电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用解析.pdf

科学管理 220 2020年第6期 采矿设备的自动化与机械化水平，往往代表着煤 矿的生产及安全效益，而传统煤矿机械设备较为依赖 人工操作，难以保证煤矿生产的安全性，而且煤矿开 采效率低下，难以满足煤炭需求的快速增长。为此， 要重视电气自动化技术的应用，以显著提高煤矿机械 设备的自动化控制水平，下面将就此展开详细论述。 1 电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用价值 1.1 有助于煤矿机械生产效率的提升 伴随机械化采煤发展，在自动控制方面有新的要 求，而电气自动化技术的应用，使得控制系统具备设 备状态的监控功能，能够实时的掌握采煤机械的工 况，还使煤矿生产机械具备了故障检测以及远方遥控 操作的能力。如此，煤矿设备操作人员能够对设备实 际故障做到及时发现，并且在电气自动化技术帮助下 具备了故障的自动分析功能，对煤矿机械故障可起到 辅助决策的作用，进而避免更严重的采矿事故。同 时，还有助于提高煤矿机械的维修效率，降低故障对 煤矿生产的影响，进而为矿企创造更高的效益。 1.2 有助于煤矿安全管理水平的提升 当前，煤矿生产主要集中在井下，而井下开采环 境复杂且危险源众多，对煤矿安全生产带来较多不利 因素，危害井下工作者的安全。保障煤矿生产安全始 终是其核心管理目标，这关系着井下工作者人身安 全，这凸显了煤矿安全管理的重要性。同时，由于井 下煤矿开采中的采掘、运输等环节通常采取机械操作 的方式，而电气化控制的实现，能够显著改善人工操 作采煤设备的弊端，避免了人为操作失误可能带来的 煤矿安全问题，还降低了井下工作者的劳动强度以及 人员密度，这对于煤矿安全管理有积极意义。除此之 外，电气自动化技术在机械状态以及环境监测等方面 有显著优势，能够提高井下采矿作业危险源的辨识 度，可将煤矿生产安全隐患从根源上及时的予以消 除，更好的保障煤矿生产安全。 2 电气自动化技术应用问题分析 2.1 整体应用水平较低 电气自动化技术在国内煤矿生产机械中的应用本 身严重滞后于先进国家，而且经历了较长时期的缓慢 增长，尽管在后期有较快发展，但整体自动化采矿应 用水平较为有限。有的自动化采矿设备的核心技术依 然来自国外，独立自主研发的采矿设备在技术层次上 还有差距，特别是在电气自动化技术应用上仍需加大 研发力度。 2.2 技术转化为生产力的效率较慢 尽管技术落后的煤矿机械的使用，会导致生产效 益及煤矿采出率低下，但对许多中小矿企来说，煤矿 机械设备的电气自动化改造往往是得不偿失的，不仅 增加了采矿设备成本，而且还会导致煤矿开采的短期 停滞，技术转化为生产力的效率较低，这无疑限制了 电气自动化技术的应用与推广。但煤矿机械有必然向 着自动化方向发展，只有解决好技术成本的矛盾，才 能更快的实现煤矿精细化、现代化管理的目标。 2.3 实际应用中存在误区 有的矿企仅关注于电气自动化改造所能带来的经 济效益，对采矿安全重视不足，特别是对于矿井安全 保障系统没有较多的投入，保效益而弃安全，这会使 采矿安全失去保障，甚至带来煤矿企业信誉及效益的 损失。 3 煤矿机械设备中电气自动化技术的具体应用 3.1 用于采掘机械设备 电力驱动控制在机械设备中比较常见，甚至已经 出现了更为先进的多电机驱动系统。随着社会经济的 发展，原有的煤矿产量已经很难满足人们的正常需 求，在某种程度上大大促进了电机系统容量的发展， 目前牵引功率甚至超过了120千瓦，并且相对于原有的 驱动方式而言，电力驱动的稳定性更强，工作效率得 到了显著提升，能够实现对设备的有效控制，同时不 容易受到外界因素的干扰，大大降低了损坏概率，减 少了相应的维修保养成本。在自动化控制过程中，计 算机技术发挥了至关重要的作用，获取数据的可靠性 和和时效性大大提高，有效缩短了分析时间，并且分 析结果精确度更高，减少了人为因素的干扰，有效排 除了安全隐患，采掘过程的安全性大大提高。 就我国而言，比较常见的是MG3344-PWD型采煤 机，电液控制能力较差。在进行电气控制时很难保证 施工效率，计算机技术的应用水平有待提高，在施工 时不能够及时发现故障，安全事故频发。总体来说掘 进机的自动化水平与国外发达国家的差距很大。 3.2 用于运输提升机械设备 当开采煤矿的规模较大时，带式输送机是比较常 见的输送设备。为了提高运输效率，我国结合实际工 况，开发出一种新型监控系统，实现对运输工况的有 效监控，在系统中引入了PLC技术和计算机技术，系 统的综合性大大加强，能够适应多种复杂工况，在对 地面进行监控时，采用了分布式控制的方法，大大提 高了运输效率。全数字直流调速系统也是一种比较先 进的技术，取得了不错的效果。随着科技的发展和进 步，交流变频技术也已经用于煤矿开采，从运输、调 电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用解析 安全林 阳煤一矿 山西 阳泉 045008 摘要对电气自动化技术而言，尽管其在煤矿机械设备中已有较多应用，并在煤矿生产效益提升及安全保障方面起到 一定积极作用，然而从整体分析，并针对电气自动化技术在实际应用中仍存在的问题，展开具体分析。 关键词煤矿 机械设备 电气自动化技术 应用 （下转第58页） 工业、生产 58 2020年第6期 高换热器传热效率。相反对于较大甚至强烈振动要采 取必要的措施减振，避免因换热器振动导致设备损坏 失效。结合文中换热器检修情况，对换热器结构进行 了局部改造，效果显著。 4.1 优化U形管换热器管束尾部支撑结构。 依据换热器振动监测和管束U形结构损坏情况，在 换热器结构设计中充分考虑管束U形弯处支撑防振结 构，除设计安装正常的放冲挡板外，将管束U形弯位置 的换热管通过一定的方式固定起来，减少各个换热管 发生位移，进而减少换热管之间由于流体冲击产生的 碰撞和振动。本次改造中采用对U形管管束尾部焊接2 组圆钢，圆钢交叉组成网状结构将每层换热管分隔固 定，使管束尾部形成一个整体。 4.2 防冲挡板加固。 监 测 换 热 器 的 振 动 和 噪 音 频 率 主 要 集 中 在 400～500Hz，且振动烈度和噪音强度具有不稳定性， 根据换热器结构分析，对壳程入口即管束防冲挡板进 行加固。将原设计网状防冲挡板改造为板状结构，减 少壳程入口流体对管束换热管的正面冲击，使壳程流 体分布更均匀，降低流体的弹性不稳定性。 4.3 设置防振设施。 通过减小折流板间距，以增大换热器的最小固有 频率。对于管束弓形折流板设计和应用中，适当合理 的折流板间距是减小管束振动很有效的措施。此外， 在管束出口位置折流板之间增设防振圈结构，防振圈 沿管束外部圆周布置，并在每层管束之间采用圆钢固 定，以减小换热管间隙。因为壳程最大横向流速一般 出现在进出口第一排换热管位置，增设防振圈可避免 局部高流速的出现。 4.4 优化工艺流程，减少气相夹带。 换热器在运行过程中饱和气相甲醇因管道阻力和 热量损失等因素，导致流体进换热器时出现气相夹带 部分液相，结合上述振动因素出现了2项横向流诱发了 振动及声共振的发生。通过优化管路结构布置形式， 增加管路伴热，以减少管路沿程损失和热量损失，消 除气相夹带现象的出现。同时适当减小介质流速，降 低介质弹性不稳定现场发生，避免产生换热管之间、 换热管与折流板之间发生振动碰撞。 为彻底解决换热器振动和噪音隐患，确保设备安 全、稳定和高效运行，在换热器改造过程中结合上述 改进措施，更换了新管束，设备投用后振动和噪音问 题得到了有效解决。 综上所述，换热器的安全高效运行直接关系到装 置的长满优运行，须正确设计选型，并充分考虑结构 型式的合理性。换热器的振动受多方面因素影响，相 比其他因素而言，两相横向流诱发换热器振动的频率 较高，今后应重点研究。对换热器日常生产中出现的 异常情况要进行详细的记录，制定相应的检修和维护 方案。并应通过优化操作水平，加强运行检查，延长 设备使用寿命，确保长满优运行。 参考文献 [1] 程林 . 换热器内流体诱发振动 [M]. 北京 科学出版 社， 1995. [2] 秦叔经， 叶文邦 . 换热器 [M]. 北京 化学工业出版 社， 2003. [3] 钱颂文 . 换热器管束流体力学与传热 [M]. 北京 中 国石化出版社， 2002. 度等方面有效提高了煤矿开采的工作效率，其中PLC 技术在控制过程中起到了核心作用，能够同时控制多 个设备工作，运输过程的自动化水平大大提高，并且 减少运输设备不必要的损耗，提高了运输设备的使用 寿命。 3.3 用于安全保障设备 为了提高煤矿生产的安全性，相关部门一定要重 视监管工作并做好保障措施，切实保证井下作业的安 全性。例如在井下安装能够测量温度、湿度和电流的 装置。在安装监测和感应装置的过程中，一定要保证 装置获取数据的时效性，有利于相关人员对施工状况 进行合理分析，在很短的时间内发现安全隐患并能够 及时采取有效措施避免安全事故的发生。将电气自动 化技术用于机械设备，能够有效实现上述目标，在一 定范围内还可以进行远程操作，煤矿生产的安全性得 到有效保障。 4 结束语 综上所述，尽管电气自动化技术能够为煤矿开采 企业带来机械生产效益以及安全管理水平的提升，然 而在整体应用水平、技术转化效率以及实际应用效果 等问题依然存在，为此矿企要转变生产管理模式，加 大电气自动化技术应用力度，实现效益及安全的全面 提升。 参考文献 [1] 杜鹏 . 煤矿电气工程自动化技术应用概述 [J]. 现代 矿业， 2019， 35（03） 161-162165. [2] 郁振洋 . 煤炭生产机械设备中电气自动化技术的运 用 [J]. 现代制造技术与装备， 2018（12） 193-194. [3] 高娟 . 电气自动化技术在煤炭生产机械设备中的合 理应用 [J]. 煤， 2018， 27（08） 60-61. 作者简介 安全林， 男， 本科， 毕业于太原理工大学， 机电工程师。 （上接第220页）