富为民
陕西旬邑县旬东煤业有限责任公司 711300
摘要：在市场对煤矿能源需求快速增加的背景之下，煤矿生产对机械设备的依赖程度增加，各类控制系统的自动化实现，以及自动化控制技术的深入应用，推动了煤矿生产机械化水平的提升。本文围绕煤矿行业电气自动化控制技术的应用展开讨论，在简要论述自动化技术特征的基础上，对煤矿开采、运输、通风等环节自动化控制技术的应用实践进行分析，以供参考。
关键词：煤矿；电气自动化；控制；应用
引言
煤矿开采具有环境复杂、生产风险高、技术要求苛刻等特征，在开采规模逐步扩大的趋势之下，表层煤矿资源的储量快速减少，开采深层煤矿资源成为行业发展必须解决的难点。从实际开采条件分析，开采深度的增加，也意味着开采条件复杂化、作业环境越发恶劣，以保证生产效率以及安全生产为目标，探索煤矿生产的自动化、智能化发展道路，不断提升电气自动化控制水平，是煤矿企业应对新时期煤矿开采压力的重要方式。
1 电气自动化控制技术的应用特征
在煤矿行业，开采环境的复杂性以及开采过程面临的瓦斯爆炸等各类风险，是安全生产研讨的重要课题。既往煤矿开采模式依赖人工作业，作业方案的设计不合理，以及管理过程存在缺陷等现象，可能对现场人员、设备的安全构成一定的威胁。随后，机械化生产以及机械设备的自动控制成为煤矿开采技术革新的突破口。以采煤机、刮板运输机、刨煤机等为代表的自动化设备在煤矿生产环节的应用，不仅提升了煤矿开采的问题，还有效解决了井下作业的安全生产问题，显著改善了煤矿行业的生产条件。在机械化生产背景下，自动化控制技术的应用，不仅保证了机械设备的正常运作，还明显降低了设备控制对专业技术人员的依赖程度。不仅如此，在煤矿企业机械化生产水平快速提升的过程中，煤矿开采、运输过程的全机械化生产，以及生产设备的自动控制、智能控制带来的显著经济效益，为煤矿行业的未来发展指明了方向。自动化功能的多样化发展，以及机械设备自动控制、智能控制相关理论、技术的集成化、密集化，是自动控制在煤矿生产中深度应用的重要体现，依托计算机、传感器、通信、现代控制等技术的支持，煤矿企业的生产也将迎来新的发展契机。
2 电气自动化控制技术在煤矿生产环节的应用实践
2.1 采煤与运输环节
煤矿开采与运输是井下作业的重要内容，自煤矿生产引入综采设备以后，井下作业方式以及作业条件有了明显改变。首先，机械设备以及机械化生产理念的引入，为煤矿开采提供了一种新的运行方式。其次，综采设备的生产效率明显优于传统开采技术，能够给煤矿企业带来明显的经济收益。最后，在自动控制技术的支持下，技术人员可以通过调度中心的机房或者其他移动终端进行设备运行过程的控制，对机械化采煤过程进行精准监督，并根据监控传回的数据发送远程指令，保证综采设备处于良好的运行状况[1]。从这一层面来看，自动化技术的应用，改善了煤矿生产的安全性。而在运输环节，胶带运输机是大中型煤矿常用的运输设备，在PLC等技术的支持下，胶带运输机能够根据设定的参数稳定运行，完成煤矿运输任务，且整个运输过程的成本、安全性、效率等有以往运输方式所不能比拟的优势。胶带运输机的速度调节是自动控制的一项重要功能，为了保证煤矿运输的实际效率，国内高校积极着手研发全新的调速系统，全数字直流调速系统等研究成果为煤矿行业运输设备的更新以及自动化水平的提升提供了重要的方法与经验。
目前，采煤、运输环节的自动控制系统多以PLC技术以及计算机配套硬件设备等为核心，在调速系统的设计上，变频技术的更新发展，为设备运行工况的调整以及能耗问题的改善提供了重要思路。随着相关技术的发展与自动化设备的更新，煤矿井下作业的采煤、运输效率以及相关设备的自动化、智能化水平将得到进一步提升。
2.2 通风系统
井下通风系统的建设，是煤矿安全生产的关键所在。目前，煤矿企业使用的通风设备、通风系统，一般是由设计单位根据矿井开采的实际条件选取的，通风机的运行工况、选型等都有严格的设计规范。以保证通风机的稳定运行为目标，通风系统配备有完善的控制单元，由设备自动或半自动地根据井下通风需求调节通风机的运行参数。而要实现通风系统的自动化控制，整个控制单元必须将传感器系统、风机系统以及中央控制系统纳入考虑的范畴[2]。传感器系统的主要作用是监测与风机设备运行控制相关的各类数据，例如实时测定井下的温度、风量、风速等，常见设备有流式风速仪、恒温风速仪等。在设立监控分站时，技术人员需要注意系统的集中控制与分散监测等要点，以有效控制风压、风量、温度等关键参数为目的，保证检测数据与控制指令的实时性。风机系统的核心是风速调节，一般有变频装置控制、百叶窗角度控制等方式，前者的控制原理是调节电机的转速，而后者则通过调节百叶窗的角度来实现风量的控制。中央控制系统部分一般由微型计算机构成，其核心目的是对风机设备的运行参数进行动态控制，以满足井下温度、风量调节的实际需要[3]。目前，自动化技术在通风系统的应用，有效解决了井下环境实时监测、故障自动报警以及安全控制等若干难题，为煤矿安全生产做出了一定的贡献。
2.3 监控系统
监控系统是煤矿机械化生产的重要构成单元，同时也是获取井下环境、设备运行状况等关键信息的重要媒介。在监控系统的建设意义受到高度关注以后，煤矿井下的监控系统设计也被纳入了机械化生产的范畴。而在种类繁多的监控设备中，以保障安全生产环境为目的的配套传感器发挥了重要作用，如前文提到的风速仪，以及实时监测井下环境中瓦斯浓度、数值超限时自动报警的瓦斯遥测仪，已经成为煤矿机械化生产不可缺少的要素。而从自动化控制的角度来看，不少监控设备已开始朝着自动化、智能化方向发展，即设备能够自行完成关键指标的测定，然后将实际参数与标准数值进行对比，总结数据的变化规律，在数值出现异常以后，及时将信息进行回传，并根据配套传感设备传回的数据对数值异常的原因进行综合性分析，为调度中心的集中控制提供必要的信息参考。此外，考虑到传感器的故障风险较高，发生故障以后会对监控系统的运行以及设备自动控制构成一定的影响，有研究对传感设备的智能化发展进行了研究，由传感器设备完成运行状态的自检以及故障的排除，切实提高传感设备运行的稳定性[4]。
3结语
当前，煤矿生产面临新的挑战，加强自动控制技术的应用，提高煤矿生产的机械化水平，改善煤矿生产环境，是煤矿企业技术革新的重要目标。以现有自动控制技术的应用经验为基础，煤矿企业必须结合行业未来的发展规划，掌握自动控制技术的应用方向以及变化趋势，更新自身对自动控制技术应用的认知，从保证井下生产、提高自动化水平的角度出发，完善现有的自动化控制技术，提升煤矿生产的效率。
参考文献
[1] 刘浩民. 电气自动化控制技术在煤矿生产中的应用分析[J]. 科技经济导刊, 2020, v.28;No.727(29):48-49.
[2] 张晓东. 电气自动化控制技术在煤矿生产中的应用分析[J]. 中国设备工程, 2019(20).
[3] 李斐. 电气自动化控制技术在煤矿开采作业中的应用[J]. 电子技术与软件工程, 2019, No.159(13):135-135.
[4] 李波. 煤矿电气自动化控制系统应用及技术分析[J]. 百科论坛电子杂志, 2019, (001):278.