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工 矿 博 览 煤矿机电技术浅谈 袁 中良 新矿集团万祥矿业潘西煤矿山东莱芜 2 7 1 1 0 7 摘要煤矿机电技术在提高煤矿生产效率和安全水平方面发挥着重要的作用，特别是电力电子技术、 设备监测技术和煤矿机器人技术，我国这方面 技术取得 了一定 的进步，但是 ，与世界先进水平相 比仍存在 着一定的差距 ，需要更加关注 未来 新技术的发展 ，使煤矿机 电技术更加适应大功率、大 容量和高安全性的要求。 关键词 机 电技术 电力 电子技术 设备监测 煤矿机器人 1 ． 煤矿机电设备中的电力电子技术 近年来，随着人们对生产效率的要求，煤矿 机电 设备呈现大型化、大功率化的 特点，这些新 的特 点对于电力电子技术提出了更高的要求。随 着 电子技术和半导体技术的发展，当前电力电子 技术也取得了较快的发展，与最初的电力 电子器 件相比， 当前的电力电子器件已经有了质的变化。 它已由 5 0年代的 S C R 、 8 0年代的 G T R、 MOS F E T 发展到现在的第三代电力电子器件 I GB T 、S I T。 第三代 电力电子器件还将高电压 、大电流 的功率 器与控制电路集成在一起， 形成智能功率控制集 成模块【 l J o 电动机是最主要的煤矿机电设备， 当前矿井 提升机主要采用交流机 ，主要采用交流变频技 术 ，其主回路和磁场回路均采用电力电子器件， 实现变频和整流， 由于采用交流电 机， 没有电刷问 题， 提升机容量可 以大幅度增加 。 另外，煤矿的传送机、风机以及水泵的 调速 和软启 动都需 要采 用 电力 电子技 术，这 样 除 了可 以达到较 高的调速性 能还 能达 到较 好的节能效果。开关磁阻 电机 S R D因为其 启动力矩很 大 ，启 动电流很 小，并且 维护很 简单 ，适应 煤矿矿 井输送机 、 电牵 引采 煤机 及中小型 绞车等应 用，用于 刮板输送 机的效 果也很好 ，开关磁 阻电机主 要是 以电力 电子 技术 为基础 的。 2 ． 煤矿机电设备监测技术 煤矿机电设备安全技术是煤矿安全的重 要保障 ，一 般来说 ，煤矿设 备监测 系统主要 用于对煤矿 中矿井 提升机 、通 风机 、空气压 缩机 、水泵 等重要 的煤矿机 电设备 的运行情 况进 行监测。 现在煤矿 机 电设 备监测 多采用 网络分层 结构 ，最底 层是传 感器层 ，主要是 多种传感 器 温度传 感器 、压力传感器 、 电量 传感器 上接第 7 3页 定之前，应测 定质 量标准的磁性 永久 磁化强度 和磁化 率 。以确 保磁作 用可 以忽 略 。磁性 检定不合 格的砝码 ，不得进 行折算 质量的检定 。 铝制砝 码的磁 化率和永 久磁化 强度不用 测量 ，因为 ，其 被认为 是无 磁 的。对于小砝 码 2 g或低准确度等级砝码 F 1等级砝码及 其 以下 ， 2 0 g 可参照材料 生产厂给 出的材 料磁性参数 。 磁场源在生活中比比皆是 。 如大型的化工设 备， 特别是电磁式设备具有的磁场很强， 对砝码 的检定会产生很大的影响。所 以，在检定时，应 注意远离磁场源和大电流经过的导体 。 2 ． 4砝码的清洁 在砝码的检定前 ，必须进行砝码 的清洁 。 清洁过程 不能去 除任何一块 砝码材 料。砝码 在抓取和存 储 时都必须保持 清洁 。清 洁时不 得改变砝 码的表 面特性 如划伤 砝码 。 如砝码上有相当的灰尘，可用干净的无水乙 醇清洁砝码 或局 部。带有调 整腔的砝 码不得 浸 入溶 液中 ，以免液体浸入腔体 。 2 ． 5其它环境 因素 的影响 另外气压、空气浮力、振动、静电对砝 码 的检定 也具有 一定的影 响。在实验 室要求 配备与砝码 精度相 适应 的气 压计 。空气浮力 引起 的误差 对等砝 码不得超 过该砝码 检定精 度 的 1 ／ 5 ，对级砝码不 得超过质量允差的 1 ／ 5 ， 等 采集通风 机 、提 升机 、空气 压缩机 、水 泵 等多种 设备 的运行数据。 传 感器将 采集到 的数 据通过 通信 电缆传 到监测 分站 ，监测分站 自带本质安全 电源 ， 可 通 过液 晶显 示屏实 时显示煤矿机 电设备 的褴 测数据 ， 并在监测 量超 限时进行本地报 警。监 测分站主 要包括 核心 处理器 、数据采集模 块、 通信模块 、显示模 块、键盘模块、报警模块口 ] 。 监 测分站 的主要作用 是将传感器 采集到 的数 据进行处 理，然后通过 液晶显示器显示出来， 并且大部分 的监测分 站还具有报 警功 能，当 设备数据 出现 异常 的时候 ，报警 模块进 行报 警 ，提示 出现 故障 。监 测分站 的另一个 主要 作用是将采 集到的数据 通过通信 线传 到上位 机 ，管理者可 以通过 I n t e r n e t 访 问上位机 ，达 到远程实 时了解煤矿现 场机 电设备工作运行 状态 的 目的。 3 ． 煤矿机器人技术 煤矿的工 作环境 比较恶劣，危险性较高 ， 煤 矿机器人代 替人在煤矿 进行 劳动 ，可 以有 效避免工作人员身体受到伤害。另外，煤矿 传 统的工作环 境使得矿 工在潮湿 、充满 煤尘 的环境里长时 间、高负荷地工作， 这严 重影响 到矿工 的身体健康 和生活质量， 在 异常情况下 会危及 到他 们 的生命 ， 因此 ， 研 制煤矿 机器 人 具有十分 重要的意义。 目前 ，国 内外 已经研制成 功的煤矿 机器 人主要有凿 岩机器人 、采煤机 器人 、支 护机 器人和装载机器人 等， 这些机器人 为煤矿 工业 的发展奠 定了基础 。煤矿机器 人主要有 三部 分组成 ，分 别是操 纵机构 、控 制系统和 驱动 系统口 ] 。 操 纵机构是机器人完成煤矿作业的主 要机构 ，不 同 的机器 人具有不 同的结构 。控 制系统是机 器人 的核心部 分，主要用 于控制 机器人完成 逻辑控 制和运动轨 迹等 的控 制 。 否则必须对 空气浮 力进行修 正，但从 量传的 角度 出发 ，努 力 做 到砝 码 材料 密 度 尽 量为 8 ． 0 g ／ m3为好 ，这样不用考虑 空气浮 力修正， 减少 了误差 ，方便 了量值传 递。砝码 的检定 应远离振源 ，避免振动使天平的变动性增大 ， 降低检 定准确度 。 由于天 平可动系 统于天平 静止部分 与外界 的某一部 分是 电绝缘 的，当 天平 的可动 系统带有 某静 电荷 时 ，则 由于静 电感应 原理 ，使天 平的静 止部分或外 界的某 一 部分相 互感应 带电。 由于静 电作用 力的存 在，给测量 工作带 来误差 。我们可 以利用去 电剂来防止静 电干扰 。 三人员误差的影响 计 量检 定工作 中，检定 员的视差 、观测 误差 、估读误 差等 。这类 误差与检 测人员生 理上 的最小分辨力 、感觉 器官的生 理变化 、 反应速度和 固有 习惯等 因素有密切 关系，往 往因人而异。另外，检定人员掌握质量计量 知识 的程度 、质量 计量 实际操作技术 水平 、 解决实 际问题 的能力、熟练程 度 、固有的操 作和观测 习惯 以及 工作不 谨慎 造成 的误差 。 在机械天平检定砝码的过程中，检定员不同， 对检定 结果最后一 位的估 数也不 同，所 以， 在砝码检 定时 ，要 求必须 有两位检 定人员 同 时在场检定，这样，就能有效地减少这种因 人员示值误差带来的测量偏差 。 四方法误差 驱 动系统 是机器 人的主 要动力 系统，有 电机 、 液压和 电气 驱动 等类 型。 目前 ，还 正在研制 中的救灾机 器人将 具 有 比较完备的环境感知技 术， 能够探测 出煤矿 井 下的灾害破坏程度或 环境状态参数， 并且可 将数 据传输到地面或井 下安全地带， 然后根据 指令采取适 当的救 灾行动 。 4 ． 煤矿机电技术未来的发展方向 目 前， 煤矿机电技术正向 着大容量、 大功率、 智能化、网络化的方向发展。我国煤矿机电技术 虽然取得了一定的发展，但是，与世界先进水平 仍然存在着较大的差距 ，未来煤矿机电技术将会 有 以下特点一、通信功能加强，未来更加注重 设备的网络化和智能化，因此，通信功能必然会 广泛应用于未来煤矿机 电技术。二、传感器的数 字化、集成化、智能化和多维化 使矿用传感器在 井下恶劣 的环境下能准确测量被测信号， 并具有 自校正、 自诊断、状态识别和 自我调节等功能。 三 、新技术将更加广泛地应用于煤矿机电设备， 例如光纤、红外线、雷达等用于煤矿机 电一体化 产品，这 些新技 术将更 加适应 于井下环境【4 ] 。 参考文献 [ 1 ]刘振江．浅谈煤矿机电技术的现状与发 展[ J ] ．河北煤炭， 2 0 0 5 3 ． [ 2 3丁青青，耿少 博．煤矿机 电设备 监测系统 的设计[ J ] ，工矿 自动化， 2 O 6 ． [ 3 ]岳巧珍．煤矿机电一体化及其发展方向 初探[ J ] ．西安矿业学院学报。 1 9 9 9 9 ． [ 4 ]谭得健，徐希康．我国煤矿机电一体化技 术的发展 与思考[ 0 ] ，煤矿机 电， 2 0 0 3 5 ． 作者简介 袁 中良 1 9 8 1 一 ，男 ，山东省 临沂人 ，助理 工程 师，现在 新矿 集 团万祥公 司潘西煤矿 调 度 室工作。 在进行数 据计算 时，如果选 用近似 公式 或者把 公式中 的系数 取成近似值 ，都会 使计 算结果产 生误差 。这 种 由于 计量方法或 计算 方法不完 善所 引起 的误差就称 为方法误差 。 指对计算 方法 知识 不足或研 究不充分 ，对计 量方法不 小心 的简化 ，操作 不合理等都 容易 引起方法误差。 我们在检 定砝码 过程中 ，必须严格按 照 砝码检 定规程 ，首先选用一 台符合砝码 检定 精度要求 的配套 天平，其灵 敏度 应 能满足 检 定砝码 中最小 的质量 允差 。此外 还必须 有一 副作为标准用的砝码 ，该砝码与被检砝码名 义值一 一对应并应 给 出精确 的质 量值 ，供求 算被检砝码 的折 算质 量值用 。J J G9 9 ． 2 0 0 6砝 码检定 规程给 出砝 码组 中各砝码折算质 量的 精确衡量方法，如双次替代法 、单次替代法、 连续替代 法等 。在确 定质量 前，必须 已知砝 码有足够准确度的密度。环境条件和确定质 量所用衡量仪器 的计量特性 。 检定后如发现砝码质量值超出规定质量 允差 ，应进行校 正。无质量 调整 腔 的整 体砝 码 的正误差超差 时， 可通 过修磨棱边 或 自由 末端进 行调整 ；负误差超差 的作降 级或报废 处理 。具有调整 腔的砝码可 以打开调整 腔， 增减腔 内添加物 ，使之达 到规定质 量。所用 材料最好是砝码原材料 ，或与砝码材料密度 下转经济与法 1 6 9页 商品与质量 2 0 1 1 年第 1 O 期4 5 万方数据