电牵引采煤机维修.doc

目 次1 概述12 结构特征与工作原理13 控制器组件系统34 采煤机电机与电缆55 端头操作箱76 采煤机一般故障分析与排除87 采煤机操作注意事项118 调速系统详述12I1 概述本产品采用了目前国际上最为新型的开关磁阻电动机调速技术和PLC技术，依据煤矿井下具体的工矿条件，设计制作了可靠的控制、传输、保护等元部件。该系统是一项机电一体化的高新技术产物。开关磁阻电机调速系统（简称“SRD”），它融新颖的电动机结构开关磁阻电动机（简称“SR”）与现代电力电子技术、电气控制技术为一体，兼有异步电动机变频调速系统和直流电动机调速系统的优点，但又不同于交流变频调速与直流调速。普通电动机是电能磁场感应电流磁场机械能的转化过程，而“SRD”系统是利用磁场和磁场力所具有的特性，直接将磁场力转换成机械能的过程。因此它具有交流变频调速系统及直流调速系统不可比拟的优势。2 结构特征与工作原理2.1 结构特征电控箱分接线腔与控制腔两部分，控制腔内安装有GM2-400型或C79型隔离开关（交流真空接触器）、干式变压器、磁阻电机控制器、控制器组件、A57GSTD大屏幕彩色显示屏、电流互感器、控制变压器、采煤机无线电遥控接收机等。接线腔为采煤机上动力电缆及控制和保护线缆的进出线腔。电控箱设计成隔爆型结构，可在含有爆炸性气体混合物的矿井中使用。电控箱的功能作用等；随采煤机整机一起考核。2.2 主电路部分2.2.1 1140V供电的380/420KW采煤机主电路部分本系统的供电电压为交流1140V，经400A真空磁力起动器，接出一根的主电缆，送至采煤机接线腔。电缆在接线腔内通过一组过墙接线柱“XD0”，将1140V电源引入电控腔接在400A隔离开关“QS”上端。隔离开关下端接三路：第一路接到过墙接线柱“XD1”，供给左截割电机“M1”；第二路接到过墙接线柱“XD3”，供给泵电机“M3”、通过“XD2”供给右截割电机“M2” 及接至控制变压器，供给控制系统。第三路接至65KVA干式电源变压器，供给SRD系统。2.2.2 1140V供电的500/600/700KW采煤机主电路部分本系统的供电电压为交流1140V，经两台300A真空磁力起动器，均接出一根的主电缆，送至采煤机接线腔。两真空磁力起动器之间用电缆连接，接成主从延时起动状态（起到分批起动采煤机电机的功能，降低了采煤机的起动电流，以致大大降低了对电网的影响）。真空磁力起动器1（从）在接线腔内通过一组过墙接线柱“XD1”，将1140V电源引入电控腔接在400A隔离开关“QS1”上端。真空磁力起动器2（主）在接线腔内通过一组过墙接线柱“XD2”，将1140V电源引入电控腔接在400A隔离开关“QS2”上端。“QS1”隔离开关下端接两路：第一路接到过墙接线柱“XD3”，供给左截割电机“M1”；第二路接到过墙接线柱“XD5”，供给泵电机“M3”。“QS2”隔离开关下端接三路：第一路接到过墙接线柱“XD4”，供给右截割电机“M2”；第二路接至100KVA干式电源变压器，供给SRD系统；第三路接至控制变压器，供给控制系统。2.2.3 3300V供电的700KW采煤机主电路部分本系统的供电电压为交流3300V，经一台真空磁力起动器，接出一根主电缆，送至采煤机接线腔。在接线腔内通过一组过墙接线柱“XD0”，将3300V电源引入电控腔接在C79型隔离开关“QS”上端。经“QS”隔离开关后，分三路：第一路接到过墙接线柱“XD1”，供给左截割电机“M1”；第二路接到一号交流真空接触器上端和接过墙接线柱“XD3”，供给泵电机“M3”，此交流真空接触器下端接过墙接线柱“XD2”上的右截割电机“M2”；第三路接至110KVA干式变压器，经3300V/400V变压后，接到二号交流真空接触器上端及控制变压器，下端接通SRD系统。2.2.4 牵引调速系统部分牵引调速系统（“SRD”）由SRD控制器与两台磁阻电动机：M4、M5组成。交流400V电源接入控制器，经整流电路、控制电路、推动电路、开关变换电路，分两路（共四根）电缆接至M4、M5磁阻电动机。磁阻电动机转子位置传感器的信号，经一条专用电缆接至SRD控制器，形成闭环系统。2.3 电气元件明细表2.3.1 1140V供电的380/420KW采煤机的电气元件明细表名称型号或代号供货单位行程开关LX19K无锡盛达机械制造有限公司磁阻电机控制器（SRD）CMLZ380A25/SH-WX1无锡盛达机械制造有限公司控制器组件1MKC01031201无锡盛达机械制造有限公司大屏幕彩色显示屏DA57GSTD无锡盛达机械制造有限公司隔离开关GM2-400浙江煤山矿灯厂电流互感器LM2-1K无锡盛达机械制造有限公司电阻RX23-20-10无锡盛达机械制造有限公司控制变压器774（或775）无锡盛达机械制造有限公司高压保险丝RL5-1A/1140V无锡盛达机械制造有限公司干式变压器65KVA，1140/400V盐城市变压器厂2.3.2 1140V供电500/600/700KW采煤机的电气元件明细表名称型号或代号供货单位行程开关LX19K无锡盛达机械制造有限公司磁阻电机控制器（SRD）CMLZ380A40/SH-WX1无锡盛达机械制造有限公司控制器组件1MCD01030801无锡盛达机械制造有限公司大屏幕彩色显示屏A57GSTD无锡盛达机械制造有限公司隔离开关GM2-400浙江煤山矿灯厂电流互感器LM2-1K无锡盛达机械制造有限公司电阻RX23-20-10无锡盛达机械制造有限公司控制变压器774（或775）无锡盛达机械制造有限公司高压保险丝RL5-1A/1140V无锡盛达机械制造有限公司端头操作箱CXB-24C（A）无锡盛达机械制造有限公司干式变压器100KVA，1140V/400V盐城市变压器厂2.3.3 3300V供电的700KW采煤机的电气元件明细表名称型号或代号供货单位行程开关LX19K无锡盛达机械制造有限公司磁阻电机控制器（SRD）CMLZ380A40/SH-WX1无锡盛达机械制造有限公司控制器组件2MCD01031001无锡盛达机械制造有限公司大屏幕彩色显示屏A57GSTD无锡盛达机械制造有限公司隔离开关C79无锡盛达机械制造有限公司交流真空接触器JCZ9-3.6/D400-4T无锡市蓝虹电子有限公司交流真空接触器CKJ5-160/1140无锡市蓝虹电子有限公司干式变压器110KVA、3300V/400V盐城市变压器厂电流互感器LM2-1K无锡盛达机械制造有限公司电阻RX23-20-30无锡盛达机械制造有限公司控制变压器775无锡盛达机械制造有限公司高压保险丝RL5-3A/660V无锡盛达机械制造有限公司遥控器FYJ-FYF无锡盛达机械制造有限公司端头操作箱CXB-24C无锡盛达机械制造有限公司3 控制器组件系统 图A控制器组件图 图B 控制器组件接线示意图本组件由APS电路板和PLC组成，PLC主要将外部的输入装置如：按键，感应器、开关及脉冲等状态读取后，依据这些输入信号的状态或数值并根据内部储存预先编写的程序，以微处理机执行逻辑、顺序、计时、计数及算术运算，产生相对应的输出信号到输出装置如：继电器的开关、电磁阀及马达驱动器，控制机械或程序的操作，达到机械控制自动化或加工程序的目的。由其外围的装置（个人计算机/程序书写器）编辑/修改程序及监控装置状态，进行现场程序的维护及试机调整。3.1 电源部分由控制变压器副边28V经APS电路中的桥式整流，输出的24V脉动直流，经DVP-16SP电路的接点，提供电磁阀的直流动作电源，该回路额定电流8。控制变压器副边15经APS电路中的桥式整流，经集成稳压输出的电压12。该稳压直流为APS电路的电源，回路额定电流为1.5。控制变压器副边170V经DVP-PS02输出24V直流，作为DVP-14SS、DVP-16SP、DVP-06XA、DVP-04PT及大屏幕彩色显示屏的工作电源。3.2 功率保护部分该功能主要由APS电路、DVP-06XA电路、DVP-14SS电路及电流互感器完成，可同时对两台截割电动机进行功率保护。由三路电流互感器组件提供对应的实时功率检测，接入APS电路后，变换成直流电压模拟信号，输入DVP-06XA电路进行模数转化，再把数字量输入DVP-14SS电路中进行数字量比较。当任何电机功率超过额定功率110%时，超过DVP-14SS电路设定的基准值，则降低由DVP-06XA输出到SRD系统的牵引速度给定电压，使牵引速度降低。同时大屏幕彩色显示屏作相应的实时功率指示。3.3 温度保护部分该功能主要由APS电路、DVP-04PT电路、DVP-14SS及热敏电阻Pt100、热继电器完成，可同时对两台截割电动机、100KVA干式变压器起到温度保护。当任一部件温度达到155保护值而动作时，该保护电路即可动作。并且电路还且备对热保护元件引出回路断线的保护功能，若任一路热保护元件回路断线时，则采煤机不能自保。当该保护电路动作时，即切断采煤机的供电电源。由热敏电阻Pt100提供实时温度模拟检测，输入DVP-04PT电路进行模数转化，再把数字量输入DVP-14SS电路中进行数字量比较。当电机温度达到155时，超过DVP-14SS电路设定的基准值，此时，控制开关电路工作，电子开关接通12V，输入APS电路，使其自保接点打开，切断采煤机的供电电源，采煤机断电停机。由在热保护元件正常状态下启动采煤机时，电子开关不导通，采煤机电源开关的自保回路通畅，采煤机正常工作。同时大屏幕彩色显示屏作相应的实时温度指示。3.4 采煤机零位保护部分该功能主要由DVP-16SP电路完成。当采煤机开始牵引行走时，DVP-16SP电路的开关接点合上，其接点接通采煤机松闸电磁铁电源，使液压“抱闸”松开。当采煤机牵引速度为零时，DVP-16SP电路的开关接点打开，其接点切断松闸电磁铁电源，使采煤机在无牵引时“刹车”，以防止采煤机在倾斜工作面上下滑。3.5 SRD系统的操作给定部分该功能主要由操作按钮、DVP-14SS和DVP-06XA电路完成。采煤机的牵引方向和牵引速度，即SRD系统的启动信号（ST1，ST2），正反转信号（FQ），速度给定电压值（VIN），还有SRD系统的复位信号（RE），都是由此提供的，实现了操作信息的人机转化功能。同时大屏幕彩色显示屏作相应的速度指示。3.6 SRD系统的故障显示部分该功能由整套DVPM-1和显示屏共同完成，SRD系统的故障信号（123、EOB）输出给DVP-16SP电路，经内部程序核对处理，显示屏做相应的中文显示。4 采煤机电机与电缆4.1 1140V供电的380/420KW采煤机电机与电缆4.1.1 采煤机电机截割电机：功率为160kW（180kW）,额定电压1140，额定电流为98（112A），矿用隔爆型鼠笼电机，布置于采煤机的左、右摇臂上，作驱动滚筒割煤用。牵引电机：功率为25 kW,额定电压380，额定电流为45，矿用隔爆型，开关磁阻电动机，布置于采煤机的左、右牵引减速箱内，用于驱动牵引系统。调高电机：功率为7.5 kW,额定电压1140，额定电流为5.3，矿用隔爆型鼠笼电机，布置于采煤机的泵箱内，用于驱动液压泵。4.1.2 电缆本系统所用电缆全部有接线腔引入或引出，具体如下：代号型号用途W0MCP395+125+461140V主电缆W1MCP335+16+46接左截割电机W2MCP335+16+46接右截割电机W3MCP310+16+22.5接泵电机W4MCP316+110+22.5接左开关磁阻电机W5MCP316+110+22.5接右开关磁阻电机W6-W10CEF 21.0(或CEF 31.0)电磁阀电缆Ws1ZRC-KVV71.5接左开关磁阻电机转子位置传感器Ws2ZRC-KVV71.5接右开关磁阻电机转子位置传感器4.2 1140V供电的500/600/700KW采煤机电机与电缆4.2.1 采煤机电机截割电机：功率为300kW（或250kW或200kW）,额定电压1140，额定电流为194（或164A或130A），矿用隔爆型鼠笼电机，布置于采煤机的左、右摇臂上，作驱动滚筒割煤用。牵引电机：功率为40 kW,额定电压380，额定电流为78，矿用隔爆型，开关磁阻电动机，布置于采煤机的左、右牵引减速箱内，用于驱动牵引系统。调高电机：功率为18.5 kW,额定电压1140，额定电流为11.1，矿用隔爆型鼠笼电机，布置于采煤机的泵箱内，用于驱动液压泵。4.2.2 电缆本系统所用电缆全部有接线腔引入或引出，具体如下：代号型号用途W1W2MCP370+116+46 和MCP395+125+46(700KW)MCP350+110+46 和MCP370+116+46(500KW ,600KW)1140V主电缆W3MCP335+16+46 (500KW)MCP350+110+46 (600KW)MCP370+116+46(700KW)接左截割电机W4MCP335+16+46 (500KW)MCP350+110+46 (600KW)MCP370+116+46(700KW)接右截割电机W5MCP316+110+22.5接左开关磁阻电机W6MCP316+110+22.5接右开关磁阻电机W7ZRC-KVV71.5接左开关磁阻电机转子位置传感器W8ZRC-KVV71.5接右开关磁阻电机转子位置传感器W9CRHF 141.0左操作箱进线电缆W10CRHF 141.0右操作箱进线电缆W11/W12/W13/W14/W16CEF 21.0(或CEF 31.0)电磁阀电缆W15MCP310+16+22.5接泵电机4.3 3300V供电的700KW采煤机电机与电缆4.3.1 采煤机电机4.3.1.1 截割电机：功率为300kW（或400kW）,额定电压3300，额定电流为64（或90A），矿用隔爆型鼠笼电机，布置于采煤机的左、右摇臂上，作驱动滚筒割煤用。4.3.1.2 牵引电机：功率为40 kW,额定电压380，额定电流为78，矿用隔爆型，开关磁阻电动机，布置于采煤机的左、右牵引减速箱内，用于驱动牵引系统。4.3.1.3 调高电机：功率为20 kW,额定电压3300，额定电流为4.4，矿用隔爆型鼠笼电机，布置于采煤机的泵箱内，用于驱动液压泵。4.3.2 电缆本系统所用电缆全部有接线腔引入或引出，具体如下：代号型号用途W0MCP-1.9/3.3 350+125+463300V主电缆W1MCP-1.9/3.3 335+116+44 接左截割电机W2MCP-1.9/3.3 335+116+44接右截割电机W3MCP-1.9/3.3 335+116+44接泵电机W4MCP-0.66/1.14 316+110+46 接左开关磁阻电机W5MCP-0.66/1.14 316+110+46接右开关磁阻电机Ws1ZRC-KVV71.5接左开关磁阻电机转子位置传感器Ws2ZRC-KVV71.5接右开关磁阻电机转子位置传感器W11ZRC-KVV71.5左按钮箱进线电缆W12ZRC-KVV71.5右按钮箱进线电缆W7/W8/W9/W10/W6CEF 21.0(或CEF 31.0)电磁阀电缆5 端头操作箱5.1 结构组成5.1.1 操作箱分接线腔与控制腔两部分，控制腔内安装有三只LX19K行程开关。接线腔为采煤机上电源电缆及控制线缆的进出线腔。5.1.2 操作箱设计成隔爆型结构，可在含有爆炸性气体混合物的矿井中使用。控制箱的功能作用等；随采煤机整机一起考核。5.2 基本参数5.2.1 操作箱进线电源为直流24V，额定电流为2A。5.2.2 LX19K行程开关，额定电压为DC220V、额定电流为5A。实际使用电压为DC24V，实际使用电流为1.2A，实际使用为短时工作制，每次工作时间为30秒，每小时不超过10次。5.2.3 LX19K行程开关，额定电压为DC220V，额定控制容量为1100W，实际使用电压为DC24V，实际控制容量为30W。5.2.4 操作箱为I类隔爆型电气产品，防爆标志为ExdI。5.3 标准接线图1140V供电的500/600/700KW采煤机端头操作箱接线图3300V供电的700KW采煤机端头操作箱接线图5.4 操作使用按停止按钮，使采煤机停机；按摇臂升按钮，实现摇臂升的功能；按摇臂降按钮，实现摇臂降的功能。本采煤机共配两个端头按钮箱，分别控制左右两个摇臂。6 采煤机一般故障分析与排除6.1 电控系统故障6.1.1 采煤机不启动原因分析：1.隔离开关未合闸；2.主电缆控制芯线断开；3.采煤机内部控制芯线断开；4.磁力起动器故障；5.截割电机故障；6.启动按钮失灵。排查方法：1.将隔离开关合闸；2.更换电缆或修复控制芯线；3.采煤机内部控制芯线准确连接；4.更换或修复磁力起动器；5.更换或修复电机；6.更换启动按钮。6.1.2 运输机不启动原因分析：1.运停按钮未解锁；2.主电缆控制芯线断开；3.采煤机内部控制芯线断开。排除方法：1.运停按钮解锁；2.更换或修复主电缆；3.正确连接。6.1.3 采煤机启动后不自保原因分析：1.控制器电源电路问题；2.截割电机过热；3.截割电机的热敏电阻PT100损坏；4.温试按钮损坏；5.温度保护电路故障；6.外围线路故障。排除方法：1.前端交流电未输入，检查变压器组件保险丝；控制器电源电路烧毁；2.电机冷却水；3.万用表测量；4. 检查温试按钮及其连线；5. 检测温度保护电路；6. 检查线路。6.1.4 截割电机超载或按下超试按钮，采煤机牵引速度不降原因分析：1. 功率保护电路故障；2.功控电磁阀损坏；3.电流互感器损坏；4.外围线路故障。排除方法：1. 检测功率保护电路；2.检测电磁阀；3.检测电流互感器；4.检查线路。6.1.5 采煤机不能按照操作进行工作（向左、向右、升速、降速）原因分析：1.PLC组件故障；2.按钮及其连线故障；3.PLC至SRD控制系统间连线故障；4.遥控器及其外围连线故障；5.SRD控制系统故障。排除方法：1. 观察PLC指示灯和输入输出点的动作；2.参考SRD控制系统故障分析。6.1.6 遥控器和端头按钮箱不能控制摇臂升降原因分析：1. 遥控发射机或接收机故障；2.升降电磁阀故障；3.电磁阀用24V电源故障；4.端头按钮箱的按钮及接线松动脱落； 5. 外围线路故障。排除方法：1. 检查遥控发射机和接收机；2.检查电磁阀；3.检查控制器24V电源输出；4.检查端头按钮箱按钮及线路；5.检查外围线路。以上电控系统常见故障均根据电控接线图来排查，以换件为主。6.2 牵引系统常见故障6.2.1 控制器缺相（三相供电电源 3相 380V ） 现象：接触器不能吸合，控制器不工作。整流以后直流母线电压过低，跳”EU”。 排查方法：首先检查真空开关前端，3相电源是否正常。如缺相，应排除缺相原因，严禁在缺相状态下反复起动采煤机。缺相起动采煤机有可能造成严重故障。6.2.2 输入电压过高或过低（高於437V或低于 304V）现象： 跳“EU”。排查方法：检查采煤机输入电压值，并调整前端变压器，使输入电压在规定范围内。6.2.3 采煤机进线电压，相间短路或对地短路时，可能产生的瞬间高压，窜到控制器内引起设备严重的损坏。因定期检查采煤机引线的绝缘情况。6.2.4 变压器箱6.2.4.1 变压器结露引起变压器绝缘下降，造成变压器击穿。变压器损坏时产生的高压，造成控制电路元器件的和功率元器件的损坏，这是一个因果关系。在符合结露的物理条件时，结露是不可避免的。可行的办法是在变压器箱内放置干燥剂，并定期更换，确保箱内干燥。由于机械的原因造成变压器绝缘损坏或断路。例如变压器固定螺丝松动脱落，造成变压器在箱内晃动，最终导致变压器损坏。定期检查变压器所有的固定螺丝是否紧固。变压器接线鼻子挨着箱盖太近，运行时振动造成绝缘损坏。注意电感接线时，不要折、弯线鼻子，因为铜质的线鼻子容易折断和断开裂缝，造成打火。在盖变压器盖前要整理接线鼻子和引线各个方向都要有适当的空间余量，避免磨损绝缘，造成短路。为了保证变压器的性能，目前已采用盐城的产品。6.2.4.2 电感电感一侧细线3根进控制电路，另一侧3根粗线进功率电路，他们之间有相序关系，不能接错。该电路处于回馈状态时，如接错会引起整流回馈电路工作不正常，甚至IGBT损坏。更换电感或变压器时一定要相序接对。我公司目前的产品用红、黄、蓝来表示对应关系，老产品如没有此标记，请拆线时注意做标记，6.2.5 隔爆箱6.2.5.1 水冷 要保持水冷系统运行正常，有足够的水压和流量，否则控制器的热量散不出去，铝板温度开关动作，跳过热保护（TI2）。此时按复位按钮后，不能立即起动，要过一会才能重新开车。应定期检查水冷系统工作是否正常，保证水路畅通。控制器散热铝板安装在水冷面上。更换控制器时，一定要注意2个接触面上要擦干净，涂抹导热胶要均匀。导热胶的作用是填充2个接触面之间的凹凸不平，填平即可，不是愈多越好。要使用优质导热胶。我公司在维修台或备台发货时均会带二管导热胶。 温度是影响电牵引系统能否可靠运行的关键因素之一。在日常使用时应引起充分注意。当故障停机与运行时间有关，或停机后，需要过一定时间才能重新开机，都应考虑是否冷却系统出了问题。要求冷却水压力为1.5兆帕以上。6.2.6 PLC当PLC故障时，不能按操作向控制器发出运行指令或速度信号，控制器不能正常运行。 检修PLC6.2.7 操作面板按操作面板上的按钮，牵引系统不响应。PLC上相应的信号灯不亮，说明操作信号没有进PLC。可能粉尘沉积太厚，操作按钮接触不良，或机构失灵应及时报修，此时可用遥控器进行操作。当停车按钮失灵时切忌通过切断前端真空开关来实现停机。按停车按钮或用遥控器停车时，停车过程是受控的，对系统是安全的。如果在采煤机正常牵引过程中，通过切断前端真空开关来停机，将造成控制器的严重损坏。6.2.8 电缆由于采煤机运行时震动剧烈，电缆在隔爆箱穿墙板处极易磨损。在设备静止状态下绝缘没问题，运行时一旦碰壳，就会形成短路，造成控制器的严重损坏。建议设备地面大修时，机上走线按规定型号，全部更换，并进行重新固定，防止磨损。要注意左右两台牵引电机的接线的标号区分开，不要两台的接线相互接错（现场遇到过）。6.2.9 电机除已经介绍的电机常见故障以外，电机还有一些日常维修中的问题要注意，例如电机轴承加油要注意适量。注油过多，电机高速旋转时会将油脂挤入传感器腔，造成传感器板损坏，一般会出现“PAPB”传感器故障。电机和减速机构之间的密封圈的损坏，会造成减速机构的冷却油渗入电机，引起电机损坏或进一步污染传感器腔。6.2.10 抱闸如果控制器启动后，抱闸没有松开，牵引电机堵转，跳过载保护“OL”。检查抱闸是否正常，液压系统是否工作（现场曾经遇到液压油漏光后抱闸失灵），一般可通过采煤机摇臂是否能正常升降来验证。其他出现故障请查阅调速系统详述。7 采煤机操作注意事项1.操作本采煤机的司机及维修人员必须熟悉本机的性能、结构原理，并经过培训合格后，方可上岗工作。2.采煤机工作前必须确认电源是否正常，电压范围应在-20%Ue+15%Ue内，超过该范围应及时予以调整。否则会引起保护停车。在电源缺相的情况下，严禁起动采煤机，否则会造成整流回馈单元的损坏。3.采煤机起动前，必须先通冷却水才能开机（电控箱冷却水流量在40升/分）。采煤机长时间工作关机后，仍需通一段时间冷却水，确保功率元件及电机绕组充分降温。采煤机工作过程中，应经常检查冷却水的流量及畅通情况。4. 在牵引操作前，应检查一下显示器有无异常显示后，确保无异常显示后，才能拉开牵停按钮，起动牵引电机。5.牵引操作必须在采煤机起动后23分钟，电压稳定后才能进行，且必须按以下过程进行操作：首先把牵停按钮解锁，通过各牵引操作按钮来控制牵引方向和牵引速度。正常操作为：先按相应的方向按钮，再按相应的调速按钮。6.关于牵引控制：采煤机操作面板上的操作:采煤机操作面板上有“升速”、“降速”、“向左”、“向右”和“牵停”按钮与控制有关。采煤机上电后，拉开“牵停”按钮，此时牵引系统处于待机状态。若用户需向右方向行走，按“向右”按钮，采煤机以1米/分钟速度向右行进，需加速时可按“升速”和“向右”按钮，需减速时可以按“降速”按钮或“向左”按钮。需注意，当采煤机降速到1米/分钟时，按“向左”按钮，采煤机会反向以1米/分钟速度牵引，继续按“向左”按钮，采煤机会向左加速牵引。反向亦然。遥控操作:遥控发射机上右“牵停”、“向左”、“向右”与“牵停”控制有关。A、遥控“牵停”按钮为自动复位按钮，（采煤机操作面板上的“牵停”为闭锁按钮），用PLC软件实现自锁。上电时为允许牵引状态，按一次“牵停”为牵停状态，再按一次为允许牵引状态。当采煤机处于遥控牵停状态时，“左行”、“右行”以及面板上的“向右”、“向左”、“升速”、“降速”均不起作用，（为防止遥控牵停故障，同时按下面板上的“向左”和“向右”按钮。或者同时按下遥控上“左行”和“右行”按钮，可将遥控牵停解锁为允许牵引状态。）B、当遥控牵停处于允许牵引状态同时操作面板上的牵停处于拉开状态时，若用户想向左牵引，需按“左行”按钮，继续按“左行”按钮加速，按“右行”按钮降速。需注意，当采煤机将到1米/分钟时，继续按“右行”按钮会反向加速牵引，反之亦然。7. 需要指出的是在理想状态下，采煤机牵引速度的设计值是8.2(或10)米/分，但实际运行的牵引速度与坡度的大小和煤层的硬度有关，当坡度大或煤层硬时（矸石）牵引速度必须降低。当工作面坡度超过25度小于35度时上行割煤速度适当降低（以24米/分钟为宜）。建议各煤矿根据具体情况对最高牵引速度予以限定， 在PLC中进行限制就更好了。8.需改变牵引方向时，应首先把牵引速度降下来，按一下牵停按钮后，待采煤机牵引速度为“0”后，拉开还原，再按相应的方向按钮后调速。否则很可能产生过压，损坏牵引系统。9.要停止采煤机时，先按牵停按钮停牵引电机，待采煤机牵引速度为“0”时，再按停止按钮停采煤机，否则很可能产生过压，损坏牵引系统。10.两次开机时间的间隔必须保持在2分钟以上，确保SRD系统中的电容器充分放电，否则会导致不能顺利起动。11.当设备出现故障时，应及时记录故障数据（指示灯、故障代码，以及操作和运行状态等情况）。12.不是紧急情况，不要使用紧急停车按钮停车。13.为方便维修更换，电牵引系统采用了模块化设计。当确认外围设备正常并确认故障的单元后，应对该单元进行整体更换。在井下禁止对单元内的部件进行局部更换。以保证维修的快捷和有效。14.应使用操作面板上的起、停按钮或遥控器来控制采煤机的运行。严禁用真空开关来实现停车。15.采煤机牵引系统出现故障，有可能只能进行单电机牵引。该状态可以做为临时应急状态短时运行。在该状态下进行连续采煤作业有可能引起设备进一步的严重损坏。应及时排查故障。16. 电机、减速机构之间的密封圈要定期检查、并按主机厂规定的型号规格定期予以更换。否则会因漏油造成电机损坏。17. 对有结露的情况，定期更换变压器箱的干燥剂。 18.采煤机大修时，要按出厂要求更换电缆，保证机上电缆绝缘良好。19.交接班时，当班司机应交接清楚煤机的状态及操作注意事项。8 调速系统详述8.1 采煤机组合式开关磁阻电动机的概述采煤机组合式开关磁阻电动机是总结我公司多年在采煤机牵引调速装置的应用经验基础上，开发出的新一代采煤机电牵引系统,具有如下技术特点：每套产品包括一套电控系统、二台技术参数完全相同的12/8极SRD电动机，采用功率同步控制方式，工作时二台电动机输出转矩、功率和电流大致相同。电控系统由四部分组成（整流单元一台、SRD控制单元两台、总线单元一台），每个单元体积小、重量轻，便于更换备件和井下运输，其系统框图如图1、图2所示。每个单元的功能简单明确，可以根据集中显示和各部件显示的信息，很容易判断故障。总线单元实现整流单元、控制单元之间以及对外的电气连接，一般情况下不需要更换，其他三个单元仅由5个螺丝固定，几个航空插头连接，所以非常方便安装和更换（可实现20分钟拆装）。电控系统驱动的SRD电动机具有起动转矩大、起动电流小（150%TN时30%IN）、系统效率高等特点；同时SRD电动机的结构简单坚固，无电刷无整流子，无转子鼠笼，耐振动，耐冲击负载，所以非常适合井下使用。SRD电动机的额定转速和最高转速按照采煤机的要求设计，连续调速范围和工作特性满足整机要求。本产品可根据用户要求选配内置回馈单元（控制器外形及安装尺寸不变，三只电感外置），在采煤机下坡和降速时,通过回馈单元将势能和动能转换成交流电，反馈到交流电网，解决了电气制动问题，节省了电能，真正实现了四象限运行。电控系统外部接口简单明了，易于同采煤机的外围电气系统进行接口，并进行通讯，传输运行或故障状态。电控系统的各单元的电气部件进行防潮、防震设计，适合煤矿井下采煤机使用。采煤机组合式开关磁阻电动机的电气原理框图如图1、图2所示。图1 内置回馈单元的系统框图图2 无回馈单元的系统框图8.2 电动机的基本结构和工作原理8.2.1 电机基本结构电动机为水冷隔爆电动机，其结构示意如图3所示（未画防爆壳体及水冷套等结构）。该电机为开关磁阻电动机（即SRD电动机），外型与普通鼠笼电动机基本一致，但内部的定转子结构与感应电机大不相同，另外为满足控制需要，还在电机后部增加了转子位置传感器。电机定子铁芯由硅钢片迭成后压入定子水冷防爆机壳，构成水冷隔爆电动机。该电动机采用的是128极SRD电动机，其定子和转子都是凸极式结构，定子上有12个齿和12个槽，转子上有8个齿和8个槽。电机定子铁芯每个极上均套着一个集中绕组，转子上没有绕组。定子绕组为多股并绕的软线圈，散嵌在定子槽中。绕组由环氧酚醛玻璃布板槽楔固定在槽中。绕组同铁芯之间有槽绝缘。由于每一槽中有相邻两极(两相)的绕组，因此其间有相绝缘。槽绝缘和相绝缘材料均为F级。 图3 电动机结构示意图图3还表示出定子12个磁级A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4、C4位置安排，其中4个A磁级(4个B、4个C)在圆周上均匀分布，其上的绕组相互连接成一相绕组。整个电动机有A、B、C三相绕组，因此该电动机又称为三相开关磁阻电动机，电机绕组共有六个出线端，为A1、B1、C1、A2、B2、C2，见图4。 图4 电动机绕组示意图 图5 电机位置传感器结构示意图转子位置传感器的结构参见图3和图5，它由传感器齿盘、电机传感器板、传感器定位盘等部件组成，位于电动机后端盖上的传感器腔内。传感器定位盘用螺钉安装在电动机后端盖上，其安装孔为长圆孔，以便进行角度调节和定位。电机传感器板固定在定位盘上，该电路板上安装了3个光电传感元件及其相应电路。电机出线腔安装在传感器腔后部，通过防爆接线柱将电机功率接线和传感器引线引出，以上几个部分构成电机位置传感器的固定部分，该结构可以阻止灰尘进入传感器腔，保护电机传感器板上的光电器件。电机位置传感器的旋转部分为传感器齿盘，装在电动机轴上。该齿盘上均布8个齿，每个齿、槽各占22.5。当光电齿盘随轴转动时，光电齿盘的齿、槽会交替穿过光电传感元件的夹缝中。因为光电传感元件由光源和光感器件两部分组成，分别位于缝隙两边，当缝隙被遮挡时，光源侧发出的红外光线无法使对侧的光感器件接收到光照动作，反之光感器件接收到照射后电平翻转。当光线被遮挡时，传感器元件输出低电平；当光线不被遮挡时，传感元件输出高电平。传感器板通过输出线向SRD控制单元提供电动机的转速、转向和角位移信号，该输出线引到电机出线腔的接线方式为一个圆形接线座，对应接线脚号1、2、3、4、5，分别接到对应SRD控制板的111、112、113、114、115。同时用户在对电机进行更换安装时必须注意使用采煤机厂家指定的密封油封，防止前端的减速器润滑油渗入电机，并进一步进入传感器腔造成光电传感器件损坏和电机绝缘性能的下降，引起严重故障。8.2.2 电机基本工作原理对电动机某相绕组通电，将产生一个使邻近的转子齿与该相定子齿相重合的电磁转矩。顺序 对各相绕组通电(如ABCA)，则可使转子连续转动，改变通电顺序(如ACBA)，则可改变电动机转向。控制绕组电流的大小，可改变电动机的转矩。在定、转子极相接近时对绕组通电，可实现电动运行；相离开时通电，则可实现制动运行。由此，可以看出SRD控制器通过对电机绕组通电顺序、通电位置以及电流大小的控制，可以很容易实现电机的电动运行、制动运行、转换方向等控制，并可根据负载转矩变化自动调整输出转矩，实现转速不变。因为电机的工作状态和定子、转子的相对位置关系极大，所以如果要准确控制电动机的运行，则必需检测电动机转子的转速、转向和瞬时位置，这就是SRD电机需要安装位置传感器的原因。178.3 电控系统的基本结构和工作原理8.3.1 电控系统的外形结构及尺寸（按功率等级可分为两类）图6a 电控系统的外型尺寸及铝板安装孔尺寸（功率等级：25-40kw）说明：本说明书中对于二台控制单元的区分定义，都按照图7所示，左台为单元1，右台为单元2图6b 电控系统的外型尺寸及铝板安装孔尺寸（功率等级：60kw）第26页图7a 整流单元及控制单元的外型尺寸及安装尺寸（25-40kw控制器）图7b 整流单元及控制单元的外型尺寸及安装尺寸（60kw控制器）图8a 电感的外型尺寸及安装尺寸（20-40kw内置回馈功能的系统选用）图8b 电感的外型尺寸及安装尺寸（60kw内置回馈功能的系统选用）8.3.2 电控系统的基本工作原理由图1可知，电控系统包含1个整流单元（可内置回馈单元）、2台SRD控制单元、一台总线单元，因系统的电气原理部分主要集中在整流单元和控制单元，所以本章对整流单元和控制单元部分的电路工作原理进行介绍。8.3.2.1 整流单元的工作原理根据用户的要求，我们设计的整流单元分为两种型式：一种是由普通二极管（整流桥）整流电路和电解电容滤波电路共同构成，如图9所示：整流单元负责将交流输入电压进行整流滤波，产生直流电压，给两台控制单元供电。图9 整流电路图整流电路的工作原理比较简单，但是当采煤机工作在具有坡度的工作面时要求牵引的电控系统具有四象限运行的能力，进而要求整流电路具有内置回馈的功能。当控制单元处于发电运行时，将产生的直流电能，用回馈单元将直流电能逆变为交流电，传送到电网中。另一种是内置回馈单元的整流电路，因为通常使用的二极管整流电路不具备回馈能力，所以具有回馈功能的整流电路需要采用可双向传输能力的开关元件（IGBT）代替二极管组成桥式电路结构。如图10所示：图10 整流回馈电路原理框图为达到回馈功能，该电路采用三组IGBT模块（内含有6只IGBT，T1-T6）代替原二极管整流模块。当电机电动运行时,3组IGBT模块处于关断状态，内部反向并联的二极管可以构成三相整流电路，进行整流供电。当电机制动运行时，3组IGBT模块构成的三相桥式逆变电路可以在直流母线电压超过650V 时，根据交流电源的三相相位，通过IGBT进行相应的通断控制，将直流能量反馈到交流电网，通过回馈控制板可以实现回馈相位同步、回馈功率自适应控制、异常故障保护等功能。回馈控制板在对IGBT模块进行回馈控制过程中，当检测到缺相、过流、短路等故障后自动停机，同时通过EO口发出报警，控制系统可停机提示检查或通过RE口复位。电控系统的整流单元接受交流电源供电（3相380V/50Hz），将其整流成直流电（约520V）后供给2台控制单元;当在采煤机下坡或降速，SRD控制单元可以制动发电，使直流侧电压升高，当超过设定的门槛电压时，可以将通过整流单元的回馈电路将直流电能回馈到交流电网。La、Lb、Lc三只滤波电感在回馈工作时起到限流作用，需要用户接在控制器外部，但用户必须注意相序严格按照要求接线，即L1和L1、L2和L2、L3和L3（参考连线颜色）必须接在同一滤波电感两端，绝对不能接错，否则可能造成回馈电路工作不正常甚至损坏元器件。8.3.2.2 控制单元的原理SRD控制单元的系统框图如图11：图11 SRD控制单元的系统框图2台SRD控制单元接受整流单元中的用户的控制指令信号（启动、速度给定、转向、复位等），并分别控制2台SRD电动机运行。SRD电动机的运行状态（转速、角位移等信号）通过位置传感器反馈给SRD控制单元。2台控制单元还把二台电动机的运行电流信号（对应转矩、功率）传至整流单元中的数字同步给定板。数字同步给定板接受来自采煤机电控系统（PLC）的外部速度指令信号，同时根据2台SRD电动机的运行电流调节2台SRD电动机的转速和输出功率。使2台电动机保持输出功率基本一致。当系统发生各种故障（过载、堵转、过流、过压、欠压、过温度等）时，系统保护停机，并向采煤机的外围电气系统发出故障信号。由图11可以看出，SRD控制单元的工作原理是由控制板对电机的状态进行分析计算，再通过功率电路（如图14所示）实现对电机的驱动。图12 SRD控制单元的功能结构框图SRD控制单元功能框图如图12所示：由控制板、推动板、功率电路组成。控制板由一个单片机及数字、模拟电路组成。控制板的作用是根据外部操作控制要求和电动机的实际运行情况不断调节其输出信号，并通过推动板和功率电路来改变电动机绕组的通电时刻及电流大小，控制 图13 开关相序示意图板的通电相序如图13所示，通过采用单相或两相同时通电的工作方式，实现对电机绕组的通电控制，使之达到规定的运行要求，如转向、转速、电动、制动等工作状态。电动机的运行参数(如转速等)及故障情况通过显示板显示。推动板的作用是接收来自控制板的相输出信号，经过隔离放大，产生IGBT的推动信号；另外，推动板还包括了一个多路输出的开关电源，它输出供控制板使用的+5V和15V控制电源和供多路推动电路使用的隔离电源。SRD控制单元的功率电路如图14所示。三相交流电源经整流单元向SRD控制单元提供直流电源。六个IGBT功率开关TA、TB、TC、TA/、TB/、TC/和续流二极管DA、DB、DC、DA/、DB/、DC/组成半桥式逆变电路，输出与电动机绕组连接，从而实现对电机绕组的通断控制。 图14 SRD控制单元的功率电路示意图SRD控制单元的控制电路必须对电机转子位置信号（同时可作为转速反馈信号）和绕组电流信号进行检测，前面在电动机的基本结构和工作原理中已介绍了电机转子位置信号的检测方法，而绕组电流信号则是通过霍尔式电流传感器实现的，我们将在后边进行介绍。8.4 电控系统的功能部件和元器件的介绍电控系统由四部分组成，即1台整流单元、2台SRD控制单元、1台总线单元，整流单元负责将交流输入电压进行整流滤波，产生直流电压，给2台SRD控制单元供电，同时整流单元可以内置回馈功能，当控制单元处于发电运行时将产生的直流电能回馈到交流电网。控制单元负责对相应的SRD电机进行转速、转矩控制。总线单元负责连接用户、电机、整流单元、SRD控制单元之间的控制或功率接线。因为总线单元主要为接线，相互关系在说明书中介绍比较详细，所以下面我们仅对整流单元、SRD控制单元的工作原理进行介绍。8.4.1 整流单元整流单元由以下部分组成：整流滤波电路部分（可内置回馈单元）、回馈控制板部分（需内置回馈单元时采用）、数字同步给定板部分（TBD）、故障检测板部分。图15 整流单元结构层次示意图 图16整流单元上层分布图整流单元内部结构分为上、中、下三层，如图15所示：整流滤波电路部分主要位于最底层的散热铝板上；回馈控制板位于中层屏蔽钢板；上电板（ASP）、数字同步给定板（TBD）以及故障检测板（AERB）共同安装在最上层的屏蔽钢板上如图16所示。整流单元的面板上仅有一个显示窗口，对应采煤机故障检测板的8个状态指示灯，用户在故障排查时如果打开隔爆柜的盖板可以看到。图17为内置回馈电路的整流单元的电气原理图（按功率等级不同可分为两类），无回馈功能的整流单元是在此基础上将IGBT换为整流桥，取消回馈控制板（REV）、电流检测器（DCU01、DCU02），所以不再将原理图重复给出，而在后面的介绍中说明。下面我们按照详细介绍每个功能部分的工作原理。17a：整流单元的原理图（25-40kw控制器整流单元）图17b：整流单元的原理图（60kw控