EBH120型掘进机电控系统说明书.doc

EBH120型掘进机电控系统说明书EBH120型掘进机电控系统说明书1 概述 EBH120型掘进机电控设备包括KXB-205/1140(660)E 矿用隔爆型掘进机用电气控制箱以下简称电控箱和CXB-36E矿用隔爆型掘进机用主令操作箱以下简称操作箱在交流1140V/660V，50Hz供电系统中对EBH120型半煤岩巷道掘进机各电动机及后配套转载机电滚筒进行起动停止正反转控制,并对各电动机和控制回路进行必要的保护。电控设备的使用条件: a) 海拔高度不超过2000米； b) 周围介质温度不超过-540； c) 周围空气相对湿度不大于95%(25)； d) 在无强烈颠簸振动和冲击的环境中； e) 在无破坏绝缘及腐蚀金属的气体和蒸汽的环境中 f) 在能防雨雪与滴水的地方； g) 在水平的安装倾斜不超过16的环境中； h) 电控设备的工作制为间断长期工作制；2.结构特征与尺寸重量2.1 电控箱结构特征电控箱有两大腔,左侧是主腔,右侧是接线腔,其外形结构几何尺寸如附图1所示，箱体的右侧面共有大小16个接线喇叭嘴，最大的喇叭嘴是电源进线嘴，八个较大的喇叭嘴是电动机电源输出嘴，七个小喇叭嘴分别是照明灯、警铃、行走制动器及控制线出线嘴。 主腔门为快开门式，腔门由安装于箱体上下两端的悬臂支撑。门与箱体之间用14个扣钉紧扣以实现隔爆结合，调节扣钉可以改变隔爆结合面的间隙（隔爆面由生产厂家在设备出厂前调整好，用户不能自行调整），门与箱体之间有可靠的机械联锁。（1） 只有按下箱体右上方可自锁的紧急停止按钮，才能分合隔离开关，以保证隔离开关不带负荷操作。（2） 隔离开关处于分断位置时才能拧紧闭锁螺杆，打开腔门，以保证腔门打开时，腔内所有元器件（但不包括隔离开关的电源侧）不带电，同时，闭锁螺杆拧出后，由于联锁，使隔离开关不能闭合。箱体的前端面共有三个观察窗口，故障显示窗口、电流表显示窗口和电压表显示窗口，所有这些窗口均有保护遮拦，箱体的左侧安置有隔爆型警铃。箱体的外形尺寸：665MM1900MM700MM，重量：1050kg。2.2 操作箱壳体结构操作箱有两个腔,左边是接线腔(小腔),右边是转换开关装配腔(大腔),面板上有九个转换开关把位，其右上方为电源显示窗口，右侧有一个紧急停止按钮。操作箱的外形尺寸：562MM212MM340MM，重量：84kg。3 技术特性3.1型号含义3.1.1 KXB-205/1140(660)E KX B 205/1140(660) E 掘进机 主回路额定工作电压(V) 总功率(KW) 隔爆型 控制箱 3.1.2 CXB-36ECX B- 36 E 掘进机最高额定工作电压（V）隔爆型操作箱 3.2 电控设备的主要参数：3.2.1 额定电压：主回路1140V/660V； 控制回路220V、36V、24V；3.2.2 额定工作电流（1140V/660V）:132.6A/228A；3.2.3额定工作频率:50HZ；3.2.4电控箱主回路输出分路数:8；3.3 各电动机基本参数EBH120型掘进机共有八台电动机, 主要参数见表1表1 名 称 型 号额 定 电 流 A额定功率Kw额定转速r/Min功率因数cos效率 %起动倍数切割电动机M1YBUS-120132/7612014650.87907油泵电动机M2YBUT-1113/7.41114560.8586.87转载电动机M3YBUT-7.59.8/5.47.514560.8586.87刮板电动机M4、5YBUT-1113/7.41114560.8586.87行走电动机M6、7YBUT-1517/9.81514670.85907内喷雾电动机M8YBUT-1113/7.41114560.8586.87 3.4 可编程控制器组件性能掘进机电控箱可编程控制器组件由PLC和继电器板JDB两部分组成，对电控装置过载、过热、漏电闭锁保护和低压漏电监测等输出信号进行综合处理,并对EBH120掘进机的切割电动机、油泵电机、转载电动机、左右刮板电动机、左右行走电动机进行控制。3.4.1 PLC简介 PLC由两部分组成:即由主机CPU222模块和数字量扩展模块EM223组成。下面就每个模块做以简要说明。3.4.1.1主机CPU222模块:该模块由电源、CPU、编程口及程序存贮器、输入和输出组成。该PLC的工作电源为开关型稳压电源,其输入电压为交流220v，电压波动范围宽115v240v,抗干扰性强。另设有直流24v输出端（L+，地），（注：任何外电源不得接于24v端）。该主机左侧设有三个指示灯ST（CPU）、RUN（运行）和STOP（停止），正常情况RUN指示灯亮，若STOP指示灯亮说明PLC已停止工作，若ST指示灯亮或闪烁说明CPU有问题。1L（0.0,0.1,0.2）和2L(0.3,0.4,0.5)为输出端子,盖板上有相应的状态指示灯。1M（0.00.3）和2M(0.40.7)为输入端子, 盖板上也有相应的状态指示灯。3.4.1.2扩展模块EM223:该模块输入为16点,1M(0.00.7)和2M(0.00.7),1M和2M为其公共点(与M相连)。输出为16点,1L(0.00.3)、2L（0.40.7）、3L（0.00.3）和4L(0.40.7),1L4L为每组输出的公共点。输出输入盖板上都有相应的状态指示灯。3.5 继电器板(JDB)性能 该继电器板是配合PLC使用的,作为中间放大环节,其中BJ1BJ9用于控制各个交流接触器, BJ12BJ15用于220V，36V 漏电监测，BJ11只用于控制行走电机制动闸。该继电器板供电电源为交流24v，经整流滤波稳压后得24v直流电以供各小型直流继电器之用。3.6 PLC输出端口CPU-0.0CPU-0.4共5点,对应控制KA1KA5,用于主回路漏电闭锁检测信号的延时投入。CPU-0.5控制KA6, 用于切割电动机起动预警.3.7保护装置3.7.1阻容过电压吸收保护 由于切割电机采用高寿命、高速分断的真空交流接触器，因而容易产生操作过电压，为了避免过电压对电动机绕组及电缆线的绝缘破坏，采用了阻容过电压吸收装置FV。3.7.2 熔断器保护 各级供电回路（包括各主回路及各级控制回路）均设置熔断器保护，FU1FU4为低压高分断能力熔断器，它们分别承担各主回路的过流保护，FU5FU11为普通螺旋式熔断器，承担各级控制回路的过流保护。3.8 电子保护3.8.1 电子综合保护器MFS 该电子综合保护器配合电流取样单元TA1TA8能实现对主切割电动机及其它电动机和供电线路的过载、过热、短路、断相以及漏电闭锁等综合保护,它配合故障显示元件能给出各种故障显示信号。该电子综合保护器的功能简介如下：3.8.1.1 漏电闭锁保护 漏电闭锁保护在电动机起动前对电动机绕组及部分供电线路进行绝缘检测,保护器端口“A8”为绝缘检测端口，当被检测部分的绝缘电阻值大于规定值时，保护器内部电路使继电器保持吸合状态，MFS的输出常开接点闭合，不影响电动机正常起动。如果绝缘电阻值小于规定值，保护器内部执行继电器失电，MFS的输出节点断开，电动机不能起动，实现了漏电闭锁保护。同时故障显示单元给出漏电故障指示，当绝缘电阻恢复到一定值时，漏电闭锁电路自动解锁。漏电闭锁保护特性见表2。表2电压 动作值恢复值复位方式检测电流延时投入时间1140v40k201.5倍动作值自动I5mAT3S660v22k201.5倍动作值自动I5mAT3S为了防止主电路的操作过电压串入电子保护器MFS，利用PLC强大的逻辑控制能力，在起动信号接通后，先使继电器KA通电，使漏电检测线瞬时断开，延时0.1S0.2S后，再接通主交流接触器，从而避开千伏级电压对MFS的冲击。停机时，通过PLC的控制使串接于漏电检测回路的KA节点延时3S5S后闭合，从而避免主电路操作过电压对MFS的冲击，保证MFS的正常保护工作。3.8.1.2 电动机过热保护 过热保护利用电动机绕组里预埋的正温度系数开关热敏（MZ61-135）作为传感元件,当工作电动机绕组温度升至130-135时,热敏电阻阻值剧增,保护器检测端“A3”获得较高的电压信号,通过电子电路翻转动作使保护输出节点断开,导致交流接触器跳闸,实现电动机的过热保护,同时故障显示单元给出相应的故障指示,此故障状态下的跳闸为第一动作.另外,该保护器还具有自诊断功能,如果热敏电阻的检测回路出现短路故障时,保护器同样动作,导致接触器跳闸,此故障状态的跳闸称为第二动作,该保护特征见表3。表3第一动作值第一恢复值第二动作值第二恢复值恢复方式14k207k201502030020自动3.8.1.3 电动机过载保护 电流取样单元TA通过其端口“1、2、3”（1140V）把各电动机的负荷信号输入到保护器MFS的端口“A5、B4、A2”实现过载保护。当电动机工作电流增大电流取样单元TA输出端口输出信号增大，当电动机工作电流达到额定值的1.3倍以上时，保护器通过内部的运放隔离及单片机处理，比较放大等环节，使执行电路动作，导致接触器KM跳闸，实现对电动机过载保护。同时故障显示单元给出相应的故障指示。保护器动作后，经过一段时间，保护器可以自动恢复（短时强负载消失后 自动恢复）。过载保护情况见表4。表4实际电流/整定电流动作时间起始状态恢复时间恢复方式 1.052h/1.220 min 热态/ 1.51mint3min 热态15str60s自动 68st16s 冷态15str60s 自动3.8.1.4 短路(过流)保护保护器MFS配合电流取样单元TA能实现短路保护，当电动机供电回路出现9倍或9倍以上额定值的短路电流时，TA的“1、2、3”端口给出短路信号，输入到保护器“A5、B4、A2”端口，通过保护器内部的“运放隔离，单片机处理，比较放大”等环节使执行电路动作，导致接触器跳闸，实现短路过载保护，同时故障显示单元给出相应的故障指示。该保护动作具有自锁特性，故障消失后，必须断电才能复位，同时故障消失，该保护特性见表5。表5实际电流/整定电流动作时间起始状态复位方式810200msts400ms冷态断电恢复3.8.1.5 断相(不平衡)保护 当电动机出现断相或严重不平衡运行状态时,电流取样单元TA的断相信号输入到保护器“A5、B4、A2”端口,通过保护器内部的“运放隔离，单片机处理，比较放大”等环节使执行电路动作，导致接触器跳闸，实现断相或不平衡保护，同时故障显示单元给出相应的故障指示。断相保护动作具有自锁特性，故障消失后，必须断电才能恢复，同时故障消失，该保护特性见表6。表6实际电流/整定电流动作时间起始状态恢复方式任意二相第三相1.0 0.9 1.15 0 tp20min 热态 断电恢复3.8.2 绝缘监测保护器FL 该保护器对电路控制系统中36V与220V控制回路（包括掘进机照明回路和行走电动机电磁制动回路）进行绝缘监测，其外围接口电路图见图4。其中36V监测单元与220V监测单元的工作原理相同，当被监测电路出现一定的漏电现象时，FL内执行继电器动作，其输出节点打开，使PLC的输出继电器动作，从而使BJ12BJ15断电打开，切断供电电源，完成了绝缘监测保护。同时故障显示单元给出相应的故障指示。该保护器特性见表7。 表7电压等级 动作值 恢复值 恢复方式 36V 2k+20 1.5倍动作值 自动 220V 5k+20 1.5倍动作值 自动4.工作原理及使用操作电气系统工作原理详见电气原理图部分。该系统采用两级控制，即由安装在操作箱里的控制开关控制电控箱中门板上的PLC，再由PLC结合继电器板（JDB）控制交流接触器，保护元件如电子综合保护器（MFS），低压漏电监测保护器（FL）等输出接点，串接于PLC的输入回路中，对各电机进行控制和保护，以保护掘进机作业安全进行。4.1 开机准备 在开机前应该解锁(拉出)电控箱（SB1）和操作箱（SB2）上的急停按钮,闭合隔离开关,并把操作箱上的“电源”开关（SA8）旋至“通”位,变压器TC1、TC2带电,操作箱观察窗口有电源显示，同时控制箱观察窗内的电压表给出电压指示,如果照明回路和控制的绝缘程度不低于规定值，掘进机的两个照明灯发亮，各电子保护器进入工作状态或预备工作状态，为开机作好准备。4.2 油泵电动机起动 必须首先起动油泵电动机使油路工作,方可起动其它电动机,若油泵电机的其它保护指标均在正常范围内,便可旋转开关SA2至“起动”位置，接通PLC的输入信号，通过PLC内部逻辑控制，接触器KM2得电吸合，油泵电动机M2起动，同时，其它电动机待起动，停机时，可旋转SA2至“停止”位置，同时其它工作电动机也停止工作。4.3 转载电动机起动 油泵电动机起动后，旋转开关SA3至“起动”位置，可起动后配套转载运输机，按钮SB3为吊挂式转载运输机的远停按钮，以满足巷道掘进机作业的需要，停机时，可旋转SA3至“停止”位置。4.4 刮板电动机的起动 只有当转载电动机起动后，方能用开关SA4起动刮板电动机，以避免转载电动机带负荷起动，用开关SA5可以反相启动刮板电动机，这是掘进机作业的需要，这种工作状态下的控制回路没有自维持特点，交流接触器KM4和KM5选用机械联锁可逆接触器，本身自带机械联锁，并在电路中设有电气联锁。4.5 行走电动机起动用控制开关SA6和SA7控制掘进机的前进、后退、左转、右转,电动机M6和M7正反转的不同组合,实现了以上四种运行状态.两个电动机中各设置一电磁制动闸(1YB和2YB)、制动闸与微动开关(SK1.SK2)联动,制动闸具有通电释闸、断电抱闸的特性，在各级线路绝缘度正常时，旋转开关SA6和SA7，接通PLC输入信号通过PLC内部逻辑控制，制动闸1YB和2YB通电释闸，使SK1和SK2闭合，接通PLC内部逻辑控制，接通相应的接触器（KM6KM9）实现掘进机的行走。接触器KM6（KM7），KM8（KM9）选用机械联锁可逆接触器，本身自带机械联锁，并在电路中设有电气联锁。4.6 主切割电动机起动 为了巷道作业安全,起动主切割电动机M1前必须报警8S，双手同时操作开关SA0和SA1，接通PLC的输入端，通过PLC内部计数器，使蜂鸣器通电发出报警信号，延时至8S，HA断电结束报警，接触器KM1得电吸合，主切割电机M1起动，在上述过程中，松开任意一手把，都会使起动过程中断，再要起动切割头，须从头开始操作，停机时，可旋转任一开关至“停止”位置。4.7 故障及工作显示4.7.1 电源及制动显示电控箱内的故障显示板和操作箱的观察窗内均有“电源”显示。当行走电动机处于制动状态时，故障显示板上有红色亮光显示。4.7.2 故障显示装于电控箱观察窗内的故障显示单元GX由译码器、中文液晶显示屏、集成电路等电子元件组成的电路板，该显示单元通过电动机综合保护器、绝缘监视保护器传输来的信号并经过处理后以中文汉显的形式告诉用户各台电动机出现的各种故障，以及各控制回路出现的漏电故障等。4.7.3 电压指示JDZ-1型电压互感器（TV）与观察窗口电压表（PV）配合给出掘进机主供电回路的电压指示。5. 安装及调试5.1 安装 当掘进机主机架已安装好以后，把操作箱安装在掘进机的指定位置，并且扭紧连接螺栓，并按照系统原理图接好电缆。为使电气控制箱可靠地工作，必须使电气控制箱架设在掘进机的减振器上，并且扭紧联接螺栓及联接销。按照原理图接好去各电机、主令箱、照明灯、警铃、制动闸及电源的电缆。5.2 调试 调试之前应检查各接线头是否压紧，接线是否正确，供电电压是否符合要求，然后方可送电调试。首先看故障显示板是否有故障显示，确认无故障后试车，通电看各电机的相序是否正确、刮板电机的正反转是否正确及行走电机的前进、后退、左转、右转是否正确，一切正常后便可整机运行了。6. 故障分析与排除见表8表8故障现象判断排除1. 故障显示板显示短路相间或相对地短路主要检查电缆或电机绕组是否有短路现象。2. 显示板显示过载负荷太大或电压偏低清理负载或检测电压3. 显示板显示断相电缆砸断、电机绕组有相断或接线端头没压好处理好电缆、更换电机或压紧接线端头4. 显示板显示过热堵转冷却不良热敏电阻检测线没有接好或热敏电阻阻值低于150 排除电机过热清理电机散热片接好热敏电阻检测线，不能有断线或没压紧现象；若阻值低于150应急补救方法可外接1K-3K之间电阻5. 显示板显示主回路漏电主回路相对地绝缘阻值低于22k检查电缆是否砸伤、接线头是否虚接地6. 显示板显示220V或36V漏电220V控制回路虚接地阻值低于5K；36V控制回路虚接地阻值低于3K检查电缆是否砸伤、接线头是否虚接地7. PLC工作状态正常情况： CPU指示灯不亮，RUN运行指示灯亮。故障情况： CPU指示灯闪烁说明PLC软件有问题；常亮说明CPU硬件有问题。找厂家维修8. 软故障的排除应根据具体情况来判断故障原因(可参照原理图观察PLC的输入状态及输出状态来判断故障地点.7. 安全保护装置装于操作箱上的紧急停止按钮SB2与装在电控箱上的紧急停止按钮SB1串接使用，工作中按动其中之一按钮即可紧急停机。紧急停止按钮SB1和SB2具机械自锁功能。8. 保养、维护电控设备应进行定期检查和清理，各电气元件触头，接插件联接部分接触良好。电控箱、操作箱维修拆装时，注意保护隔爆面，隔爆面上不得有损伤及锈蚀。在井下装卸、搬运过程中应避免受强烈振动，严禁翻滚，必须轻放。为使电气可靠地工作，必须