導(dǎo)語：煤礦機(jī)械智能化的設(shè)計與分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對當(dāng)前煤礦機(jī)械工程發(fā)展過程中存在的開采效率低，影響煤炭行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的問題，開展煤礦機(jī)械智能化的設(shè)計與研究分析。通過對煤礦機(jī)械智能挖掘設(shè)計、智能運輸設(shè)計以及生產(chǎn)安全監(jiān)控設(shè)計，實現(xiàn)煤礦機(jī)械的智能化生產(chǎn)。通過對比實驗證明，智能化煤礦機(jī)械在開采時可有效提高煤礦開采量，并與傳統(tǒng)煤礦機(jī)械相比經(jīng)濟(jì)效益得到大幅度提升，為煤礦機(jī)械在當(dāng)前生產(chǎn)環(huán)境中的有效利用提供幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦；機(jī)械設(shè)備；智能化；開采效率

煤炭行業(yè)是當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要動力源，其發(fā)展水平直接影響整個國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度。當(dāng)前煤炭行業(yè)的發(fā)展較為成熟，且規(guī)模逐漸擴(kuò)大，但在發(fā)展過程中也存在煤礦機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜無法適應(yīng)當(dāng)前煤炭生產(chǎn)環(huán)境，造成設(shè)備利用率及生產(chǎn)率降低；科技水平低，數(shù)字化智能程度較差，使得人力、物力資源浪費嚴(yán)重，且在生產(chǎn)過程中更容易出現(xiàn)操作失誤；設(shè)備材料可選種類較少，煤礦機(jī)械設(shè)備主要使用鋼鐵材料，但當(dāng)前鋼鐵材料低端鋼材生產(chǎn)量多，高端鋼材生產(chǎn)量低，使得煤礦機(jī)械設(shè)備質(zhì)量差；使用壽命較短，低質(zhì)量煤礦機(jī)械設(shè)備在煤炭生產(chǎn)過程中更加無法適應(yīng)開采環(huán)境，受到環(huán)境、氣候等因素影響，使得煤礦機(jī)械常常出現(xiàn)故障等問題。煤礦機(jī)械是煤炭開采和挖掘過程中主要使用的機(jī)械設(shè)備，因此針對煤礦機(jī)械存在的問題若不進(jìn)行及時改進(jìn)，將會影響煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。對此，本文開展對煤礦機(jī)械智能化的設(shè)計與研究分析。

一、煤礦機(jī)械智能化設(shè)計

(一)煤礦機(jī)械智能挖掘設(shè)計。針對煤礦機(jī)械中用于挖掘的部分進(jìn)行智能化設(shè)計，本文采用在機(jī)械設(shè)備中添加電牽引驅(qū)動裝置的方式，提高煤礦機(jī)械設(shè)備的智能挖掘效果。在煤礦機(jī)械設(shè)備挖掘過程中，依托計算機(jī)技術(shù)，采用傳感器故障診斷識別裝置，對發(fā)生的故障問題進(jìn)行精準(zhǔn)診斷。圖1為基于電牽引驅(qū)動裝置的煤礦機(jī)械智能挖掘設(shè)備組成。圖1基于電牽引驅(qū)動裝置煤礦機(jī)械智能挖掘設(shè)備組成本文將挖掘設(shè)備的電牽引驅(qū)動裝置設(shè)置為以垂直齒輪傳動的形式完成挖掘動作，將牽引電機(jī)的輸出軸的轉(zhuǎn)矩，通過轉(zhuǎn)動齒輪當(dāng)中的多個連桿銷傳動至對應(yīng)的連桿空心軸上，再通過煤礦機(jī)械主車輪的多個連桿銷傳動到對應(yīng)的車輪對上。具體電機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞的路線為：煤礦機(jī)械主動齒輪—從動齒輪—連桿銷—連桿—連桿銷—橡膠關(guān)節(jié)——傳動盤—連桿銷—連桿—主動齒輪—車輪。同時，當(dāng)高速運行的煤礦機(jī)械速度達(dá)到150km/h~220km/h時，為了降低轉(zhuǎn)向架框架自身的質(zhì)量，提高轉(zhuǎn)向架蛇形穩(wěn)定性，可通過將牽引電動機(jī)轉(zhuǎn)移到煤礦機(jī)械本身的車體上，使其形成煤礦機(jī)械的電機(jī)懸掛裝置。基于電牽引驅(qū)動裝置煤礦機(jī)械智能挖掘設(shè)備還采用遙控和遠(yuǎn)程控制技術(shù)，通過操控遙感手柄實現(xiàn)煤炭開采人員的遠(yuǎn)程操作和駕駛機(jī)械設(shè)備。將單片機(jī)作為遠(yuǎn)程控制的核心部分，通過全球移動通信系統(tǒng)將接收到的挖掘命令信息，結(jié)合外部終端檢測數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸。再將當(dāng)前被控制的煤礦機(jī)械挖掘設(shè)備的運行狀態(tài)實時發(fā)揮到網(wǎng)絡(luò)控制中心，通過發(fā)光二極管實現(xiàn)對挖掘設(shè)備的可視化控制。(二)煤礦機(jī)械智能運輸設(shè)計。針對煤礦機(jī)械的運輸智能化，首先通過集控平臺將煤礦機(jī)械不同負(fù)載情況進(jìn)行實時計算并將計算出的結(jié)果進(jìn)行匯總，根據(jù)煤礦開采區(qū)域運輸設(shè)備的不同組成，設(shè)置對應(yīng)的最優(yōu)啟動方式以及啟動順序，啟動方式主要包括順槽皮帶運輸啟動方式、主井皮帶運輸啟動方式等。通過運輸控制裝置的各個監(jiān)測節(jié)點，接收由集中控制平臺發(fā)出的相應(yīng)設(shè)備運行指令，控制變頻調(diào)速裝置，并實現(xiàn)對煤礦機(jī)械設(shè)備不同皮帶機(jī)運輸?shù)倪\行方式。其次，由集中控制平臺根據(jù)不同的生產(chǎn)情況，結(jié)合當(dāng)?shù)孛禾慨a(chǎn)運銷計劃方案，優(yōu)化整個煤礦開采區(qū)的礦井產(chǎn)量，以此實現(xiàn)以銷定產(chǎn)。最后再根據(jù)各個煤礦礦井質(zhì)量指標(biāo)的對比結(jié)構(gòu)，自動提醒礦區(qū)內(nèi)部各個礦井的開采人員該礦井最佳煤倉儲裝比例，并調(diào)節(jié)整個連采生產(chǎn)任務(wù)，并根據(jù)不同運輸模式在原煤倉中的對應(yīng)位置入料。同時結(jié)合電網(wǎng)峰谷用電情況，給出煤礦機(jī)械運輸?shù)淖罴焉a(chǎn)時間，并利用階梯電壓實現(xiàn)錯峰用電，以此降低運輸成本。(三)生產(chǎn)安全自動監(jiān)控設(shè)計。針對煤炭行業(yè)的生產(chǎn)安全監(jiān)控，本文將Ethernet、TCP/IP等計算機(jī)通信技術(shù)直接應(yīng)用于對煤礦機(jī)械的控制當(dāng)中，并在此基礎(chǔ)上建立基于EPA的煤礦機(jī)械生產(chǎn)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。圖2為基于EPA的煤礦機(jī)械生產(chǎn)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)平臺結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)煤礦機(jī)械運行時傳感器的種類和數(shù)量逐漸增加，對于煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控而言應(yīng)當(dāng)提出更高的要求，通過信息管理層、過程監(jiān)控層以及現(xiàn)場設(shè)備層共同組成基于EPA的煤礦機(jī)械生產(chǎn)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可有效實現(xiàn)對現(xiàn)場生產(chǎn)安全的一體化監(jiān)控，為煤礦機(jī)械設(shè)備的故障問題提供數(shù)據(jù)參考。根據(jù)煤礦機(jī)械的生產(chǎn)環(huán)境，在基于EPA的煤礦機(jī)械生產(chǎn)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中建立針對生產(chǎn)環(huán)境及防爆要求的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺，對各個控制區(qū)域內(nèi)進(jìn)行實時通信，實現(xiàn)對安全生產(chǎn)的無擾動切換監(jiān)控控制。一旦煤礦開采過程中設(shè)備出現(xiàn)故障或事故停產(chǎn)時，由煤礦機(jī)械生產(chǎn)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中心平臺及時根據(jù)具體生產(chǎn)情況及作業(yè)計劃，動態(tài)調(diào)整整個礦井的安全生產(chǎn)工作，實現(xiàn)煤礦開采的均衡生產(chǎn)。

二、實驗論證研究分析

選擇某煤礦開采區(qū)域作為實驗對象，分別利用本文智能化設(shè)計后的煤礦機(jī)械與傳統(tǒng)煤礦機(jī)械對該區(qū)域進(jìn)行開采。該區(qū)域工作面標(biāo)高為-105.7~-156.4m，傾斜長度為78m，推采長度為1024m，煤層厚度約為1.34~2.48m，煤層傾斜角度為8°~17°。設(shè)置本文智能化設(shè)計后的煤礦機(jī)械為實驗組，未經(jīng)過改造的傳統(tǒng)煤礦機(jī)械為對照組，比較兩組對該區(qū)域煤礦開采情況，并將開采結(jié)果進(jìn)行記錄，繪制成如表1所示的實驗結(jié)果對比表。表1中實驗組與對照組創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益是按照平均每萬噸煤礦200萬元價格計算得出，由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，實驗組在三個月的平均開采量明顯高于對照組，而創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對照組。因此，通過對比實驗證明，通過本文智能化設(shè)計后的煤礦機(jī)械設(shè)備可有效提高開采效率，充分滿足煤炭行業(yè)的開采要求，且整個開采過程中安全性更高，可保證煤礦工作的安全生產(chǎn)。

三、結(jié)束語

煤礦企業(yè)當(dāng)前依然是我國國之重業(yè)，煤礦資源的開采和利用對經(jīng)濟(jì)建設(shè)影響較大。在開采作業(yè)中選擇合理的煤礦機(jī)械設(shè)備不僅可以有效保證開采工作的順利進(jìn)行，同時還可以確保開采人員的人身安全。通過本文智能化設(shè)計后的煤礦機(jī)械提高了煤礦采掘效益，并降低了大量的開采成本，為煤炭行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益起到良好的促進(jìn)作用。

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作者:丁國瑞 單位:貴州省煤礦設(shè)計研究院有限公司