10、采煤机电控原理

采煤机电控原理一．采煤机的结构二．采煤机的电控原理2020/4/252采煤机的结构一.截割部二.牵引部三.电气部分四.辅助部分2020/4/253截割机构•截割机构由左右摇臂、左右滚筒组成，其主要功能是完成采煤工作面的落煤，向工作面运输机装煤和喷雾降尘。左、右摇臂完全相同，摇臂内横向安装一台500kW截割电机，其动力通过两级直齿轮减速和两级行星齿轮减速传给出轴方法兰驱动滚筒旋转。•摇臂减速箱设有离合装置、冷却润滑装置、喷雾降尘装置等.•摇臂减速箱壳体与一连接架铰接后再与牵引部机壳铰接，通过与连接架铰接的调高油缸实现摇臂的升降。摇臂和滚筒之间采用方榫联接。2020/4/254采煤机电气MG500/1130-WD型交流变频调速电牵引采煤机电气控制部分,是该采煤机的一个主要组成部分。该部分结构上由三个独立的电控箱共同组成,系统上采用了可编程控制器(PLC),直接转矩(DTC)变频调速技术和信号传输技术,来共同控制两台500kW的截割电机、两台55kW的牵引电机、一台20kW的泵电机的运行状态,使采煤机控制和保护性能完善,操作方便、可靠。牵引驱动系统采用了“一拖一”，即两个变频器分别拖动两个牵引电机，提高了采煤机牵引行走可靠性。2020/4/255牵引机构MG500/1130-WD型交流电牵引采煤机牵引机构由左、右牵引部和左、右行走箱组成，位于机身的左右两端，是采煤机行走的动力传动机构。左、右两个牵引部内各有一台用于采煤机牵引的55kW交流电机，其动力通过二级直齿轮传动和二级行星齿轮传动减速传至驱动轮，驱动轮驱动齿轨轮，使采煤机沿工作面移动。左右两个牵引部内部传动元、组件完全相同。左右行走箱内部传动元、组件完全相同，可互换。2020/4/256辅助装置•机身联接•采煤机机身联接主要由平滑靴及其支撑架、液压拉杠、高强度螺栓、高强度螺母、调高油缸、铰接摇臂的左右联接架以及各部位联接零件等组成。•冷却喷雾系统•来自泵站320l/min的高压水由软管经拖缆装置进入安装在左牵引部正面的自清洗过滤装置，由自清洗过滤装置经过滤后的高压水进入安装在左牵引部煤壁侧的水分配阀,由水分配阀分出六路水，其中两路分别进入左、右摇臂进行滚筒内喷雾及左右摇臂的水冷却系统后进入外喷雾。第三路水进入左牵引电机和泵电机（并联）冷却，出来后进入流量传感器(流量开关)，从流量传感器(流量开关)出来再进入左截割电机冷却，然后泄出。第四路水进入变压器箱和右牵引电机（并联）冷却，出来后进入流量传感器(流量开关)，从流量传感器(流量开关)出来后进入右截割电机冷却，然后泄出。第五路水进入泵箱冷却器，出来后泄出。第六路水进入变频器箱冷却（两个变频器水道串联），出来后进入流量传感器(流量开关)，然后泄出拖缆装置拖缆装置用一组螺栓固定在采煤机中部联接框架和右牵引部的老塘侧。采煤机的主电缆和水管从顺槽进入工作面。从工作面端头到工作面中点的这一段电缆和水管固定铺设在输送机电缆槽内，从工作面中点到采煤机之间的电缆和水管则需要随采煤机往返移动。为避免电缆和水管在拖缆过程中受拉受挤，将它装在一条电缆夹板链中。该机主电缆为一根95平方隔爆橡胶电缆，进水管通径为32K1标准。。2020/4/258电控组成及工作原理截割电机电控箱牵引电机泵电机工作原理2020/4/259电动机•电动机:截割电机牵引电机调高泵电机•型号YBC—400G3YBC-55BYBCB-20G•500kW•功率500kW55kW20kW•电压3300V380V3300V•转速1470r/min0-2440r/min1470r/min•冷却水量30L/min20L/min10L/min•冷却水压1.5Mpa1.5Mpa1.5Mpa2020/4/2510电控箱•开关箱,此箱主要为整个采煤机提供～3300V电源,•变频器箱,此箱主要用于采煤机的控制,可以控制采煤机的左、右行走速度,左、右滚筒的升降，左、右截割电机的分别启动和停止。•变压器箱,其中的变压器将～3300V电压变为～400V电压,为变频器提供了电源。2020/4/2511开关箱•①型式：开关箱为隔爆兼本安型“Exd[ib]I”•②功能：高压开关箱位于联接框架的左端,可以在老塘侧方便地推入和抽出。它是一个隔爆兼本安型设备,由2个接线腔和一个隔爆腔组成，接线腔主要供电缆引入引出接线用，隔爆腔供安装电气元部件用。隔爆腔内安装有1台C79/8隔离开关，1台控制变压器(～3300V/150V.110V)。一台本安电源(～110/+12V，1.5A)模块,一台非本安电源(～85V-～265V/24V，5A)模块，2个GAA-014-A7-04-P2电流变送器,2个3.15A/3300V的高压保险和2个6A/500V的低压保险，两台CHV30/42交流接触器。其作用是将3300V电源引入采煤机并将电源进行分配,此箱正面盖板上装有一个隔离开关手把，隔离开关具有超前断电功能。盖板上有采煤机铭牌，高压开关箱铭牌，开盖警告牌。接线腔分为2个，1个为主进线接线腔,位于开关箱前面的左下部,接线腔与隔爆腔隔板上有3只3300V/300A高压接线柱为采煤机进线电源,一组12芯过线组。另外还有2个接地线压板。开关箱的后部还有一个接线腔，此腔与隔爆腔隔板上有12只3300V/300A接线柱，和两个接地线压板和1个21芯过线组和2个12芯过线组。用于向其它箱体及电机供电。2020/4/2512变频器箱•①型式：变频器箱为隔爆兼本安型“Exd[ib]I”•②功能：变频器箱位于联接框架的右端,由一个隔爆腔和一个接线腔组成,隔爆腔在前,接线腔在后,隔爆腔底面有冷却水槽。腔内装有六个快速熔断器,两台变频器,一套可编程序控制器(PLC)装置,一台10吋中文显示器,以及其它辅助控制组件。箱体的正面有两个大盖板,左边的盖板上有十六个操作按钮,右边的盖板上有两个显示窗。接线腔与隔爆腔隔墙上有九个1140/200A接线柱和三个21芯小过线组,接线柱用于电源的分配,小过线组作为控制线用,其中2个为隔爆过线组,一个为本安过线组,接线腔内还有接线端子若干,以及用于进出线的喇叭口,共21个。此腔完成采煤机电气系统的主要功能,电气控制系统为一拖一方式。即用一个变压器给2台交流变频器供电,由两台变频器分别驱动2台交流牵引电机,从变压器次边出来的～400V/50Hz供电电源经送电接触器，六个快速熔断器分两路进入变频器,通过变频器整流、逆变输出频率、电压可变的交流电压作为牵引电机的供电电源。2020/4/2513变压器箱•①变压器箱为隔爆型“ExdI”•②功能：变压器箱由前面的一个隔爆腔和后面的一个接线腔组成。隔爆腔顶面有一个大盖板,底面和两侧面有冷却水槽,变压器安装在隔爆腔内。隔爆腔和接线腔隔墙上有3个3300V/300A、3个1140V/200A接线柱和1个12芯过线组。接线腔内有接线端子若干和两个接地压板和三个进出喇叭口。变压器将～3300V电源引入,并变成～400V为两个变频器提供电源。2020/4/2514变频器•变频器选用ABB公司的直接转矩控制(DTC)变频器ACS800系列,变频器可在零速时产生150％Me转矩,且无速度传感器,其转矩环是内环,速度环是外环,系统通过自动识别建立电机模型,可以得到准确的转子速度信号作为速度环的反信号,所以不需要速度编码器仍可以对电机进行精确的速度控制。变频器为水冷结构,其整流模块与逆变模块均安装在专用的散热铝板上,铝板与腔体底面水冷壁紧密接触(中间由导热脂传递热量)。正常使用时,变频器产生的热量由水冷壁带走。2020/4/2515可编程序控制器(PLC)•PLC是采煤机电气系统的控制中心。选用三菱FX2N系列具有高可靠性、抗干扰能力强的特点,且采用导轨式安装,非常方便。其平均无故障时间大大超过了IEC规定的10万小时,甚至有些PLC的可靠性已达到300000～500000MTBF。并且采用模块式硬件结构,组合和扩展都很方便,又用程序(软连接)代替硬连接,安装工作量少。在实际使用过程中,增加或减少功能比传统继电器电气控制方案更简单易行。在PLC正常时,变频器的速度给定,牵引方向,加减速、水流量保护,2台截割电机的温度监测、电流采样、截割电机的恒功率保护,采煤机零位抱闸、启动预报警、2台截割电机的分别启动和停止、瓦斯断电、绝缘监测、牵引变压器温度监测及采煤机的动作执行等均通过PLC来达到完美的控制性能。2020/4/2516显示•显示器有两处：一处为10吋彩色显示，通过与PLC和变频器通讯，实时显示系统的各种工作参数、工作状态和各种信息。另一处为两个变频器的显示窗。显示变频器的工作参数、状态及信息。2020/4/2517采煤机启动回路按下启动按钮，从前级开关的启动线经过采煤机的隔离触头到截割电机热传感器常闭触头，油泵电机热传感器常闭触头，启动按钮，到本机停止按钮，到二极管半波整流变成本安型直流电接地。采煤机地线与前级起动器地线相通，构成开关回路，开关启动。采煤机启动，PLC得电输出自保触电闭合，开关自保，采煤机正常运行。下一页2020/4/2518闭锁刮板运输机•采煤机控制面板急停按钮（停止按钮）通过电缆控制线窜在刮板运输机开关停止按钮前，急停按钮按下，开关不能启动，运输机不能开动。反之，则启动。下一页2020/4/2519主回路•主回路一般由隔离开关，真空接触器，牵引变压器，变频器，左右截割电机，左右牵引电机，泵电机等组成。下一页2020/4/2520低压控制回路•低压控制回路一般包括PLC，本安电源，电磁阀，左右端头站，遥控器，瓦斯断电仪等。下一页2020/4/2521采煤机内部电路•从隔离开关引出电源经熔断器到控制变压器变压，输出150V经熔断器供PLC电源。输出110V经熔断器供真空接触器（截割电机，牵引变频器）电源。•110V经本安电源变稳压12V供本安电路。•110V经整流模块变24V供电磁阀，电流变换器，温度模块，瓦斯模块电源。下一页2020/4/2522PLC控制电路•L,N接150V电源。PLC内部检测正常8EYR输出点闭合（COM,Y0Y10）启动报警（COM,Y4Y5)输出点闭合,报警3次采煤机自保，得电。•X15左截启X16停Y2通断，X17右截启X20停Y6通断控制截割电机接触器动作。•X22牵引送电X23牵引断电Y3Y7通断控制变频器接触器动作。•X0，X1，X10左，右，停，牵引。COM5Y24,25,26,27,22.21控制变频器启动，停止，加减速。采煤机走动。•X13总停X21故障复位X24,25主从变频器故障。•FX2N-485BD与变频器通讯。FX2N-8AD模拟量输入模块将8路模拟量输入（电压量或电流量输入）转化成数字值，并且把它们送入到PLC主单元。•此模块的供电电源由PLC主机单元提供。•在采煤机电控系统中，此模块主要将左、右截割电机，左、右牵引电机（或包括由左、右截割电机温度模块、牵引变压器温度模块转化而来的三路电流信号）所采样的电流信号转化为数字量，送入PLC主机单元，用以执行电气保护及中文屏数据显示。下一页2020/4/2523变频器原理•变频器的基本原理•下图是一个变频器的主电路原理图，EMC滤波器和LCL滤波器是可供选择的组成部分，ABB变频器在不作特殊要求的情况下，进线侧部分为一个电抗器。进线侧整流部分把380V、50Hz三相交流电整流为直流电，电容器组一般为四个，作为电能储存器，可以稳定直流母线中间回路电压，IGBT逆变器把直流电压转换为变频变压的交流电压，控制电机的运行速度和方向。下一页2020/4/2524变频器原理图2020/4/2525常见故障处理•先导回路及机组不能自保•机组操作故障•瓦斯断电仪及电机•摇臂升降系统•机组不牵引•显示及端头站遥控器2020/4/2526启动先导回路及不自保•按下启动按钮，机组不动作。–检查顺槽开关（是否正常），不正常开关问题，修理开关。正常检查机组盖板起停按钮是否灵活位置是否正确，如正常就停电打开盖板检查按钮及接线。用万用表检测电机温度保护接点，电缆芯线，隔离开关接点，二极管是否击穿或