天地上海采煤机电控原理课件-朱晓东

《天地上海采煤机电气知识培训》宁煤矿山机械制造维修分公司电气车间朱晓东2014.5.12MG450/1020-QWD型采煤机含义电牵引无链倾角（0-35度）装机总功率(KW)截割电机功率（KW）滚筒采煤机无链电牵引采煤机的组成部分采煤机电气系统总述第一节电气系统概述该电气控制系统是为MG450/1020-QWD型电牵引采煤机配套而专门研制的，分为电气控制系统和变频调速系统两部分。它采用了基于DSP嵌入式计算机控制技术、先进的信号传输技术、大屏幕中文显示技术等。结构上采用网络分布结构。即可调节和控制采煤机截割部的工作，又能通过对变频调速装置的控制，实现采煤机牵引部的无级调速，系统控制可靠，保护完善，显示直观，操作方便。该机电气系统主要特点有1.牵引系统采用主从式的“一拖一”结构，即两台变频器分别拖动两台牵引电机的工作方式，变频器自身实现恒功率调节；2.采用以PLC为核心的专用计算机控制系统和模块化的设计，体现了先进的设计理念；3.系统采用了先进的信号传输及通讯技术，以网络形式连接，便于扩展系统性能。数字信号的传递方式提高了数据的可靠性和准确性；4.采用大屏幕液晶显示器，人机界面友好，提供全中文显示界面，系统参数显示全面准确；5.具有运行状态及参数故障记忆功能，有助于分析查找系统故障原因，电控系统具备较强的故障自诊断能力。本电气系统对采煤机进行下列操作、控制、保护及显示•1.通过磁力起动器远控方式，在采煤机上完成采煤机的起动、停止（兼闭锁）；•2.通过磁力起动器远控方式，在采煤机上完成工作面输送机的停止（兼闭锁）；•3.采煤机左、右截割电机的温度监测和135℃、155℃热保护；•4.采煤机左、右截割电机的功率监测和恒功率自动控制、过载保护；•5.左、右截割电机分时启动；•6.泵电机的温度监测和155℃热保护；•7.牵引电机的功率监测和过载保护；•8.牵引电机的温度155℃热保护；•9.采煤机牵引速度零位抱闸保护；•10.通过电控箱、遥控器、端头控制站，完成采煤机的牵引操作；•11.通过端头控制站、遥控器实现左、右摇臂的升降；•12.电控箱先进的全中文显示界面，提供操作步骤的提示，实时显示截割电机的功率和温度、•采煤机的牵引给定速度等工作参数。•13.变频调速箱具有变频器输入电压、输出频率、输出电流以及各种故障等显示。采煤机电气系统原理图主要部件及参数•本机电气系统分为电气控制系统和变频调速系统两个部分。主要控制部件包括•KXJZ-260/3300C型采煤机用隔爆兼本质安全型电控箱（以下简称电控箱）和KXJT-20/3300C•型采煤机用隔爆兼本质安全型调速箱（以下简称调速箱）。主要技术参数•采煤机主要技术参数为：•额定工作电压：AC3300V•额定频率：50Hz•总装机功率：1020kW•电控箱主要技术参数为：•额定工作电压：AC3300V•额定频率：50Hz•额定电流：260A•控制电源：本安12V、5V，非本安12V、24V本安电源参数：最高开路电压12.5V，最大短路电流1.3A。调速箱主要技术参数为：额定工作电压：AC3300V额定工作电流：20A变频器输入电压/频率：400V/50Hz变频器输出电压：0～380V变频器输出频率：3～83.4Hz所控电机功率：2×55kW或2×50kW所控电机电流：2×107A或2×97A或2×95.6A控制方式：V/F或矢量控制（3～50Hz,恒转矩；50～83.4Hz，恒功率）过载能力：150%1分钟变换效率：≥95％保护功能：过载、过流、过热、过频、过压、欠压、对地短路、漏电闭锁等。受控电机参数表型号额定电压（V）额定电流（A）额定功率（kW）备注YBC-450G13300101400截割电机2台YBC-55B1或YBC-50项1或YBQYS2-503801079795.6555050牵引电机2台YBCB-20G1或YBRB-2033005.954.42020泵电机1台第二节电气系统组成及原理•电气系统分布•整个电气系统由电气控制系统和变频调速系统，以及一些辅助系统组成。电气控制系统和变频调速系统对应的控制部件分别为电控箱和调速箱。辅助系统主要包括分线盒、端头控制站、遥控器、瓦斯检测仪等部件及电缆系统。整台采煤机的机械动力由两台截割电机，两台牵引电机及一台调高电机提供。整个电气系统的操作控制由一套控制器组件实现，它是一种采用网络分布式结构的嵌入式计算机控制系统。•电控箱的结构•采煤机电控箱布置于采煤机的中间框架的右侧，为隔爆兼本质安全型，具有控制、操作、显示及连线、分线等功能。整个电控箱内分为三个腔体，其一为位于老塘侧的控制腔，其二为位于老塘侧的高压腔，其三为连线和分线用的接线腔。高压腔与接线腔之间通过九个3300V单芯穿墙接线端子及一个过线组来联系。控制腔与接线腔之间通过四个过线组来联系，其中一个过线组用于本安电路。接线腔煤壁侧开盖，腔内有两个接线端子排用于控制线的分线；腔内两端底部各有一个接地端子，用于进出电缆接地线的连接。（一）三种受控方式•对于整机的控制有三种人机交互方式：遥控器、端头操作站、机身按钮。•遥控器：操作人员可以随身携带；可以实现控制机组的牵停、方向、加/减速、主停、左摇臂升降（左摇控器）、右摇臂升降（右摇控器）控制。井下控制距离15米有效，为推荐使用的操作方式。•端头操作站：置于采煤机两端；可以实现控制机组的牵停、方向、加/减速、主停、左摇臂升降(左端头站)、右摇臂升降(右端头站)控制。•机身按钮：置于电控箱面板上，可以实现机组的主启、主停、牵引送电、牵引断电、牵启、牵停、方向、加/减速、运闭等控制。•当机组送上电后，遥控器控制指令、端头站控制指令、机身按钮控制指令并行给PLC开关量输入模块。•遥控器发出指令后，通过遥控器接收盒PA2将无线调制信号解调，并驱动相应的继电器动作，动作的节点信号输入给PLC开关量输入模块。•端头操作站发出指令后，通过端头站接收盒PA1将编码信号进行解码，经过译码并经过光电隔离后驱动相应的继电器动作，动作的节点信号输入给PLC开关量输入模块。•机身按钮操作直接将动作的节点信号输入给PLC开关量输入模块。•PLC组件得到输入指令信号后进行程序算法运算，输出相应的动作。。（二）电控箱的组成•（1）电源组件•电源组件包括控制变压器、熔断器、整流桥、滤波器、本安电源模块、非本安电源模块等。控制变压器：原边为400V，副边有交流28V、190V、220V（一个160V抽头）、两组～18V（公共零点）四组抽头；非本安电源模块：使用控制变压器副边220V抽头，输出F24V、F12V电源供控制器组件、显示器及指令转换盒使用；本安电源模块：共有两个，公用控制变压器190V副边抽头，输出本安5V供控制器组件中部分电路及端头站使用；输出本安12V供控制器组件部分电路、压力接点及瓦斯传感器使用；整流桥：使用控制变压器28V副边抽头，输出S24V，供电磁阀使用。•（2）控制器组件•1）.CPUCPU模块安装在第一个槽中，采用331型CPU，最大1024个开关量I/O点和128IN/64OUT模拟通道，具有2k寄存器和16k字节的用户存储器。2）.开关量输入模块开关量输入模块有32个24VDC的输入点，所有输入按每组8个排列成4组，每组公用一个公用端，由两个24针插头联接器完成输入的连接。输入信号在模块内部由光耦进行隔离。在模块的上部有32个LED显示灯，显示各个输入点的动作情况。3）.开关量输出模块开关量输出模块为继电器输出型模块，有16个输出点，每个输出点的容量为2A，输出点按每组4个点分成4组，每组有一个公用电源输出端子。在模块的上部有16个LED显示灯，显示各个输出点的动作情况。4）.模拟量输入输出混合模块模拟量输入输出混合模块提供了4个4～20mA或0～10V的输入通道和2个0～10V的输出通道。用于截割电机和牵引电机的负载采样信号的输入和速度指令信号的输出。5）.RTD模块RTD模块提供了6路RTD的输入通道，直接接入温度传感元件Pt100测得的温度数值。用于检测截割电机的温度信号。（4）互感器组件共安装有两个电流互感器，用于检测左、右截割电机主回路电流，型号为：WBI414F21-150A/4～20mA、24V。（5）遥控接收盒PA2遥控接收盒主要用于处理由遥控发射机发出的无线信号。经过解调、检波、鉴频、放大后驱动一个继电器，并将该继电器的接点输出，送到控制器组件以控制采煤机的运行。（6）指令转换盒PA7指令转换盒主要完成两种功能。一种是用于处理变频器返回的状态指令，包括：接触器状态、松闸指令和变频器运行指令，这些指令通过指令转换盒的隔离处理，以节点信号方式进入到数字量模块，由程序算法处理。缺少这些指令，变频器将无法正常运行。指令转换盒的另一种功能是将主控制器输出的4~20mA速度指令转换为0~10V后给入变频器用于速度调节，同时将变频器返回的0~10V牵引电流信号转换为4~20mA给入模拟量模块，用于牵引电机的功率保护。（7）显示单元显示单元包括一个GP显示器和六个发光二极管显示。GP显示器为液晶图形界面，与系统主控制器模块通信，实时显示系统的各种工作参数、工作状态和操作提示信息等。在系统检测到有故障时，显示屏将保存和显示故障报警信息。同时，系统运行过程中所采集到的各个电机的工作电流、温度等数据,可存入系统存储卡中，并可随时导出，方便查看和分析。通过电控箱面板上显示按钮，可选择显示屏幕其他窗口。按一下显示按钮，松开后显示屏将弹出显示窗口菜单，选中项目被突出显示，并且每2秒钟切换一个选项，在要显示的项目被选中时按一下显示按钮即打开相应窗口。（如下图）在系统检测到有故障时，显示屏将保存和显示故障报警信息。同时，系统运行过程中所采集到的各个电机的工作电流、温度等数据,可存入系统存储卡中，并可随时导出，方便查看和分析。通过电控箱面板上显示按钮，可选择显示屏幕其他窗口。按一下显示按钮，松开后显示屏将弹出显示窗口菜单，如图所示，选中项目被突出显示，并且每2秒钟切换一个选项，在要显示的项目被选中时按一下显示按钮即打开相应窗口。通过显示窗口菜单可以查看故障报警，操作状态（包括电控箱和内部保护、左右端头操作站、开关量输入口状态、继电器输出和控制等），数据记录，电流曲线，温度曲线，保护和其他（包括电机保护状态、牵引保护与控制、电源和通信状态、系统其他参等），以及帮助信息。选中首选项按一下显示，可以返回主窗口。如上图所示，当操作指令输入到数字量模块后，对应的接点显示会变绿，相应的，输出节点也会变绿，这种图形对应显示对于故障查找是非常有帮助的。六个发光二极管显示分别为本安5V、本安12V、非本安24V、非本安12V、整流桥输出24V和瓦斯保护的显示。采煤机操作设备及显示画面采煤机电气故障的类型及其处理方法（参考经验）•1、开机时，按“主启”后煤机没有任何反应•a．看“主机”机械闭锁按钮是否到位，多活动几下看是否有手感；•b．将隔离手把左右活动几下，看是否隔离手把的辅助触电没有合到位；•c．松开“主启”按钮速度太快，磁力启动器还没有反应过来就已经松开；•d．在磁力启动器上，用二极管测试磁力启动器的远控状态是否动作正常；•e．如果磁力启动器正常，检查先导回路是否正常。具体就是：按住“主启”按钮，用万用表测试XQA.7与XQA.8之间是否有二极管特性，如果正反都有电阻，则二极管击穿；如果正反都不通，则先导回路有断电。•f．如果先导回路测试正常，检查主电缆控制芯线是否断。•2、开机时，按“主启”后煤机上电启动，但一松开“主启”按钮后机组掉电•按主启机组启动，说明先导回路正常，一松开就掉电说明是自保回路节点没有自保吸合。自保回路中串入的节点为：PA6-K1（瓦斯断电仪）和PA1-K1（端头接收盒自保）•a．看电源是否正常，按住主启不松开，用端头站或遥控器调高看是否调高动作。如果调高正常，则为F+24V电源的保险管熔断或整流桥损坏。•b．如果电源F+24V是否正常，则为PA1盒内自保继电器损坏或自保节点PA1－K1没有吸合。（PA1－K1节点在电控腔内的引入的接线