矿用机电设备范文

导语：如何才能写好一篇矿用机电设备，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词:机电设备；选型；设计；

【 abstract 】 : along with the development of society, industrial automation degree from the requirement. Mechanical and electrical equipment selection and design is a complex system engineering.

【 key words】: mechanical and electrical equipment; selection; design;

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

0. 引言

机电设备是一个公司，一个企业正常生产运作和经营活动的重要物质技术保障，它们在当代自动化程度要求较高的社会环境，发挥出越来越重要的角色。随着人类社会的进步和科学技术的不断更新换代。机电设备的大型化、专业化，自动化程度越来越高。机电设备是一个公司一个企业固定资产的重要组成部分，肩负着整个公司、企业的生产运作经营，因此做好机电设备确保机电设备设计与选型，为生产提供安全可靠的机电设备，为公司创造更大的经济效益。

机电设备组成部件的设计。

1采煤机的选择

矿井顶板完好，煤层为中等硬度，煤层倾角10。，倾斜煤层，煤层厚度为2．1 m，为中厚煤层，矿井年产量A。=90万t，工作14 h／d。300 d／a，初选工作面实行“三八”作业制．即零点班和四点班每班8 h生产。八点班检修。各工种作业人员应互相协调充分利用工时．提高生产效率．特别要坚持正规循环作业．确保工作面安全生产和设备高效运转．从而实现稳产、高效。

2.液压支架的选型

2.1.液压支架的选型

2.1.1架型的选择

液压支架根据对顶板的支护方式和结构特点不同，可分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三种基本型式。

支撑式支架顶梁长，立柱多，且垂直支撑，工作阻力大，切顶能力强，通风断面大，后部有简单的挡矸装置，架间不撑紧，对顶板不密封，它适应于稳定或坚硬以上直接顶和周期来压明显和强烈的老顶条件。

掩护式支架有宽大的掩护梁可挡住采空区冒落的矸石，它的顶梁较短，支柱少且倾斜支撑，架间密封，支架工作阻力较小，切顶能力差，但由于顶梁较短，控顶面积小，支护强度不一定小，它使用于不稳定和中等稳定直接顶条件。

支撑掩护式支架兼有上述两种支架的结构特点，顶梁较长，立柱较多，呈垂直或倾角较小倾斜支撑，故工作阻力大，切顶能力强，具有掩护梁架间密封，挡矸掩护性能好，它使用于稳定以下各类顶板，有取代支撑式支架的趋势，但结构复杂，重量较大，价钱相对较高。

由于本工作面的直接顶类别及老顶级别均以确定，所以可直接根据“适应不同类级顶板的架型及支护强度表”直接选择。

根据表中给定的架型选择标准，确定本工作面的支架类型为支撑掩护式。虽然该支架结构复杂，成本较高，但该类型支架技术成熟，安全性高，工作性能稳定，对不同地质条件的煤层适应性强，应用广泛。

2.1..2液压支架结构参数的确定

Hmax＝hmax＋a

Hmin＝hmin－S2－b－C

式中：Hmax——支架最大支护高度，m，

Hmin——支架最小支护高度，m，

hmax——煤层最大厚度，2.9m

hmin——煤层最小厚度，取2.4m，

a——考虑伪顶，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撑力所需要的支

撑高度的补偿量；中厚煤层取200mm，

S2——顶板最大下沉量，取160mm，

b——支架卸载前移时，立柱伸缩余量，煤层厚度大于1.2m时取

80～100mm，本次设计取100mm，

c——支架顶梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，取100mm。

则：Hmax＝2.9＋0.2＝3.1m

Hmin＝2.4－0.16-0.1-0.1=2.04m1.23.2

2.2提升容器选型

2.2.1提升容器的选择

2.2.1.1小时提升量

Ah = C×An/br×t

=1.1×900000/ 300×14

=236(t/h)

2.2.1.2经济提升速度:

Ht=Hs+Hx+Hz

=300+18+18

=336(米)

Vj =0.4

＝0.4

＝7.3m/s

1.2.1.3.一次提升经济时间估算

Tj＝

＝

＝75.2s

式中：a——提升加速度，箕斗提升取0.8m/s2

u——容器爬升时间，对双箕斗提升取10s

θ——提升终了休止时间，暂取10s

1.2.1.4.一次经济提升量

式中：An——矿井设计年产量，900000t/a

af——提升富裕系数，取1.2

C——提升不均匀系数，有煤仓取1.1

t——日工作日，一般取14h

b——矿井年工作日，取300d

2.2.1.5.提升容器选择

根据计算，选择标准箕斗，型号JL－6。技术参数如下：

名义吨位：6t

有效容积：6.6m3

提升钢丝绳直径：43mm

自重：5.0t

最大终端负荷:120kN

最大提升高度：700m

箕斗总高：9.45m

箕斗中心距：1.87m

使用井筒直径：5m

提升机型号：2JK－3.5

2.2.1.6.重新计算最大提升循环时间

2.3电动机预选

2.3.1电动机的估算功率

=

式中：N——电动机的估算功率，kW

V″m——提升机的标准速度，取4.5m/s

k——矿井阻力系数，箕斗提升取1.15

Q——一次提升货载重量，60000N

ψ——考虑到提升系统运转时，有加、减速度及钢丝绳重力等因素影响的系数，箕斗提升取1.2

ηj——减速器传动效率，单击传动取0.92

电动机的估算转数

＝573 rpm

式中：i——减速器的传动比，20

D——滚筒直径，3m

2.3.2初选电动机

根据以上计算，选取电动机为：

JR1512-8/570

Ne=570kW nd=738rpm V=6000V

(GD2)d=5100Nm2 λ＝2.0

提升机实际提升速度：

Vmax=πDgnd/60i＝3.14×3.0×738/60×20=5.78m/s

立井提升物料时，速度不得超过下式限定速度：

Vmax≤0.6 =0.6 ＝10.4m/s

提升速度满足要求。

3排水设备选型

3.1初选水泵型号、台数

3.1.1工作水泵必须的排水能力Qb 及净排水扬程高度Hg

Qb≥1.2Qz＝1.2×620=744m3/h

Hg＝Hx＋Hp＝5+360+1=366m

式中：Hx——吸水高度，取5m

Hp——排水高度，取开采水平距井口的标高差再加1m。

3.1.2初选水泵型号

根据要求的水泵排水能力及扬程，设计初选排水泵型号为

MD450-60×7，额定流量Qe＝450m3/h，扬程420m

3.1.3确定水泵台数

正常排水时水泵台数n1

n1=

确定正常排水时工作泵为2台MD450-60×7型离心式多级泵。

备用泵的台数n2

n2=0.7×1.6=1.12台

暂定备用泵的台数为1台

最大排水时水泵的台数n3

工作泵和备用泵的排水能力为3×450＝1350m3/h

1350÷830=1.6＞1.2

即工作泵和备用泵的排水能力满足最大涌水时的排水要求。

检修水泵的台数n3

n3=0.25n1=0.5

检修泵数量选1台

则水泵台数n为

n＝n1＋n2＋n3=2＋1＋1=4台

3.1.4验算水泵工作稳定性

水泵正常工作时，要求满足下式

Hg≤0.9He=0.9×420=378m排水管路及布置

3.1.5选定管路的条数

根据排水泵的数量及各涌水期排水泵的台数，设计选择3趟排水管路，正常排水时、最大排水时合用2趟，备用1趟。

3.1.6选定管路的内径

正常排水及最大涌水时均为2台水泵工作。工作管路均为2趟，排水管内径计算如下：

排水管流量：

Qp＝

取排水管内经济流速为Vp＝2m/s

则排水管内径为：

dp＝

根据计算选择自标准YB231-70查得外径Dp=325mm的无缝管，壁厚8、10、14mm等，取壁厚为10mm试算。

dp=325 – 2×10=305mm

所需壁厚：

＝

＝0.78cm

式中：dp——标准管内径，30.5cm

σs——无缝钢管许用应力，80MPa

P——管内水流压强，P＝0.011Hg＝0.011×366=4.03MPa

C——附加厚度，无缝钢管取0.1cm

与所选管径相近，确定管壁厚度为10mm。

西水管外径：

dx＝

＝

＝0.82cm

取dx＝335mm

δx＝10mm

4 机电设备预知维修与故障诊断系统设计

设备的预知维修和故障诊断技术涉及机械、电子、材料、控制、电气、计算机仿真和人工智能以及信息等多学科综合的新兴边缘学科，要实现设备的预知维修需要获得与系统当前状态相关的数据并进行处理，从而对设备的状态做出判断，预测未来时间可能发生的故障，并进行维修决策。本系统是针对汽轮机等大型机电设备的通用远程实时监控与故障诊断的设计，将企业对设备预知维修的需求与设备故障诊断的实用技术相结合，开发了一套集企业设备信息管理、数据分析和故障诊断技术于一体的、功能强大的设备预知维修与故障诊断系统。

5. 机电设备技术管理

1)加强新购电气元件，仪表仪器和机械零件等材料的入库管理。据统计，机电设备很大一部分故障是采用了不合格的零部件和材料造成的，给公司和国家财产造成了很大的浪费，所以在日产的工作中，材料入库管理不能忽视。在材料入库前一定要把关，认真检查材料是否有产品合格证和相对应的说明书，便于日后安装使用，认真检查型号是否符合要求，检查材料是否完整，完好方可入库，入库后按照管理要求做好分类管理。

2)在使用中，要教育操作人员正确的使用和操作各种机电设备，不能在超过机电设备所能承受的最大负荷下进行工作，尽量保证负荷的均匀加减，使机电设备承受的负荷处于较为平缓的变动，杜绝野蛮操作机电设备。

3）加强维修管理，采取“计划维修”与“预防性维修”两种制度的相结合的维修制度。科学合理的安排机电设备的维修工作。计划维修坚持“养修并重，预防为主”的指导思想，杜绝机电设备带病作业。经验表明．严重机电设备故障往往是由一些较小的故障引发的。究其原因，就在于忽视了对小故障的及时处理，存在侥幸的心里。因此，在维修方面，一是重视小故障的及时处理，做到防患于未然。切不可认为小故障不影响使用，为了赶任务让机电设备带故障作业，最后小毛病拖成了大故障，不但增加了修理难度，又延误修复工期，造成设备不能正常使用，严重时可能造成机电设备突然报废。从某种意义上来说，对出现的故障及时进行处理，就是减少和防止故障的一种有效措施。

6.结语

对机电设备进行选型设计,是建新矿或对老矿井进行改造的重要环节。因此对机电设备进行选型设计，应该严格按照煤矿的基本条件，同时结合实际情况及经济条件等因素．依据选型的基本理论．对所选机电设备进行理论分析和校验．保证所选设备达到最优化和最合理配置。切勿仅考虑基本条件需求．选取型号过大的机电设备。这样就会造成不必要的经济损失和设备配套的不协调。

参考文献

【1】汪浩．矿山运输及同定机械选型设计指导：上【M】．京：北京出版社．2008．

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关键词：煤矿机电设备；变频节能技术；应用；发展

中图分类号：TU85 文献标识码：A

概述

随着电力电子技术的不断发展和世界能源紧缺客观因素的影响，变频节能技术得到了各国的高度重视，在我国，构建节约型社会的号角极大推动了变频节能技术在矿山、机械、电力等众多行业的推广。就煤炭企业而言，矿井各个生产系统的用电占到矿井（露天矿）企业用电量的70%-90%。具体来说，在未采用变频节能措施前，水泵、风机等流体负载，平均运转效率只有20%―50%，对矿井提升机、空压机、采掘运等动力负荷变化较大的机电设备在启动、加减速、制动和设备维护等方面的浪费也是非常巨大。明显的节能效果和优越的调节性能使变频节能技术在我国矿山中的应用越来越广泛，技术也越来越成熟。

1 变频技术概述

变频技术是指通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术，变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。它是一种无附加转差损耗的高效调速方式。由于变频技术是根据电机的负载变化来实现自身的功能变化，这样就大大提高了电机的效率，也减少了磨损。

随着电力电子技术和控制理论的进步，变频技术在理论和应用方面取得了较快的发展。在功率器件方面，经过厂GTR、IGBT的更替，并进一步发展为智能功率模块（IPM），在控制理沦方面，压频比（U/o控制方式得到很大改进，矢量控制和转矩直接控制方式在实际变频器中广泛应用，模糊自优化控制、人工神经网络等控制方法成为新技术的研发方向；调速系统的集成度越来越高。从单片机开始，先后产生了数字信号处理器（DPs），精简指令集计算机（RISC），出现的高级专用集成电路（ASIC），在功能方面，变频器的综合化越来越高，除了能完成基本的调速功能外， 具有内置的可编程序、参数辨识及通信等功能。利用电力半导体器件的通断作用把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的电能控制装置称作“变频器”。变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。

2 变频技术在煤矿机电设备中的应用

2.1 变频技术在提升机的应用

变频技术在矿井提升机的应用，主要采用了高压变频调速控制系统和PLC控制系统：第一，在提升机电控系统设计中，高压变频调速控制系统，采用单元串联多电平能量回馈型四象限高压变频控制系统。高压主电路与低压控制电路之间的通讯采用光纤传输，保证电隔离性能安全可靠。系统抗干扰能力强。第二，提升机电气控制系统采用PLC控制，实现提升全过程的位置控制、速度控制、动态画面监视和绞车系统的各项保护功能，满足电磁兼容性的技术要求。

2.2 变频技术在水泵中的应用

矿井中应用较多的另一种设备是多级离心泵。电能输送给水泵电机后，电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把井下的水举排到地面。由于水泵是在井底工作，工作环境非常恶劣，传统的供电方式一全压、工频使它故障频繁，运行成本大增。一方面，水泵在工频启动时，启动电流大，电机电缆的压降较大，使得电机电缆在启动过程中的反压较高，使绝缘性能降低，每次开机都会使水泵寿命降低，大大影响了水泵的使用寿命。另一方面，水泵在正常工作时，普遍存在着电机负载率较低的情况，水泵的功率因数较低，耗电量多，“大马拉小车”现象严重。通过改变电动机转速，在降低水流量的同时，可有效降低系统的电能损耗。

2.3 变频技术在煤矿通风机的应用

主扇风机在煤矿生产中有着重要的地位，作为矿井主通风，它每天24h不停地运转，是整个矿井的“呼吸”系统。由于变频器改造后风机可以实现变频软起动，避免了起动电流的冲击，不仅对电网没有任何冲击，而且还可以随时起动或停止。进行变频改造后，风机的大部分工作时间都在较低的速度下运行，因而大大降低了风机工作的机械强度和电气冲击，将会大大延长风机的使用寿命。

2.4 变频技术在煤矿采煤机中的应用

采煤机作为煤矿井下的主要综采设备，常工作在比较恶劣的环境当中。其所处环境一般粉尘较大，空气相对湿度较高。目前，我国能量回馈型四象限运行的交流变频调速采煤技术处于世界领先水平，国产电牵引采煤机行走功率最大2×l10kW，变频器电压380V，能够实现额定转速下恒定转矩调速.额定转速以上恒定功率调速及两台变频器之间的主从控制和转矩平衡。

2.5 变频技术在矿井皮带输送机中的应用

目前，我国许多煤矿用的皮带输送机除装车系统使用外，井下也大量使用。由于诸多原因，使用中相当长时间都处于空载或轻载运行状态，电能浪费严重。若在皮带输送机上安装变频器，可随时将电机产生的负力回馈到电网中，减少发热损耗，解决机械系统及电气系统的冲击问题，延长设备的使用寿命，并能有效地节约电能。

3 变频技术在煤矿机电设备的应用前景

虽然，目前煤矿井下交流变频调速技术的应用尚在起步阶段，但在煤矿企业技术改造和产品更新换代，在节能和实现生产过程自动化方面已取得了明显的节能效果。

3.1 推广较广，矿山中大小机电设备种类繁多，能解决好变频器与这些设备的匹配向问题，就能得到更广泛的推广。

3.2 需求量很大，我国矿山基数大，在机电设备的改造中必然需要大量的变频器，会极大推动变频技术在矿山的发展。

3.3 专业化可以加强，矿山有很多特殊工作环境，如井下工作等，需要具有特殊功能的专业变频器配置这些装备。

3.4 多功能、网络化的更新。电子技术日新月异，矿山改造过程中对变频器的使用和控制也会呈现多功能的趋势，对变频器的控制也会成为矿山网络化管理中的一个重要环节。

参考文献

[1]韩焕胜.变频节能技术在煤矿通风工作中的应用[A].第八届中国煤炭经济管理论坛暨第二届中国煤炭学会经济管理专业委员会工作会议论文汇编[C].2007.

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【关键词】变频技术；煤矿；机电设备

随着我国的大功率输出技术、计算机与电子信息技术及自动化控制等技术快速发展，y也带动了机电设备变频技术的发展。目前社会上提倡的节约及环保等理念，也需要变频、自动化控制等技术的大力支持。在矿山开采过程中，机电设备耗能极高，这给社会与环境均带来很大的压力，而提升、通风、压风及排水等设备所损耗掉的电能量，浪费严重。因此，变频控制技术的应运而生，解决了节能这一问题，在煤矿的持续发展中，变频技术的应用也将越来越广泛。

1 煤矿机电设备中的变频技术概述

在煤矿机电设备的动力设计过程中，机器设备在正常使用过程中并没有必要在满载负荷的情况下进行长时间工作，为使设备既能满足工作动力要求又不造成能源浪费，很有必要在设备使用过程中融入变频技术，避免设备产生多余的力矩。变频技术包括了点击传动技术、电力电子技术以及计算机技术，是一门结合强弱电与机械设备的综合技术。变频技术的基本原理就是通过半导体元件将工频电流信号转换为其他频率，再将转换的工频交流电进一步转换为直流电，依靠逆变器对电压和电流进行控制调节，使机电设备能够达到无级调速。更进一步地讲，煤矿机电设备中的变频技术就是利用电机转速与电流频率之间的同比增长关系，通过改变电流频率来控制电机转速，实现对机电设备的有效合理控制。通过变频技术能够实现对电机的平稳、自动加减速控制，提高电机的工作效率并减小能源消耗。变频器的电路通常分为四个部分，包括整流、直流、逆变和控制部分，各个部分相辅相成，共同控制着电机的工作，共同实现对设备转速的自动、节能、高效控制。

随着全国各地煤矿资源的不断开采，可利用的煤矿资源越来越少，各个煤矿开采企业之间的竞争也越来越激烈，煤炭企业作为用电大户，吨煤电耗已经作为煤矿企业的一项重要经营指标，能否有效提高机械设备的节能效率、减少污染排放在很大程度上决定着企业的综合竞争力。在煤矿机械电设备中融入变频技术是节能减排、提高企业竞争力、保护环境、保证企业长期稳定发展的一项重要举措。在当前煤矿开采作业中，机械设备的用电量占用电总量的70%以上，因此变频技术具有很大的节能潜力，是煤矿开采企业节能减排的关键，在煤矿生产中具有十分重要的意义。

2 变频控制技术在煤矿机电中的应用

2.1 在提升机中的应用

在矿井生产过程中，提升机主要承担安全输送施工物料与施工人员，作用显著。其通常的传统方式是先将其金属电阻与电动机的转子电路内部相连接，再借助鼓型控制器及接触器来切除电阻展开调速。而在这一过程中电阻能会出现大量的消耗现象且散热性能较差。因电阻的调速范围较小，引发精确度过低。在减速段及下放过程中需动力制动直流电源与低频电源，易导致设备受损，带来较大的电能浪费，而在这个阶段起安全性能也会受到质疑。同时制约了矿山的安全生产与经济运行效率。

若变频控制技术应用在矿井提升机驱动系统中，可在一定程度上避免许多弊病，一方面达到无级平稳的加、减速；另一方面也可提高系统各方面的性能，从而增强对各方面的稳固，优点包括，可借助编程器的指令运行程序编写，稳定电控系统中继电器的逻辑关系，也可稳固电路图及梯形图之间的相互转换；控制的精度较高，具有可扩展性，采用修改内部系统就能完成对其系统功能各项参数的转化；因外部的线路控制运行的继电器数量较少，因此故障也会随之减少；速度与制动时通过电气控制，在一定程度上减少系统冲击，减弱机械受磨损，进而增加了设备的使用寿命。系统的故障可借助触摸显示屏与编程器检测；回馈制动方面，在提升机负力的状态过程中，电机产生的再生能量直接反馈到电网内，电能的节约明显提升。

2.2 在采煤机中的应用

采煤机与提升机一样，都具有启停频繁、变速复杂的特点，在引入变频器时就应该考虑进行四象限工作。采用四象限工作形式能够对采煤机进行较大范围的控制和调节，确保采煤机的牵引速度能够保持在一个较为稳定的水平，避免机器出现溜车、下滑等现象。此外，引入变频技术后采煤机的操作也相对简单，控制更加精确。

2.3 在皮带机中的应用

皮带机的功率是借助绕线电机经转子绕组降压启动再进行工频巡行，通过液力耦合器转换到皮带机。其工作原理借助驱动轮毂，通过摩擦力带动皮带运动，而皮带通过其明显的张力变形与摩擦力带动运行于滚轴上。转子串接电阻改变转矩与减压空载启动等措施，启动电流较大，易产生电网电压发生剧烈的波动、发热及电机内部机械冲激等现象。因启动的时间较短，在一定程度上增强了皮带的断裂与老化，这就需要皮带的韧性够强。液力耦合器在运转过程中会引发内部的油温升高，其部件磨碎程度增大等，不仅增加了维修难度和成本，对环境也有破坏作用，致使功率的平均及同步问题难以解决。运用变频技术完成皮带传输机的软起、软停等，稳固皮带机工作性能。经过改造，系统可按照负载的转化情况，调节输出的频率及力矩，改善原来电机工频的恒速运行模式，节约电能的消耗。系统功率的因数若在过程中上升到90%，可大大提高其工作效率。高压变频器运用了皮带机的能量回馈功能，为节约能源消耗做出贡献，也降低了其他方面的设备维护费用，节约了生产成本。

2.4 在通风机中的应用

矿山施工中，通风机内的主扇风机在煤矿生产中占据重要的地位。是矿井的主要通风设备，其运转的时间较长，普遍称之为矿井施工中的呼吸系统。但随着挖掘与开采技术的不断发展，井下施工的风压也不断在增加，通风机所需的功率明显增大。因此，变频调速技术的出现，可通过巷道的风量需求展开调速，在一定程度上减少了电能的消耗量，应用效果十分显著。

2.5 在水泵上的应用

在煤矿生产中，水流量要求处于变工况运行。而在调节水泵流量时，实际采用的办法是机械调节阀门开度来实现，此时水泵的拖动电机处于恒速运转状态，很不经济。若通过变频器控制转速来调节流量，就具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。据文献显示，我国几十个大型煤矿集团公司现有主排水泵5000 多台，其年排水电耗约为30 亿kW·h，占矿井总用电量的30%左右，所以对煤矿用水泵进行变频节能改造极具现实意义。

3 变频调速技术在煤矿中的应用前景

变频调速技术不仅能使风机、泵类机械根据要求流量调节转速，节约大量的电能，还可根据负载调节并降低转速，以减小机械和风的噪声。对于输送机可实现平滑加速、减速，产生性能优良的软起动效果，特别是重负载起动时，可提升输出转矩，产生普通软起动器所达不到的效果，由于采用了对设备不产生冲击的起动、停止和空载时低速或高速运行，可增加设备的使用寿命。另外，变频技术对生产自动化、提高产品质量、提高生产率及产品合格率有明显的效果。因此，煤矿井下的风机、水泵、提升机、运输机、采煤机、绞车、压缩机等机械的负载都比较适合变频调速控制。

参考文献：

[1]贺和平.浅析变频和变速技术在煤矿生产中的应用[J].太原科技.2009（02）.

[2]李海燕，李海宝，赵汗青，王学惠.数字变频调速技术在煤矿电机中的应用研究[J].煤矿机械.2009（04）.

[3]马修成.基于变频技术的煤矿机电设备应用分析[J].中国新技术新产品.2009（10）.

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1.1机电设备的范围。机电设备其实就是机电一体化，通过机器不同零件的安装，将电能转化为其他形式的能量。一般机电设备的范围很广泛，设计领域非常广泛。比如：生活中的家用电器，交通运输中的火车、工程控制系统中的机床等等。

1.2机电设备中机电一体化的理解。机电设备就是将电子信息技术加入到原有的机器中，使其获得自动化、智能化工作的效果。从现代化的角度来看，机电一体化已经成为采矿行业新的发展驱动之一。因为机电设备大部分都使用超大规模集成电路，在仪器传感、自动控制、系统自检方面已经完全实现了自动化要求。因此机电一体化可以实现以下功能，一是，提高采矿工作效率，比如在采矿输送机上使用机电设备和传统人工以及简单机械对比，具有运输量大，用时时间少等优点；二是，自动化水平提高，一般机电一体化都可以实现人工远程操作，一方面是减轻了工作人员的工作难度和强度，为企业节约了成本另一方面也可以在自动调整设备施工准确度，避免由于人工操作失误造成不必要的损失；三是，机电一体化可以实现实时监控。由于采矿作业一般都是在地下进行，受制与地下的特殊空气和地形条件，设备的事故率都比较高，采用机电一体化可以对机器的使用情况进行实时监控，在设备的维修和延长使用寿命方面具有不可磨灭的作用。

2.机电设备在采矿过程中的应用

2.1现代采矿业对设备的要求。现代采矿业安全事故频发，因此使用机电设备和进行机电设备改造迫在眉睫。现代化的采矿业对机电设备有以下机电要求：一是，机电设备应该自身具有很好的抗腐蚀性可以在地下复杂条件下正常工作。二是，采矿业中机电设备重量不宜过重而且维修和操作简单。三是，使用中的机电设备应足够可靠，不仅仅是设备工作中性能稳定，也必须在监控地下情况，数据提供，设备自检方面足够可靠。四是，机电设备使用时间应该足够长，维修时间短，性价比高。五是，机电设备设计简单，功能齐全，便于工作人员的操作。

2.2机电设备在采矿过程中具体应用实践。目前采矿业机电设备普及率已经非常高，设备的更新换代速度也比较快，应用的范围也在逐步扩大，因此这里只说明四种机电设备技术的具体应用实践。一是，采矿业中的安全生产监控系统。由于采矿业在企业实力和资金方面要求比较高，因此国家鼓励企业大型化，生产规模化。因此传统的人工或半人工控制系统已经不再符合时代的发展。智能化控制系统（简称IC）的出现，很好的解决了采矿业中关于实现规模化控制的问题。二是，交流传动技术的使用。随着我国大力推广坑口发电等技术，我国采矿业交流调速技术的研究和推广获得巨大进步。采矿业中，传动技术至关重要，关系到能否实现安全生产和高效率生产。目前，传动技术已经在大部分类型和容量的电机中使用，在很大程度上提高了采矿业作业的效率和降低设备的损耗。三是，煤炭行业中采煤机的机电化。目前，我国大部分的煤矿已经采用电牵采煤机代替了传统的液压式，包括现在所用的和传统的液压式相比，机电化的电牵采煤机的工作效率得到了非常显著的提高，同时在性能稳定方面也比较突出。四是，采矿业中的提升机机电化。采矿业中最具机电代表性和机电水平最高的当属提升机，目前我国常用的提升机是在融合了自动控制、工程通信、电子、机械、电力多方面技术基础上研究成果的，工作的精确度非常的高。

2.3机电设备应用要求。一是，对人员的要求。机电设备特别是机电一体化，对人员的专业素质要求非常高，相关的企业必须要对上岗人员进行系统的培训以免发生操作意外。二是，对设备硬件的要求。机电一体化设备设计比较精密，因此对所用材料要求非常高，应该加强机电设备材料方面的研究和更新，努力提供我国机电设备自动化和智能化的水平。

3.机电设备在采矿过程中发展方向和意义

3.1机电设备现状及发展方向。机电一体化发展方向必须是智能化、自动化和国产化。目前，我国采矿业机电设备发展比较快，但是与国外相比仍然存在不少问题。一是，国产化程度不高，虽然我国在很多机电设备上已经可以实现国产化，但是一方面国产化设备的安全性和可靠性与国外相比差距很大另一方面在核心设备上，我国国产率低。二是，国产化设备在智能化方面有所欠缺。因此我国应该在机电设备的开发时重点向三个方面发展：一是，实现采矿设备系统机电化以适应现代化自动化的需要。二是，实现核心设备国产化，开发具有自主知识产权的设备。三是，提供国产机电设备的机电水平和工作可靠性。

3.2机电设备的应用意义。采矿业中实现机电一体化具有非常重要的意义，符合经济发展需要。实现采矿业机电设备的更新和普及一是，有利于实现采矿行业生产的高效率，提供采矿性价比。机电设备在采矿业中的广泛使用，不仅改变了传统落后的采矿业生产模式，而且在降低工作人员劳动时间和工作强度的同时有效的增加的生产产量，极大了提供了采矿业整体的经济效率；二是，降低的采矿业生产风险。机电设备最显著的特征就是实现自动化和智能化，可以代替工作人员去做风险比较大的工作，有效降低了事故发生率。

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[关键词]机械设备;自动化技术;煤矿企业;PLC

中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0380-01

当前，在现代煤炭企业生产中，都必须依靠自动化技术的应用。自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程起着明显的提升作用。目前很多煤矿企业的挖掘运输系统生产效率低、人力物力资源浪费严重。我们为此对挖掘运输自动控制系统进行改造，将其实现自动化生产。目前该生产线改造在国内煤炭工业系统处于领先行列，该系统的投入使用将极大改善生产效率、减少人力物力资源的浪费及生产作业环境。

一、煤矿采掘机械设备的电气自动化

1、采掘设备和其他辅助设备技术的发展

电力牵引成为了煤矿采掘机械的主要动力来源。多电机驱动系统被应用到了采掘设备上，电机多采用横向安置，而且随着生产规模的扩大，装机容量不断增大，从常见的1000千万的总装机功率扩大到了1500千瓦，电机的牵引功率达到了120千瓦。交流电牵引电机的使用，不仅提高了设备的效率，而且让设备的运转更加稳定，强大抗污能力减轻了机械维护的劳动强度，所以这样设备受到煤矿生产企业的广泛欢迎。计算机技术是所有设备自动化控制的核心，同时辅以故障诊断技术和传感技术，让采掘设备的自动化程度越来越高，具备了效率、精确、稳定的优点。除了采掘机械的进步，生产中要使用的输送设备也不断向重承载和多样化的方向发展。技术先进的国家已经引入了双速电机，而且能够依靠计算机技术实现对煤矿生产的过程的全程监控。液压支架是保证安全采掘的重要工具，引入计算机技术后，可以实现电液控制自动化和高压大流量供液，从而使支架的移动速度提高了7秒/架左右，使得煤炭采掘的功率和效率有了大幅度提升，增强了煤炭生产的可靠性。

2、我国采煤机自动化技术同世界先进技术的差距

虽然我国在采煤设备电气自动化技术上有了明显的进步，但是同世界产煤发达国家相比，差距也是很明显的。采掘机的最大装机功率仅为830千瓦，液压牵引功率仅为500千瓦，电牵引的应用规模不大，电牵引设备主要依赖进口，交流电牵引的电控部分更是完全进口。国产的电牵引采煤机尚处在研发阶段，仅有少量的研究成果可以在实践中应用。工作面输送机连接强度差，运输能力差，整体效率低下。液压支架的电液控制系统和判断故障的微控制系统都不能实现国产。所以，从总体上来看，我国煤炭采掘设备的电气自动化技术的发展仍处在落后局面之中。

二、机械设备自动化技术的应用类型

机械设备自动化技术是一种运用仪器仪表、计算机、控制理论和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、优化、调度、管理、决策，达到增产、提质、降耗、安全等目的的综合性技术，主要包括自动化工业软件、硬件和操作系统3大部分。当前，我国相关行业生产自动化控制系统大多采用FCS（现场总线控制系统），DCS（集散控制系绑以及PLC（可编程控制器控制系统）3大控制系统。

三、煤矿运输提升设备的电气自动化

从上个世纪八十年代开始，我国煤炭的开采量急速增长，在大型的煤矿中，胶带运输是输送厚煤的主力设备。为了满足形势发展的需要，我国大力推动了胶带运输中的工况监控系统的研发并取得了重大突破。

系统中融合了计算机技术和PLC技术后，实现了保护的综合化和系统化，DCS结构的应用使地面监控得以实现。同时，通过科研人员的努力，我国自行研发和胶带机全数字直流调速系统以及胶带集中监控系统，在生产中表现出了卓越的性能。

电气自动化技术的成熟和普及，使得交流变频器技术得到了发展，从而推动了调速系统的进步。在技术先进的国家里，采煤提升机的控制技术已经相当完备，通过PLC来完成中心控制，同时达到了提升工艺控制、同路行程控制以及安全回路监控等多个目标，从而实现了真正的全微机监控，提高了提升设备的安全性。

四、变电站综合自动化系统在煤矿生产中的应用

供电系统是煤矿机械设备得以运转的动力，实现变电站的自动化对于机械设备电气自动化具有重要的意义。下面针对一般规模的煤矿，来阐述一下变电站综合自动化系统在煤矿生产中的应用。

1、35KV变电所工程的基本情况

基本设备包括5kV线路双回，主变压器2台，6kV出线（电机，厂变等）X回，6kV母联2回，35kV PT2回，6kV PT2回等。

2、变压器成套保护设备

主要的保护装置有变压器差动保护装置MTPR-110SD、综合测控装置MMCU-10H等设备。可以满足对匝间短路、相间短路等变压器内部故障和外部故障的安全应急。同时，对短路接地、过负荷、过流等危险情况以及变压器本体如轻重瓦斯、温度、压力释放等故障起到保护作用。

对于35kV线路保护，使用的是MLPR-10H2型微机线路保护装置，具体由三段式过电流保护、单相接地保护、后加速等保护组成。系统中还有一台微机型PT切换和一台低电压保护装置MPTS-10H，可以实现双母线或单母分段主接线方式下的PT转化，从而具备了两段母线的测量保护、绝缘监视、切换等作用，同时可以监控和低压保护两段没有关联的母线。

3、后台计算机监控系统

后台监控计算机系统可以使用目前国内比较先进和稳定的珠海万力达的WLD2100变电站综合自动系统。该系统由监控保护单元、通讯管理机和后台监控计算机系统组成。监控保护单元采用的是隔层设计，通讯的中心设备是通讯管理机，具有间隔层设备的通讯信号转换、监控后台计算机和传达上级调动的功能。后台的监控计算机能够介绍到现场采集的全面信息以及保护设备发出的信息，并对这些信息进行统计、分析、核对、判断、显示和打印，记录安全事件，并能发出警报，从而监控站内的所有运转情况。而且计算机还具有远程控制功能和强大的数据处理功能，可以全面提升整个变电站的自动化水平。

五、结束语

在科学技术不断发展的现代社会，信息化技术延伸到了煤矿生产的各个环节，成为了维持和提高煤炭生产的重要技术支撑。从整体发展情况来看，我国电气自动化技术与发达国家相比是非常落后的。尤其现在煤矿事故频发，而电气自动化在煤炭安全生产方面也可以起到非常积极的作用，用该技术发展的监测装置，如遥测仪、断电仪、红外线设备等，尤其是发展我国相对较弱的传感技术，可以大大提升煤矿设备的安全性能。所以，从长远的发展来看，国家要提高的足够资金、人才和技术的投入，确保我国煤炭产生沿着高效、安全、环保的方向不断前进。

参考文献

[1] 蔡依然.论电气化技术的应用前景分析.焦作大学学报，2009，08.

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关键词：煤矿机电设备；变频节能技术；应用

我国拥有丰富的煤炭资源。煤炭企业作为基础能源单位，对推动国民经济的发展起到了重要的作用。多年来的粗放型煤矿开采方式，使煤炭资源大量地被挖掘出来的同时，也造成了资源浪费，而且在煤炭生产中还存在安全问题，使煤炭生产成本高、能耗高、效率低。在煤炭生产中采用变频节能技术，可以确保煤矿机电设备的各项性能良好，使其应用的功能都得以充分发挥，使煤炭生产不仅安全节能，而且对机械设备还能够发挥作用调节作用。

一、煤矿机电设备变频节能技术的运行原理

变频节能技术应用于煤矿企业，为煤矿企业的节能降耗做出了贡献。与交流电有所不同，变频节能技术是通过变频调节速度，将交流电流原有的恒定频率转变为可以动态可变的资源。首先，功率器经过技术更替之后，发展为IPM智能功率模块，由此增大了变频的功率。基于此，压频比的技术控制方式发生改变，包括矢量控制、转矩控制都发生了改变。其次，随着控制技术的创新，模糊自优化控制技术以及人工神经网络控制技术应运而生，变频技术集成化，使得数字信息处理的单一化向集成化发展，形成了专用的集成电路，在变频技术的支持下，包括数字信号处理器、精简指令集计算机等都得到综合应用，不仅可以发挥调速功能，而且对程序参数、通信功能都具有辨识能力。

二、煤炭机电设备中变频节能技术的应用

变频节能技术从研发到应用经历了较长的一段时间，实现了煤矿机电设备的技术改造，使得该设备的运行安全可靠、高效节能。目前煤炭企业的煤炭机电设备采用变频节能技术主要体现在以下几个方面。

（一）煤炭企业的采煤机对变频节能技术的应有

煤炭企业的采煤机应用变频节能技术，即为采煤机变频调速系统。该系统在煤炭企业应用，已经适应煤炭企业的生产环境，从交流变频电牵引“一拖二”控制发展为“一拖一”控制。我国的采煤技术中，交流变颈调速已经达到了先进的水平，特别是能量回馈型四象限运行变频器，不仅变频效率高，而且实现了恒定转矩调速。煤炭企业的采煤机在电牵引的作用下，行走功率可以达到220kW，变频器的电压大约为380V，可以进行恒定功率调速。从变频器的运转情况来看，主变频器和辅变频器之间，以及转矩平衡等都能够保持稳定运行。如果工作面比较大，就可以对制动力矩进行调节，牵引速度保持恒定。机器不会产生滑车的现象。从应用情况来看，不仅设计结构简单，而且能够根据工作需要灵活控制，操作上非常方便，而且调节速度的过程中机器仍然会处于良好的运转状态。

（二）煤炭企业的提升机对变频节能技术的应用

煤炭企业的煤矿生产中，提升机是需要高度重视的机电设备，直接关系到煤矿生产是否能够顺利展开，也关系到工作人员的健康安全。提升机运行中使用变频节能技术，就是用交流四象限变频器对提升机的运行速度进行调整。通常提升机所选用变频调速系统时，还会配合安装防爆设备，实现了变频器的信息化控制，包括输入接口、输出接口等等，都应用信息技术进行远程操作，可以降低工作人员的工作量，而且物料输送效率更高。

（三）煤炭企业的皮带输送机对变频节能技术的应用

变频节能技术应用于皮带输送机所发挥的作用与提升机的工作原理基本一致，是在皮带输送机运行的过程中，将物料从井下向地面输送，就必然会产生牵引作用。这种牵引是在摩擦力的带动下完成的，张力产生变形，在支撑辊轮上带动物体运动，将煤炭输送到制定的地点。如果在启动皮带机的时候，采用液力耦合器，很容易导致皮带过早老化或者发生断裂，严重影响皮带输送机的运行效率。在电机启动的时候采用变频技能技术，随着电流的波动不断降低，机电内所产生的机械冲击以及因此引发的热量就会带动皮带机运转，使其发挥传送功能，由此功率平均以及功率同步的问题。

（四）煤炭企业的流体负荷设备对变频节能技术的应用

煤炭企业的流体负荷设备对变频节能技术的应用，主要是在应用变频调速技术对风机的运转速度和泵的运转速度进行调节。变频调速技术对风机运转速度的调节力度是非常大的。由于煤矿工作环境比较特助，在变频调速装置的设计上也会考虑到煤炭环境的特殊需要进行技术改造，以降低风机的运转速度。电机的输出功率达到了前导器关闭时风量以及风压的1/3。这种设计更符合矿井生产环境，平均每年可以节约大量的能源，电费也相应地降低。在煤矿要求的液用泵上安装变频调速装置，可以提高液用泵的灵活度，能够对工艺系统提高控制力度，保证产品质量。使用变频调速装置还可以对液用泵的运行速度有效调节，可以使液用泵空转的时间缩短，不必要频繁地启动、停止，可以节约锻炼的能源。设备的运行成本降低了，确保矿井安全生产。

结语

综上所述，煤矿企业作为基础能源单位，不仅能源消耗量大，而且企业的运行成本也比较高。采用了变频调速技术之后，系统实现软启动，减少了对电网的冲击，减轻了起动对风机叶片、电机的机械损伤；大幅度降低风机噪音和振动，改善职工工作环境；实现无人操作，降低了工人劳动强度，解决了能源，而且降低了能源消耗，达到了节能降耗的预期目标。随着科学技术的不断进步，煤矿机电设备中变频节能技术将日趋完善。因此，必须积极推广先进的交流变频调速技术，用先进的设备武装、改造煤矿等传统产业，促进工业自动化的进一步发展。

参考文献

[1]温勇.煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析[J].河南科技，2013，20（15）：117-118.

[2]李新.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].科技致富向导，2013，19（21）：224-224.

[3]李素慧，赵文涛.变频节能技术在我国煤矿机电设备中的应用[J].科技创新与应用，2014（7）：285-285.

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关键词:矿山机电设备;故障诊断技术;应用

对于矿山机电设备而言，故障诊断技术可以对其运行的状态进行了解和掌握，并判断整体设备或者局部部件是否存在异常，找出故障与产生故障的原因，而且可以对故障发展的趋势进行预测。随着经济的发展，矿山开采活动日益频繁，大量的机电设备投入运行。在开采作业中，这些机电设备有很大机率发生故障，为了能够及时地诊断并进行维修矿山机电设备的故障，应用故障诊断技术已成为大势所趋。

1矿山机电设备维护与维修的要点

矿山机电设备在运行过程中会发生各种各样的故障，为了确保机电设备能够正常运行，应当做好预防为主的计划检修工作，时刻保持对机电设备的观察检测，若在机电设备的使用过程中发现潜在的安全隐患，则需要进行及时的排除与维护。同时，对矿山机电设备要定期进行检查，也就是计划检修，如果在检修过程中发现有安全问题或者设备磨损等情况，则需要进行及时维修。其次，在生产的同时兼顾设备检修，正确处理好二者之间的关系。对于煤矿生产安全工作而言，设备检修也是其重要的一部分，同样需要投入一定的财力、人力以及物力。而有些煤矿为了确保年产量完成任务，忽视了设备的维护检修工作，从而使得有些机电设备带病工作，不但对日常的生产工作造成影响，而且容易引起煤矿安全事故。最后，日常保养与定期专业维修相结合。应由专人负责机电设备的日常维护和保养，同时，专业的修理单位也要对机电设备进行定期检查和维修。

2矿山机电设备故障诊断技术的应用分析

2．1主观诊断技术的应用

所谓主观诊断技术，主要是通过运用简单的维修仪器，或者以以往的实践维修经验为依据来诊断设备的故障。主观诊断技术具有快速便捷的优势，其不足在于可靠性不高。主观诊断技术又可以进行多种划分，一般有以下五种:直觉经验法、故障树分析法、逻辑分析法、堵截法、参数测量法［1］。直觉经验法主要是指以感官和经验为依据，辅之以看、听、摸、闻和问等，对故障产生的原因进行诊断。直觉经验法能够及时解决故障，但可靠性不高。故障树分析法主要是先以系统为依据，将故障树逻辑结构图做出来，在故障树的顶部画出系统故障事件。作为顶事件，在故障树下画出引起系统故障的基本事件。作为底事件，再以各个元件的故障率为依据，最后找出系统故障。这一方法适用于比较复杂、大型的系统故障。逻辑分析法主要是经过逻辑分析故障的常见现象与逻辑关系，以此对故障产生的原因与位置进行确定，进而解决故障问题。堵截法主要是通过分析液压系统的构成，并结合故障现象，以此为依据对堵截点进行选择，再通过对系统压力和流量的变化进行堵截观察，以此确定故障点。参数测量法主要是在系统回路中测出所需点的工作参数，然后和系统正常工作参数进行比较，从而发现参数正常与否，进而判断出故障和故障点的位置，适用于定量预报和在线监测。

2．2仪器诊断技术的应用

仪器诊断技术就是通过控制设备系统的主要参数，既包括振动、温度、压力和力矩，也包括执行部件的速度、泄漏等，使用计算机进行运算，或者使用相关仪器进行显示，进而得出诊断结果［2］。在仪器诊断技术中使用到的诊断仪器包括综合型、专用型和通用型三种。仪器诊断技术在发展过程中，逐渐呈现出了多样化，不但包括便携式和非接触式，还包括了智能化和多功能化。

2．3数学模型诊断技术的应用

数学模型诊断技术使用的就是数学方法，通过对一些特征值进行测量，进而对这些信号进行相关性的分析和处理，以此确定故障的源头。从本质上说，数学模型诊断的基础是信号和建模处理，其手段是传感器技术与动态测试技术。

2．4智能诊断技术的应用

智能诊断技术主要是由系统进行控制，对人脑特征进行模拟，对故障信息进行有效的获取、传输和处理，同时进行再生和利用，对系统中事先存储的专家诊断经验进行再次使用，从而诊断设备故障。智能诊断技术又可以划分为多种类型，其中既包括神经网络系统诊断法和灰色系统诊断法，还包括了专家系统诊断法和模糊诊断法［3］。而这四种方法中又以神经网络与专家系统研究的最为广泛，实现了智能化故障诊断。这两种智能诊断技术多用于煤矿机电设备，其潜力巨大。以人工智能为技术基础的专家诊断系统，主要是通过计算机技术的使用，对某些领域有巨大贡献的专家进行模拟，将他们的经验方法用于设备故障的解决，这种诊断方法较为先进。

3故障诊断步骤

3．1建立数学模型

矿山机电设备在正常运行时会产生许多数据和参数，这些数据、参数能够准确反映矿山机电设备运行的状况，为机电设备的故障诊断提供了十分重要的依据。建立数学模型就是为了更好地收集这些参数数据。从本质上来说，故障诊断数学模型可以简单划分为两个层次，即定性和定量。所以，矿山机电设备应当遵循这一原则来建立故障诊断数学模型。

3．2采集、处理和分析

信息进行信息数据的采集时，将传感器针安装在矿山机电设备上，在运行过程中，机电设备发出的各种信号通过传感器针进行采集和测量，然后对这些收集的信息进行传送并储存在数据贮存器中，实现对参数数据的了解和掌握。这些数据还不可以直接作为故障诊断的依据，还必须进行相关的处理，删除没有价值的信息，对有价值得信息进行转换，使其成为能够被直接理解的数据，再进行分析和比较，将设备正常运行的参数标准当作参考的对象和依据，对矿山机电设备的运行状态进行判断，最终确定设备故障，并找出故障原因。

3．3故障的预测

对信息进行科学有效的分析后，将其作为重要的基础数据，以此来预测和评估机电设备的故障情况。对于机电设备各元件的使用情况或使用寿命，也可以用基础数据来进行预测和评估。经过预测评估，机电设备的日常保养和维修便有了科学有效的数据依据。

4结语

综上所述，矿山机电设备故障诊断技术的应用具有重要的意义，其有助于机电设备的维护与维修，确保机电设备的正常运行，保证了矿山生产的有序进行。对设备的诊断维修，能够使设备的使用寿命得到延长，减少设备的运行维修成本，从而节约企业生产成本。

参考文献:

［1］杨晨光．浅析如何有效加强矿井机电设备的安全与维护工作［J］．科技经济导刊，2017(19):46．

［2］王晓英．探讨矿山机电设备中电气断路故障检测［J］．黑龙江科技信息，2012(33):70．

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[关键词]煤矿机电 变频 节能技术 应用

中图分类号：S63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0249-01

随着人们节能意识的不断深入，越来越多的人认识到了节能的环境效益和经济效益。在我国的煤矿行业中，机电变频节能技术逐渐得到广泛的应用，为煤矿行业的节能和机械的平稳调节做出了重要贡献。加强对变频节能技术的作用机理分析，和相关改良方法的分析，进而保证变频节能技术在煤矿行业的应用，这是非常具有研究价值的。

1.变频技术概述

变频技术是指通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术，变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。它是一种无附加转差损耗的高效调速方式。由于变频技术是根据电机的负载变来实现自身的功能变化，这样就大大提高了电机的效率，也减少了磨损[1]。

随着电力电子技术和控制理论的进步，变频技术在理论和应用方面取得了较快的发展。在功率器件方面，经过GTR、IGBT的更替，并进一步发展为智能功率模块（IPM），在控制理沦方面，压频比（U/o控制方式得到很大改进，矢量控制和转矩直接控制方式在实际变频器中广泛应用，模糊自优化控制、人工神经网络等控制方法成为新技术的研发方向[2]；调速系统的集成度越来越高。从单片机开始，先后产生了数字信号处理器（DPs），精简指令集计算机（RISC），出现的高级专用集成电路（ASIC），在功能方面，变频器的综合化越来越高，除了能完成基本的调速功能外，具有内置的可编程序、参数辨识及通信等功能[3]。利用电力半导体器件的通断作用把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的电能控制装置称作“变频器”[4]。变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。

2.煤矿机电设备中变频节能技术的应用

2.1 变频节能技术在采煤机中的应用

目前，采煤机变频调速系统已从“一拖二”发展到“一拖一”，我国能量回馈型四象限运行的交流变颈调速采煤技术处于世界领先水平，国产电牵引采煤机行走功率最大2×110KW，变频器电压380V，能够实现额定转速下恒定转矩调速，额定转速以上恒定功率调速及两台变频器之间的主从控制和转矩平衡[5]。从现场运行情况来看，四象限变频器调速电牵引采煤机对大倾角工作面能较大范围内调节制动力矩，维持牵引速度基本不变，机器没有发生下滑跑车的现象，结构简单、控制灵活。操作方便、速度调节可靠。

2.2 变频技术在提升机的应用

变频技术在矿井提升机的应用，主要采用了高压变频调速控制系统和PLC控制系统：第一，在提升机电控系统设计中，高压变频调速控制系统，采用单元串联多电平能量回馈型四象限高压变频控制系统。高压主电路与低压控制电路之间的通讯采用光纤传输，保证电隔离性能安全可靠。系统抗干扰能力强。第二，提升机电气控制系统采用PLC控制，实现提升全过程的位置控制、速度控制、动态画面监视和绞车系统的各项保护功能，满足电磁兼容性的技术要求。

2.3 在皮带输送机中的应用

变频技术在皮带机方面的应用具有和提升机相同的原理。在皮带将井下的煤炭运送到地面上的过程当中，更大地发挥摩擦力的牵引作用，通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动，成功地完成煤炭运送工作。在传统的皮带机运输过程当中，采用液力耦合器来实现皮带机的软启动，这常常容易造成皮带断裂和老化。采用变频技能技术主要是降低电机启动时的电流波动，减少机电内内的机械冲击和发热的情况。使得皮带机的传送功能能够获得最大的发挥，解决功率平均和同步问题。

2.4 变频技术在煤矿通风机的应用

主扇风机在煤矿生产中有着重要的地位，作为矿井主通风，它每天24h不停

地运转，是整个矿井的“呼吸”系统。由于变频器改造后风机可以实现变频软起动，避免了起动电流的冲击，不仅对电网没有任何冲击，而且还可以随时起动或停止。进行变频改造后，风机的大部分工作时间都在较低的速度下运行，因而大大降低了风机工作的机械强度和电气冲击，将会大大延长风机的使用寿命。

2.5 变频技术在水泵中的应用

矿井中应用较多的另一种设备是多级离心泵。电能输送给水泵电机后，电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把井下的水举排到地面。由于水泵是在井底工作，工作环境非常恶劣，传统的供电方式一全压、工频使它故障频繁，运行成本大增。一方面，水泵在工频启动时，启动电流大，电机电缆的压降较大，使得电机电缆在启动过程中的反压较高，使绝缘性能降低，每次开机都会使水泵寿命降低，大大影响了水泵的使用寿命。另一方面，水泵在正常工作时，普遍存在着电机负载率较低的情况，水泵的功率因数较低，耗电量多，“大马拉小车”现象严重。通过改变电动机转速，在降低水流量的同时，可有效降低系统的电能损耗。

3.结语

社会经济的发展以及节能意识的不断深入，变频技能技术的应用也将越来越广泛。可以预见的未来的电能节能技术必然有变频技能技术的一片天空，煤矿行业是电能消耗的重要行业之一，对其电机设备的变频技能技术改造势在必行。加强对其变频技能技术的改造和应用，可以有效的提升行业的生产效率，有效的提升电能的利用率，提升行业的经济效益。

参考文献

[1] 于淑珍.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].黑龙江科技信息，2013，04：76.

[2] 温勇.煤矿机电设备中变频节能技术的应用分析[J].河南科技，2013，15：117-118.

[3] 路海英.煤矿机电设备变频节能技术的应用分析[J].电子技术与软件工程，2015，07：138.

篇9

【摘 要】近年来，机电一体化技术在矿山机电设备的应用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对机电一体化技术相关内容做了概述，分析了机电一体化技术在煤矿开采中的应用问题，并结合相关实践经验分别从多个角度与方面，就矿山机电一体化的创新问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

【关键词】机电一体化；矿山机电设备；应用

前言

作为矿山机电设备在实际应用中的一项重要方面，对机电一体化技术的探讨占据着极为关键的地位。该项课题的研究，将会更好地提升对机电一体化技术应用的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化矿山机电设备的最终整体效果。

一、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。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。

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。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。微细加工技术、光学技术等渗透到了机电一体化技术中，出现了一些新的机电一体化技术分支。

二、机电一体化技术在煤矿开采中的应用

（一）煤矿安全生产监控系统

煤V安全生产监控系统是一项最能够表现煤矿机电一体化技术的系统，在我国的发展相对较晚。我国自上世纪80年代研究国外的先进煤矿监控技术，通过消化吸收，自行研制出煤矿安全生产监控系统，促进了我国监控系统技术的应用发展。例如煤炭科学总院研制开发的KJ95、KJ90系统，就对监控系统智能水平进一步提升。安全监控系统应用在矿生产中，经长期实践，在采煤安全方面发挥了重要作用。

（二）机电一体化技术在采煤机方面的应用

机电一体化技术应用于采煤机的典例就是成功研制出了电牵引采煤机。与传统液压牵引采煤机不同，电牵引采煤机具有更强的牵引力，采煤机下滑时，能够进行发电制动，有效节约了能源，可以在大倾角煤层进行牵引，可靠性好、效率高、动态特性良好、磨损小、维修量小。而且电牵引采煤机的传动结构十分简单，具有较高的能量转化效率。

（三）在带式输送机方面的应用

我国重点实施煤矿生产项目，促进了在带式输送机方面广泛应用机电一体化技术，使得大功率、长距离的井下带式输送机产品、技术进步、发展迅速。目前我国自行研制开发的带式输送机有很多种类，在研发核心技术产品基础上，研制开发了PLC为核心的多种制动、软启动装置和可编程控制设备等。通过利用调速型液力耦合器、行星齿轮减速器等，确保驱动系统可以更有效开展工作。

（四）机电一体化技术在提升机方面的应用

煤矿机械的一体化技术应用的最高水平典例就是交直流全数字化提升机。有机结合滚筒、驱动的机械结构，应用在内装式提升机上，充分整合机械、通信、电力电子及自动控制等先进技术。全数字化提升机应用总线方式，极大的实现了电器安装的简化，效果高度可靠，而且硬件配置简单，相互间的兼容功能很好。我国研制开发的全数字化提升机，应用双处理器组成核心系统部分，性能可靠、先进，具有较高的准确性。

（五）在支护设备中的应用

液压支架是煤矿采煤工作中应用的支护设备，目前正向电液控制方向发展，利用先进的计算机技术，结合液压控制，形成定压双向邻架，能够降低并减去对顶板、支架产生的冲击荷载。应用在煤矿开采工作中的电液控制支架，不但能实现1架/3s的最快速度，还可检测支架的工作状态。乳化液泵是提供液压支护设备高压液体的装置，因此必须具备大流量供液能力及高压，还应结合用液量进行自行调控。我国研制开发的智能型乳化液泵站系统包括智能型乳化液泵站供液、自动配液系统两部分，可实现油箱、油位高度的自行检测，自主配液；还能进行乳化液浓度的在线自动检测、调节，一旦发现浓度不符合规定值，会发出声光警报；另外，具有定时反冲洗功能，控制、监督实际用液量，远程传输功能良好。

三、矿山机电一体化的创新

（一）创新产品造型

客户在选购产品时，首先关注的是产品外在形象，对产品造型加以创新，使其外观得以优化的同时而不影响其功能的正常发挥，这是产品造型创新的基本要求。要创造出新颖的产品造型，可以优先选择计算机软件设计的方法，不仅设计成果可视，还能提高造型创新的效率。

（二）创新产品功能

利用机电一体化技术生产出的产品，功能创新主要侧重于两方面，一方面是对已有的产品进行功能创新和完善，这是对产品已有功能的扩充和延展，风险相当低，甚至可以忽略，不需要投入过多的资金与技术就能实现产品功能的改造和完善；另一方面是从矿山开采的生产实际出发，根据需要进行新产品的研发，使其功能能满足实际生产的需求，这一层面就需要企业投入相当一部分资金与技术，换个角度分析，也是企业创新能力和研发技术的较量，成功开发具有实际应用价值的新型机电一体化设备和产品，是企业快速、高效运转的强有力保障。

（三）创新产品结构

产品创新的一项关键内容就是结构的创新。机电一体化产品在设计中进行结构创新，通常体现在物理机械结构、传动方式、动力装置以及周边设备的搭接形式等方面的创新。

（四）创新产品材料

产品材料方面的创新大体分为：一是研发用于产品制造的新型材料，如纳米材料、高分子聚合材料等；二是选用刚度强、重量和体积都偏小，并且具有抗震性、耐高温和耐腐蚀等优良性能的材料。

（五）创新控制和传感

一方面，机电产品性能直接影响着控制系统，如对执行机构位移、速度及加速度的控制；另一方面，传感技术和传感仪器也是机电一体化的重要内容，对传感器的检测技术进行创新，研发性能更加优良的传感器，甚至是供矿山开采的专用型传感器，都是企业自主创新的制胜法宝。当前，机电产品智能化尚处于低级阶段，加快微处理器的研发进度，使机电产品在模糊控制以及网络控制等方面得到大幅度提升是机电产品技术研发面临的重要课题。

四、结束语

综上所述，加强对机电一体化技术在矿山机电设备应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的机电一体化技术应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1] 董晓燕，徐珊珊.阐述矿山机械中应用机电一体化技术的作用[J].城市建设理论研究.2016（10）：60-62.

篇10

关键词：机电设备、交流真空断路器变频器、YCD永磁机构、三相落地式

中图分类号：C39

1、矿井机电系统概况

龙煤集团鹤岗分公司兴安煤矿地面变电所担负着全矿地面，井下二三水平的生产、通风、取暖、照明等供电任务。随着井下四水平的延深开采，钢带机的投入运行，生产任务的不断加重，操作也愈加频繁；而现有的高压设备大都是80-90年代生产或仿造的，有的甚至仍是贫油断路器，运行灵敏性、选择性及稳定性都无法满足现在的生产要求，对工作人员的安全也形成了严重的威胁，2010年8月对我矿地面变电所进行了整体改造、更新。

2、设备选型及改造过程

首先，对变电所内各配出线路负荷进行细致的统计校对，然后逐台进行高压断路器的选型。

我们以1617（副井1#）的选型为例：

2.1 按工作环境选型

1）安装地点：室内

2）环境温度：-30℃―+40℃

3）相对湿度≤90%

4）海拔高度≤1000米

5）安装环境：无导电尘埃，无剧烈震动。

2.2 按正常工作条件选择额定电压Ue和额定电流Ie

Ue ≥0，Ie≥Ig

式中：Ue为断路器的额定电压；

Ie 为断路器的额定电流。

因为地面变电所授入电源电压≥6 KV，1617#（副井1#）所控制的副井配电室，负荷为1000KW电机，额定电流为173A，启动电流为6―8倍额定电流，故初步选用ZN73A/B-12，1250/31.5永磁真空断路器，其额定为1250A，额定电压为12KV。

2.3 按短路电流效验ZN73A/B-12，1250/31.5型断路器的稳定性

1）断路器的动稳定性效验。

要求断路器的极限通过电流峰值（或有效值Imax）应大于或等于短路冲击值（电流有效值Ich）即Imax≥Ich。

我矿地面6KV母线的短路电流值如下表：

Ich=I∞ 短路电流有效值 Ich短路电流冲击值

10.9KA 27.8KA

而所选断路器的极限电流峰值为80KA。

变电所母线最大短路电流冲击值为27.8KA

imax=80KA>27.8KA

故动稳定性符合要求。

2）断路器的热稳定性的效验

Irw≥Ix

式中Irw、trw―分别为断路器的热稳定电流及该电流所对应的热稳定时间。

Ix、ti―分别为短路稳定电流及该电流作用下的假想时间。

由于控制1617#（副井1#）的开关在变电所内，负荷侧短路电流为6 KV母线上的短路电流，所以1617#（副井1#）开关的短路电流应取为Ix=10.9KA，假设开关柜断电保护动作作用时间为0.4s。那么断路器相当于4s的热稳定电流

Irw=10.9× =3.447KA

Ich=31.5 KV>Irw=3.447KA

故热稳定性符合要求。

2.4 断路器容量的校验

断路器能可靠地切除短路故障的关键技术参数是它是额定断流容量，所以要1617#（副井1#）所控制回路的最大短路容量应小于或等于其断路器的额定开断流容量，它的分断能力常用额定电压下额定断流容量来表示。

即S=1.732×6.3×10.9=118.9MVA

Se=1.732×12.5×31.5=654.09 MVA

S=118.9 MVA

故断流容量校验合格，选型正确。

3、设备系统简介

ZN73A/B―12型内交流真空断路器有可靠的联锁功能，适于开断重要负荷及频繁操作的场所，同时配用可靠性的YCD永磁机构，ZN73A/B―12型户内交流高压真空断路器是采用和真空灭弧前后布置的形式，主导回路为三相落地式结构。该断路器将灭弧室上、下出线座安地绝缘筒内，因而抗电性性能强。这种结构设计，极大地减少了粉尘在灭弧室表面的聚积，同时还可防止真空灭弧室受到外部意外因素的损坏；在湿热场合及严重污秽环境下，亦可对电压效应显现出高阻态；同时该型断路器采用YCD系列永磁机构，实现了机构终端位置的保持功能、高压真空断路器的电磁操动，永磁保持，电子控制。通过采用电子或微机系统来对分合闸线圈进行监控，由于动作部件很少，转换和连接机构很少，大大地减少了动作时间的分散性和不可控性，可靠性提高；还可长期频繁操作，真正实现了免维修，又采用了电容作为操作电源，避免了辅助电源波动对机构动作特性的影响。

ZN73A/B―12型内交流的高压真空断路器是采用YCD系列永磁机构的新一代断路器，额定电压12 KV，三相交流50HZ的户内断路器高压真空开关设备。

4、结语

针对矿井机电装备分布范围广、种类多、等特点。本文通过对矿井地面变电所的整体改造，既实现了对设备的远程操纵及微机监控，又构建了其体系结构。该模式以建立机电装备信息数据库为基础，进而对机电装备进行监控、综合评价、健康维护、同时又实现了工作人员工作在一个低噪音、无污染、无爆炸危险的环境中，确保了人身安全。最终实现对矿井机电装备管理的持续改进。通过具体应用表明该模式可以为实现矿井机电装备安全高效运行提供有效的保障。

参考文献

[1]《矿山机电设备的安全监控系统研究》

[2]《现代供电技术》

[3]《煤矿机电设备安全管理》