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[論文摘要]機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實(shí)現(xiàn)的。
一、機(jī)電一體化的基本概念
機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科,而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合,它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比,機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。
(一)使用安全性和可靠性提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。在工作過程中,遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時(shí),能自動(dòng)采取保護(hù)措施,避免和減少人身和設(shè)備事故,顯著提高設(shè)備的使用安全性。
(二)生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能,其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高,通過自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作,使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響,從而實(shí)現(xiàn)最佳操作,保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時(shí),由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化,使得生產(chǎn)能力大大提高。例如,數(shù)控機(jī)床對(duì)工件的加工穩(wěn)定性大大提高,生產(chǎn)效率比普通機(jī)床提高5~6倍。
(三)使用性能改善。機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示,操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少,使得操作大大簡(jiǎn)化并且方便、簡(jiǎn)單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。
(四)具有復(fù)合功能并且適用面廣。機(jī)電一體化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制,具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能,使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)化控制、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)和智能化等多種功能,能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合和不同領(lǐng)域,滿足用戶需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)。例如,電子式空氣斷路器具有保護(hù)特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時(shí)電流的測(cè)量、顯示和故障自動(dòng)診斷等功能,使其應(yīng)用范圍大為擴(kuò)大。
(五)調(diào)整和維護(hù)方便。機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí),可通過改變控制程序來實(shí)現(xiàn)工作方式的改變,以適應(yīng)不同用戶對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中,而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對(duì)于具有存儲(chǔ)功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品,可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序,然后根據(jù)不同的工作對(duì)象,只需給定一個(gè)代碼信號(hào)輸入,即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)工作。機(jī)電一體化產(chǎn)品的自動(dòng)化檢驗(yàn)和自動(dòng)監(jiān)視功能可對(duì)工作過程中出現(xiàn)的故障自動(dòng)采取措施,使工作恢復(fù)正常。
機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛,涉及到工業(yè)生產(chǎn)過程的所有領(lǐng)域,因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多,而且還在不斷地增加。按照機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能,可以將其分成下述幾類。
①數(shù)控機(jī)械類。主要產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以及全自動(dòng)洗衣機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械裝置。
②電子設(shè)備類。主要產(chǎn)品包括電火花加工機(jī)床、線切割機(jī)、超聲波加工機(jī)以及激光測(cè)量?jī)x等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置。
③機(jī)電結(jié)合類。主要產(chǎn)品包括自動(dòng)探傷機(jī)、形狀自動(dòng)識(shí)別裝置、CT掃描診斷機(jī)以及自動(dòng)售貨機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置和機(jī)械裝置的有機(jī)結(jié)合。④電液伺服類。主要產(chǎn)品為機(jī)電液一體化的伺服裝置,如電子伺服萬能材料試驗(yàn)機(jī)。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置,控制機(jī)構(gòu)是接受電信號(hào)的液壓伺服閥。
⑤信息控制類。主要產(chǎn)品包括傳真機(jī)、磁盤存儲(chǔ)器、磁帶錄像機(jī)、錄音機(jī)、復(fù)印機(jī)等。這類產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作由所接收的信息類信號(hào)來控制。除此之外,機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)機(jī)電技術(shù)的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機(jī)電融合型三類。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來看,機(jī)電一體化產(chǎn)品具有自動(dòng)化、智能化和多功能的特性,而實(shí)現(xiàn)這種多功能一般需要機(jī)電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能,即主功能、動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能和執(zhí)行功能,而實(shí)現(xiàn)這些功能的各個(gè)組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。
(一)機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身、框架、機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)接等機(jī)械部分。這部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ),因此對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求,需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。
(二)動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能,去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。動(dòng)力系統(tǒng)包括電、液、氣等動(dòng)力源。機(jī)電一體化產(chǎn)品以電能利用為主,包括電源、電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路等。
(三)傳感與檢測(cè)系統(tǒng)。傳感器的作用是將機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測(cè)定的物理量,同時(shí)利用檢測(cè)系統(tǒng)的功能對(duì)這些物理量進(jìn)行測(cè)定,為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需的各種信息。傳感與檢測(cè)系統(tǒng)的功能一般由測(cè)量?jī)x器或儀表來實(shí)現(xiàn),對(duì)其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測(cè)精度高、抗干擾等。
隨著經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,電一體化技術(shù)也獲得了較大的發(fā)展。在煤礦產(chǎn)生過程中,許多煤礦企業(yè)將電一體化技術(shù)不斷應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)中,對(duì)大部分煤礦生產(chǎn)機(jī)械的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了嚴(yán)密的監(jiān)控,并通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新,大大降低了煤礦機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)的安裝難度,使得系統(tǒng)抗干擾的能力也得到了較大的提升[1]。但從目前我國(guó)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展情況來看,我國(guó)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)還處在起步階段,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距,許多地方還需要不斷改進(jìn)及提高,例如機(jī)械的信息量比較大、自動(dòng)控制的功能擴(kuò)充難度大等,煤礦機(jī)電一體化管理也還存在諸多不足,限制了煤礦機(jī)電一體化水平的提高,具體體現(xiàn)如表1所示。針對(duì)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)存在的上述不足之處,煤礦企業(yè)要對(duì)其給予高度重視,在實(shí)際生產(chǎn)過程中加強(qiáng)對(duì)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,并實(shí)施科學(xué)、有效的機(jī)電管理,以為煤礦安全、穩(wěn)定、有序的生產(chǎn)提供可靠保障。煤礦生產(chǎn)是一項(xiàng)危險(xiǎn)性較強(qiáng)的工作,而機(jī)電一體化技術(shù)又貫穿各個(gè)煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)之中,因此,要保證機(jī)電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用,煤礦企業(yè)就要結(jié)合自身發(fā)展實(shí)際制定出科學(xué)、合理的機(jī)電一體化操作手冊(cè)以及技術(shù)指導(dǎo)手冊(cè)等,并定期對(duì)相關(guān)設(shè)備實(shí)施離線檢點(diǎn),對(duì)檢點(diǎn)生產(chǎn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的匯總、分析[2]。同時(shí)加大資金投入,積極更換老舊設(shè)備、引進(jìn)新技術(shù)及新設(shè)備,并做好檢修工作,才能盡早排除安全隱患,確保機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)備的正常運(yùn)行,為煤礦生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供基礎(chǔ)保障。
2我國(guó)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用展望
在我國(guó)各個(gè)煤礦企業(yè)的實(shí)際發(fā)展中,各種大型機(jī)械設(shè)備越來越多的被廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn),機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)輸出的功率也不斷加大,這就需要煤礦生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)不斷向高壓方向推進(jìn)。隨著科技的不斷進(jìn)步,機(jī)械化生產(chǎn)模式在我國(guó)的煤礦生產(chǎn)之中的應(yīng)用日漸普及,其機(jī)械生產(chǎn)的多元化、智能化以及一體化水平也大大加強(qiáng),這對(duì)機(jī)械數(shù)據(jù)處理也提出了越來越高的要求,目前傳感器及微處理器等相關(guān)原件也能較好的滿足相關(guān)要求,在機(jī)電一體化技術(shù)中對(duì)其給予有效使用能夠有效增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的性能,提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的效率[3]。在煤礦機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的過程中,要確保及技術(shù)的有效性、科學(xué)性及適用性,就一定要遵守持續(xù)性原則,并對(duì)機(jī)械設(shè)備的燃油功率進(jìn)行相應(yīng)的自動(dòng)化管理控制,才能使機(jī)械設(shè)備的節(jié)能效果得到進(jìn)一步提高。此外,在機(jī)械節(jié)能的時(shí)候,還要對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的效率給予全面考慮,加強(qiáng)對(duì)新材料、新技術(shù)、以及新工藝的應(yīng)用,并在確保機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率的前提下,重點(diǎn)關(guān)注節(jié)能效果的發(fā)揮。在實(shí)際的煤礦機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)生過程中,要有效應(yīng)用傳感器、通訊媒體以及微處理器等先進(jìn)設(shè)備,需要功能較為強(qiáng)大的系統(tǒng)軟件來做支撐,才能促進(jìn)其應(yīng)用效果的發(fā)揮。在煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展中,電流變流體技術(shù)是其可行的發(fā)展方向,將這種技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)之中,能有效降低其能量的消耗,延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命,且操作較為簡(jiǎn)便,應(yīng)用前景較好[4]。此外,由于各種高級(jí)語言、匯編語言的廣泛應(yīng)用,煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的軟件開發(fā)也具有了較為廣闊的發(fā)展前景。
3結(jié)束語
1.1礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是最能體現(xiàn)煤礦機(jī)電一體化的技術(shù)之一。我國(guó)監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚,20世紀(jì)80年代初,原國(guó)家煤炭部組織了對(duì)國(guó)外煤礦監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模的考察和引進(jìn)工作,此舉大大促進(jìn)了國(guó)內(nèi)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。先后從波蘭、法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和美國(guó)等引進(jìn)了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)(如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200),在部分煤礦中應(yīng)用;在引進(jìn)的同時(shí),通過消化、吸收并結(jié)合我國(guó)煤礦的實(shí)際情況,研制出KJ2,KJ4等系統(tǒng)并通過了鑒定。20世紀(jì)90年代以來,緊跟世界監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展潮流,我國(guó)自行研制開發(fā)出了一批具有世界先進(jìn)水平的監(jiān)控系統(tǒng),如煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的KJ90系統(tǒng)、煤炭科學(xué)研究總院常州自動(dòng)化研究所的KJ95系統(tǒng)等,它們的主要特點(diǎn)是:測(cè)控分站的智能化水平進(jìn)一步提高;具有網(wǎng)絡(luò)連接功能;系統(tǒng)軟件采用了Windows操作系統(tǒng)。同時(shí),在“以風(fēng)定產(chǎn),先抽后采,監(jiān)測(cè)監(jiān)控”12字方針和煤礦安全規(guī)程有關(guān)條款指導(dǎo)下,規(guī)定了我國(guó)各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。自此,大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般的不斷出現(xiàn),不僅為各煤礦提供了更多的選擇機(jī)會(huì),且促進(jìn)了各廠家在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)條件下不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)意識(shí)。經(jīng)過多年的實(shí)踐表明,安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用。
對(duì)我國(guó)現(xiàn)有煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及配套傳感器等設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的KJ90、天地科技股份公司常州自動(dòng)化分公司的KJ95、煤炭科學(xué)研究總院撫順分院的KJF2000和北京瑞賽公司的KJ4,KJ2000等系統(tǒng)無論在軟硬件功能、穩(wěn)定性和可靠性、專業(yè)技術(shù)服務(wù)能力、企業(yè)性質(zhì)和生產(chǎn)規(guī)模等方面基本代表了我國(guó)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平。
1.2礦井提升機(jī)中的應(yīng)用礦井提升機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化較好的礦山大型設(shè)備,全數(shù)字化,交、直流提升機(jī)。特別是內(nèi)裝式提升機(jī),從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動(dòng)合為一個(gè)整體,大大簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu),是典型的機(jī)電一體化設(shè)備,充分體現(xiàn)了機(jī)械-電力電子-計(jì)算機(jī)-自動(dòng)控制的綜合體。全數(shù)字提升機(jī)高度可靠,具有可重復(fù)性故障尋址、完整的診斷設(shè)施和自診斷功能,以及簡(jiǎn)單而快速的通信功能;它采用總線方式,大大簡(jiǎn)化電氣安裝;硬件配置簡(jiǎn)單,互相兼容,零備件少;可以方便地實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟件控制和改變瞬間加速度。
在我國(guó)“九五”計(jì)劃期間,國(guó)產(chǎn)全數(shù)字化直流提升機(jī)已成為各煤礦提升機(jī)的首選機(jī)型。我國(guó)研制成功的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化直流提升機(jī)的核心部分ASCS是由雙CPU構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。除此之外,我國(guó)還用SIMADYND和S7研制成功了第一臺(tái)交-交變頻器供電的交流提升機(jī)。2000年11月,該系統(tǒng)在焦作古漢山礦投入運(yùn)行,情況良好。提升機(jī)由于采用了計(jì)算機(jī)技術(shù),其安全保護(hù)系統(tǒng)更為完善。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是:采用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)裝置,每臺(tái)都有自己獨(dú)立的測(cè)量、傳感裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)同步工作,互相檢測(cè),互為備用,對(duì)提升行程實(shí)現(xiàn)直接測(cè)量和間接測(cè)量容器位置相結(jié)合的方式,對(duì)兩者進(jìn)行比較、校正,實(shí)現(xiàn)行程自動(dòng)控制。由于采用了計(jì)算機(jī)對(duì)安全回路、制動(dòng)回路、電源和驅(qū)動(dòng)回路進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),實(shí)現(xiàn)故障記憶,因此極大地提高了提升機(jī)安全性能。
1.3井下帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用在我國(guó)“八五”計(jì)劃期間,通過國(guó)家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施,極大地提高了帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平,煤礦井下用大功率、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品的研發(fā)也取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)此項(xiàng)技術(shù)的空白,并對(duì)帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā),成功的研制了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器,目前我國(guó)已經(jīng)自行生產(chǎn)制造了多個(gè)品種和多種類型的帶式輸送機(jī)。
2結(jié)束語
隨著煤礦生產(chǎn)不斷向深部水平發(fā)展,對(duì)控制水平和規(guī)模的要求越來越高,從而又加速了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,目前各種高新技術(shù)的發(fā)展,如網(wǎng)絡(luò)、光纖、人工智能及生物工程等高新技術(shù)已滲入到機(jī)電一體化技術(shù)之中,使機(jī)電一體化產(chǎn)品功能更強(qiáng)大、性能更優(yōu)越,使機(jī)電一體化產(chǎn)品功能越來越強(qiáng),智能化程度也越來越高,因此采用新的機(jī)電一體化技術(shù)裝備的煤礦,能夠使企業(yè)獲得更加顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,這也是一個(gè)煤礦企業(yè)循環(huán)促進(jìn)不斷發(fā)展的過程。
摘要:機(jī)電一體化技術(shù)是微電子技術(shù)向傳統(tǒng)機(jī)械工程滲透而形成的融合機(jī)械工程、電氣工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等為一體的新興綜合技術(shù)。它是企業(yè)信息化的重要支撐技術(shù),是礦山綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦采、掘、運(yùn)裝備的應(yīng)用和推廣,極大地提升了我國(guó)煤礦生產(chǎn)的綜合實(shí)力,為實(shí)現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。本文對(duì)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞:煤礦機(jī)電一體化技術(shù)
參考文獻(xiàn):
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(1)根據(jù)故障出現(xiàn)對(duì)工件以及機(jī)床是否造成破壞可以將其故障分為破壞性故障以及非破壞性故障。[3]相對(duì)于破壞性故障,損壞故障是比較常見的故障分類。損壞工件甚至在機(jī)床出現(xiàn)故障的時(shí)候不允許對(duì)其進(jìn)行維修,而對(duì)于非破壞性故障,則需要及時(shí)采取原因并進(jìn)行解決。(2)按照系統(tǒng)的或然性,可以將故障分為系統(tǒng)故障與偶然性故障。系統(tǒng)性故障主要是指在滿足一定條件下所出現(xiàn)的不確定故障,而隨機(jī)性故障則是在相同條件下所發(fā)生的故障。一般而言,隨機(jī)性故障在進(jìn)行分析的時(shí)候是比較困難的,通常需要進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行綜合判定,才能保證故障的排除。(3)按照故障是否具備指示與報(bào)警,可以將故障分為診斷指標(biāo)故障以及無指標(biāo)故障。一般情況下,高級(jí)機(jī)電一體化設(shè)備所具備的控制系統(tǒng)具有自診斷程序,能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)的軟硬件性能進(jìn)行監(jiān)控,等到出現(xiàn)故障的時(shí)候,會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)報(bào)警,并且會(huì)在屏幕上進(jìn)行顯示。在結(jié)合系統(tǒng)配備診斷手冊(cè)中可以將機(jī)械所出現(xiàn)的故障發(fā)生的原因進(jìn)行分析,并在提示中將方法進(jìn)行排除。此外,無診斷指示往往是由于上述診斷的不完整所造成的,之所以產(chǎn)生這種故障的原因是由于維修人員熟練程度不夠,并且技術(shù)水平不到位。
2機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷方法
由于機(jī)電一體化設(shè)備具有一定的獨(dú)特性,在對(duì)故障進(jìn)行分析時(shí),需要積極轉(zhuǎn)變思維方式。首先,需要對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行深入分析,并對(duì)各個(gè)功能模板框架進(jìn)行熟悉,在嚴(yán)格按照各個(gè)部分功能的結(jié)合形式中,對(duì)故障可能出現(xiàn)的形式以及影響程度進(jìn)行分析。在必要的時(shí)候需要對(duì)故障進(jìn)行分析,根據(jù)故障發(fā)生的基本現(xiàn)象中,將故障形式之間的邏輯關(guān)系以及可靠性因素進(jìn)行分析,進(jìn)而將故障的實(shí)質(zhì)以及根源進(jìn)行探究。其中,在進(jìn)行具體維修的時(shí)候,需要注意的內(nèi)容包括以下幾點(diǎn):(1)先機(jī)后電,通常情況下機(jī)械結(jié)構(gòu)具有直觀性,能夠利用肉眼對(duì)明顯故障現(xiàn)象進(jìn)行分析,比如對(duì)所出現(xiàn)的斷裂、變形、卡死現(xiàn)象進(jìn)行分析。通常情況下,需要從機(jī)械方面入手面對(duì)機(jī)械部分故障進(jìn)行檢查。(2)先外后內(nèi),從執(zhí)行元件到控制元件再到驅(qū)動(dòng)元件需要進(jìn)行檢查,將故障的源頭進(jìn)行查找。(3)先干后葉,需要對(duì)主要部件進(jìn)行分析,對(duì)次要部件后分析,尤其要對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行分析,特別是零件與接口部件要進(jìn)行重點(diǎn)分析。
3機(jī)電一體化設(shè)備可靠性分析與措施探究
3.1機(jī)電一體化設(shè)備可靠性分析機(jī)電一體化設(shè)備具有自動(dòng)化功能,其結(jié)構(gòu)內(nèi)容比較復(fù)雜,并且在不同的系統(tǒng)之中具備的要求也是不同的,其中部分系統(tǒng)將各種電力或者電力器件進(jìn)行了集中。因此,在系統(tǒng)的可靠性方面具有非常高的要求。通常情況下機(jī)電一體化設(shè)備的主系統(tǒng)所具備的可靠性是比較復(fù)雜的,與外界環(huán)境、工作條件、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況有著非常密切的聯(lián)系。[5]因此,從根本上保證整個(gè)機(jī)器所具備的可靠性時(shí),需要在對(duì)當(dāng)時(shí)的情況進(jìn)行綜合分析,還要避免機(jī)器出現(xiàn)超負(fù)荷使用。與此同時(shí),需要及時(shí)對(duì)機(jī)器的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行檢修,從根本上保證機(jī)器的穩(wěn)定性,使其能夠在相應(yīng)的條件下提高配置。
3.2提高機(jī)電一體化設(shè)備可靠性的對(duì)策為了從根本上提高機(jī)電一體化設(shè)備可靠性的措施,可以采取下面的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。一是在設(shè)計(jì)上需要選擇性能比較好的元件進(jìn)行安裝,并且在出現(xiàn)設(shè)備故障的時(shí)候,要及時(shí)中斷機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。[6]二是需采取運(yùn)用容錯(cuò)技術(shù),對(duì)機(jī)器中的主要部位進(jìn)行處理,使其能夠成為一種比較可靠的系統(tǒng),將機(jī)器的可靠性進(jìn)行提高。
4結(jié)語
1.1井下電機(jī)設(shè)備應(yīng)用及故障問題雖然我國(guó)在機(jī)電一體化的進(jìn)程中取得了一定的成就,但一些方面仍然存在問題,例如井下電機(jī)的故障問題。在礦井下工作,井下的安全狀況令人堪憂,在電機(jī)設(shè)備中故障又頻發(fā),無線網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)設(shè)備信號(hào)很差,井下設(shè)備的維修相對(duì)來說也不太方便,這是井下電機(jī)設(shè)備故障的一大難題。鼠籠式異步電機(jī)屬于電機(jī)控制與保護(hù)中最容易出現(xiàn)問題的步驟所在,此環(huán)節(jié)應(yīng)用不當(dāng)所引起的電機(jī)運(yùn)行故障很多,約占整個(gè)電機(jī)設(shè)備故障的一半以上[2]。所以井下電機(jī)設(shè)備故障的問題,是機(jī)電一體化電機(jī)保護(hù)中存在的一個(gè)亟待解決的大問題。
1.2電機(jī)在機(jī)電一體化中的用電問題一般的電機(jī)控制保護(hù)裝置都是基于電熱原理和電磁原理?,F(xiàn)在,隨著機(jī)電一體化的發(fā)展和普及,人工控制的機(jī)器越來越少,大多數(shù)工廠已全面實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。所以電機(jī)工作量很大,電機(jī)經(jīng)常啟動(dòng),因此引起不少電路方面的問題。比如電機(jī)對(duì)于電能的損耗,電壓不穩(wěn)造成的短路,電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)作等問題。一些企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)在選購(gòu)電機(jī)時(shí)往往過于注重電機(jī)本身的工作情況,壞損情況,而忽略了電機(jī)對(duì)于電能的損耗,忽略了節(jié)約用電在電機(jī)使用中的具體實(shí)踐。
2完善電機(jī)在機(jī)電一體化應(yīng)用中的保護(hù)
2.1解決井下電機(jī)設(shè)備故障問題的措施井下電機(jī)故障頻發(fā),對(duì)此有關(guān)工作單位應(yīng)該加大重視程度,完善電機(jī)保護(hù)的相應(yīng)理論。任用相應(yīng)技術(shù)人才,定期對(duì)井下的電機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢查,維修,安排專門檢測(cè)人員。要時(shí)刻注意電動(dòng)機(jī)各方面指標(biāo)的變化情況,以便及早發(fā)現(xiàn)問題,減少或避免故障的發(fā)生。還要加大對(duì)電機(jī)設(shè)備的監(jiān)控,故障預(yù)警方面的投入。例如采用現(xiàn)代化數(shù)字監(jiān)控裝置。我們就要分派專門負(fù)責(zé)人時(shí)刻密切關(guān)注電機(jī)的使用情況,及存在的一些隱患。在未出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)維護(hù),企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)該掌握相關(guān)知識(shí),在選購(gòu)時(shí)應(yīng)全方位考慮。另外,要想從根本上解決電機(jī)故障問題,那么相關(guān)研發(fā)者在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)就應(yīng)該考慮到電機(jī)的養(yǎng)護(hù)維修等問題,從而研發(fā)出更為可靠的電機(jī)保護(hù)裝置。
2.2對(duì)電機(jī)用電問題解決方法的探討由于現(xiàn)在各大企業(yè)對(duì)于電機(jī)越來越依賴,電機(jī)在電能利用方面也顯露出一些問題。所以,在使用機(jī)電一體化設(shè)備時(shí),需要有針對(duì)性的對(duì)于其電路和電能損耗方面的指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。確保電流以及電壓等參數(shù)等能穩(wěn)定在一個(gè)相對(duì)正常的水平,有針對(duì)性的在這些方面進(jìn)行檢查有利于電力故障的判定。在這個(gè)過程中需要實(shí)施檢測(cè),但是常規(guī)的儀器并不能做到精準(zhǔn)的測(cè)量,因此在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的過程中,需要選擇較為專業(yè)的設(shè)備如霍爾型電流互感器和IPM輸出電壓采用分壓電路的方式對(duì)IPM輸出三相電流和電壓進(jìn)行檢測(cè),在對(duì)故障做出快速判斷的同時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警。另外要想減少電能的損耗,也應(yīng)該增加用電情況的監(jiān)控儀器。但要想從根本上解決問題,最重要的是,在電機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)我們應(yīng)綜合考慮多方面因素,將綠色創(chuàng)新的理念融入其中,使我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展達(dá)到一個(gè)全新的水平。
2.3新時(shí)代背景下對(duì)于電機(jī)保護(hù)設(shè)施的完善隨著電機(jī)保護(hù)理論知識(shí)的完善和新技術(shù)的發(fā)展,通過仿真計(jì)算機(jī)故障模擬并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行精確分析,一方面可以防止電機(jī)故障的發(fā)生和及時(shí)對(duì)電機(jī)故障做出判斷與維護(hù),另一方面,也可以用以完善相應(yīng)的理論知識(shí),讓理論知識(shí)在實(shí)踐中得以升華。另外,新技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)也是完善電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的重要方面。例如紅外光,電磁波等技術(shù)的應(yīng)用,采用科學(xué)有效的數(shù)據(jù)完善電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)是新時(shí)代對(duì)于我們的要求。對(duì)于電機(jī)保護(hù)裝置的研究,我們大多忽略了一個(gè)方面,那就是我們應(yīng)大力倡導(dǎo)電機(jī)與其保護(hù)裝置配套出廠,根據(jù)我國(guó)現(xiàn)在的需求,有針對(duì)性的生產(chǎn)電機(jī)及其配套的裝置。對(duì)于一些其他國(guó)家來說電機(jī)和電機(jī)的保護(hù)裝置配套出廠的現(xiàn)象早已不是陌生,而在我國(guó),大多數(shù)情況下還是電機(jī)與其保護(hù)裝置分別在不同廠家出廠。這種情況下,在設(shè)備維修時(shí)往往出現(xiàn)設(shè)備不匹配的現(xiàn)象,造成不必要的麻煩,而且對(duì)于生產(chǎn)的成本來說,也未免有些浪費(fèi)。因此我們應(yīng)不斷學(xué)習(xí)進(jìn)取,吸取好的經(jīng)驗(yàn),在我國(guó)大力建倡導(dǎo)電機(jī)與其保護(hù)設(shè)備匹配出廠。這樣做的優(yōu)點(diǎn)就是,用戶在選擇設(shè)備時(shí)減少了繁瑣的對(duì)比,測(cè)量,更重要的是,大大減少了因設(shè)備不匹配而出現(xiàn)的壞損現(xiàn)象,在一定程度上減少能源的浪費(fèi),完善了綠色環(huán)保在電機(jī)保護(hù)及機(jī)電一體化中的應(yīng)用。
3結(jié)束語
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