完好有效。做到“岗位固定、分工包干，挂牌留名、责任到人、奖罚分明、责任追究”等，最终确保生产安全，达到效率最大化和效率优化。
2.2定期维护，做到日检修，确保设备的运行质量。设备的优化维护，可以缓减设备零部件的磨损，减少维修工作量。设备的维护包括日常维护，小修(一级保养)、中修(二级保养)、大修。在煤矿日常生产中，由于不确定因素诸多，导致机电设备的抗运行强度大，所以在维护保养时首先要注意工艺化，根据设备特点，研究从哪个部位开始，并将检查部位和项目编出序号，制订一条固定检查程序。煤矿生产安全为天，注意对安全保护装置的测试、整定。如防过卷装置、堆煤保护等，特别要注意防爆电气设备的维护，防爆电气设备长期运行中频繁的开停，瞬时过载，电气元件的机械振动及转动部分的润滑和磨损等，都是维护的重点。定期进行防爆电气设备的防爆性检查，避免电气失爆造成不必要的损失，确保生产安全。
