煤矿机电设备健康智能化管理系统关键技术研究黄勇--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

煤矿机电设备健康智能化管理系统关键技术研究黄勇

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：黄勇胡超群

[导读] 摘要：当前我国科技水平正处于新的发展阶段，各种自动化、智能化的设备已在工业、农业等生产领域得到广泛应用。

        山东能源新汶矿业集团伊犁新矿煤业有限责任公司新疆伊宁 835000
        摘要：当前我国科技水平正处于新的发展阶段，各种自动化、智能化的设备已在工业、农业等生产领域得到广泛应用。由于煤矿生产的特殊性、复杂性和危险性，导致煤矿行业生产技术水平长期落后于其他行业，随着科技的发展，智能化技术日益深入人心，煤矿智能化开采被专家和学者作为未来煤矿的发展目标而提出。煤矿开采过程中机电设备的重要性不言而喻，智能化煤矿更需要实现机电设备的智能化。可见，研究煤矿机电设备健康智能化管理关键技术，对于早日实现煤矿智能化开采意义重大。
        关键词：智慧矿山；机电设备；健康管理；智能化
        引言
        煤炭是中国的主要能源，约占一次能源的70%。但中国煤矿机械化、自动化、信息化和智能化程度低，井下作业人员多，是造成煤矿井下事故率高于美国等国家的主要原因之一。因此，煤矿智能化建设成为矿井发展的必然选择。随着第一个5G专网在煤矿井下的应用（无烟煤生产供应商阳煤集团2020年5月宣布，通过与中国移动、华为公司的合作，其旗下新元公司井上、井下5G网络的开通和优化工作全部完成，并已连续稳定运行一周。这标志着中国首张5G煤矿井下专网顺利建成，中国煤炭行业正式踏进5G时代[2]），中国煤矿生产进入全新阶段。尽管在此之前智能化煤矿已经被提及并推进多年，但煤矿井下无线传输衰减大、电气防爆等，制约着地面信息化与智能化技术直接在煤矿井下的应用。随着关键技术的突破及推广应用，大规模的煤矿智能化建设成为了可能。
        1智能化矿山的定义及内涵
        智能化矿山是基于信息化技术、矿山开采技术、遥感技术等学科融合形成的高度智能化的系统。智能化矿山可分为三个阶段，第一阶段是实现矿山生产的数字化，是运用传感器、计算机系统等设备和技术，使煤矿生产的信息以数字化的形式直观的呈现在人们眼前；第二阶段是实现矿山生产的虚拟化，是将矿山实时的场景以虚拟的动画和图片显示出来，更有助于对生产状况的了解；第三阶段是实现远程遥控开采，该阶段可实现矿山无人化工作，技术人员只需在室内操作计算机系统，便可完成一系列的生产流程。智能化矿山利用人工智能实现智能化的感知、学习、决策和执行，在开采过程中，通过智能化系统分析、计算不同的工艺流程的开采技术参数，并进行分析决策，使开采资源得到最优化的配置，实现不同系统之间的协同开采，达到节能减排、安全高效及绿色开采的目标。
        2智能煤矿的构成
        2.1综采工作面智能化建设
        综采工作面智能化建设包括工作面巷道集控中心智能化建设和工作面智能化建设２个方面。工作面巷道集控中心智能化建设主要完成工业网络搭建和集控室软硬件建设，实现采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、液压支架、泵站、组合开关、移动变电站集控，以及矿压、采煤机位置及割煤刀数、煤流运输等数据的跨系统多维度分析。工作面智能化建设主要实现液压支架自动化跟机和采煤机自主割煤。液压支架自动化跟机通过自动识别采煤机位置，触发液压支架跟机程序，实现自动拉架、推溜和伸收护帮板功能。采煤机自主割煤是基于人工智能的预测算法，通过安装在采煤机机身上的位置传感器、采高传感器和俯仰摇摆传感器，以及十二工步割煤工艺逻辑控制，实现采煤机自主割煤。
        2.2采煤机与液压支架信息实时交互技术的开发
        提高煤矿企业的煤炭开采效率，实现煤矿企业智能化开采技术的不断创新对企业来说就显得尤为重要。而在现有的开采技术当中，采煤机以及液压支架并不能够实现信息的实时动态共享，这就会很容易出现采煤机与液压支架不能够很好的进行配合，这就使得三角煤截割工艺得不到很好的实施，从而严重影响了煤炭开采的效率。而采煤机与液压支架信息实时交互技术的开发不仅可以实现两者之间信息传递及时有效，还可以使三角煤截割工艺得到很好的施行，从而提高企业的自动化切割水平以及煤炭开采效率。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

而该技术更加注重设备之间的协调性，比如，当采煤机工作尚未完成时，液压支架会立刻接收到该信息，从而降低其自身的运转速度来等待采煤机运转进度与液压支架保持一致，之后采煤机以及液压支架共同进入下一工作流程，反之，如果液压支架工作尚未完成，采煤机也会立刻接收到该信息，之后降低其自身的运转速度来等待液压支架运转进度与液压支架保持一致，然后同时进入下一流程当中。
        2.3掘进智能化建设
        掘进智能化建设包括掘进工作面运输、供电、供风系统集控，工作面连采机自动化生产，破碎机与梭车自动化联动，锚杆机自动化支护等方面的建设。大柳塔煤矿８个工作面运输、供电、供风系统实现了集控，取消掘进工作面运输系统固定岗位２６个，减员５０余人，同时制定了设备开机率报表，为生产管理人员提供指导性数据。掘进工作面智能化实现了连采机基于５Ｇ传输网络、惯导和负载敏感等技术的远程控制和自主割煤功能及破碎机与梭车联动启停功能，并通过引进两臂自动锚杆机实现了锚杆自动定位、自动打钻、自动锚固功能，支护单根锚杆时间由５ｍｉｎ缩短至３ｍｉｎ，支护效率提升４０％。
        3矿井机电设备健康智能化管理系统
        3.1煤矿机电设备健康智能化诊断
        由煤矿机电设备健康智能化管理系统的构成可知，本地监测终端担负着机电设备数据采集的任务，数据采集是否可靠有效，直接决定智能化健康管理系统能否可起到应有的作用。如对于旋转类机电设备其故障主要来源于轴承、电机等部位，而对于控制系统其故障主要集中于液压阀、传感系统等。因此，在这些重要部位布置传感器采集这类元件的数据。采集数据经智能化模型和关联矩阵处理分析，进行故障诊断和识别。
        3.2创新综采智能化管理平台
        对煤矿企业来说，加强对煤炭开采智能化信息系统的管理也是非常重要的。煤炭企业在引入煤炭智能化管理系统的过程当中，需要结合企业的实际情况，以大数据平台为依托，借助云技术等当下比较先进的技术，来建立起符合自己企业实际情况的综采工作面智能化管理系统。在该管理系统中，应当包含以下各个模块：监控模块、故障分析模块、环境监测模块等，对应的模块应该具有相应的功能，比如，监控模块要能够对各生产环节的生产情况进行实时监控；故障分析模块要能够对相关机器设备的运转情况、出现故障的具体部位以及具体原因，在短时间内将相关信息反馈给相关人员，通过该系统可以实现相关人员对整个煤炭开采情况的全周期，精细化的智能管理。在综采工作面的智能化管理系统当中，相关的管理人员和相关的技术人员，通过权限设置，可以登录该系统平台，实时了解煤矿开采的实时状况，相关开采设备的运行情况以及井下开采作业的环境安全情况。
        结束语
        随着经济建设水平的不断提高，工业技术的不断发展，对电气工程自身化控制提出了更高的要求。为能更好满足这一要求，就需要在电气工程自动化控制中对智能化技术进行合理运用，通过该技术可以提高电气工程自动化控制系统运行的安全性与稳定性，提高电气故障的诊断水平和维修效果，提升电气设备的优化设计水平，进而更好、更快的实现电气领域健康、可持续的发展目标。
        参考文献
        [1]郝兵,大型矿山粉磨系统智能化关键技术与装备.河南省,中信重工机械股份有限公司,2019-04-13.
        [2],矿山机械智能化能耗调节技术研究与应用.上海市,中国科学院上海高等研究院,2018-12-01.
        [3]高有进,罗开成,张继业.综采工作面智能化开采现状及发展展望[J].能源与环保,2018,40(11):167-171.
        [4]刘正魁.矿山井下智能化数字变电所设计构想[J].矿业工程,2018,16(05):68-69.