160电控部分讲义.doc

EBZ160-TY型掘进机电气系统说明书煤炭科学研究总院太原分院电气自动化研究所17警告该电气系统为EBZ160-TY型掘进机配套产品，严禁用于其它设备或系统控制中。在使用说明书中我们提出了各部分操作中的安全声明，希望用户能够严格按照说明书进行使用，如由于有违背安全声明和说明书的操作而造成人员或设备的损伤，我方将不负任何责任！目录目录.1第一章 系统的组成及结构.2第一节 系统的组成及分布.2第二节 系统的技术参数分析.3第二章 操作及基本原理.6第一节 操作. 6第二节 基本原理.9第三章 保护与显示.11第一节 保护.11第二节 显示. 12第四章 安装维护与检修. 12第一节 安装维护.13第二节 检修.14 附录：原理图第一章 系统的组成及结构安全声明：1、严禁与掘进机电气系统不相关或者标示不明的设备连入系统。2、本系统不允许用户自行调整结构和布线。3、严格按照安全规程要求，配备专用的馈电开关给掘进机供电，且保证馈电开关漏电、过流、过载等保护的可靠、准确。本章详细地介绍了EBZ160-TY电控系统的组成，即所有电器元件在箱体中的分布，并给出了详细的技术参数，使用户能够很好的使用和维护该电气系统。第一节 系统的组成及分布一、 组成电气系统由前级馈电开关、KXJ250/1140EB型隔爆兼本质安全型掘进机用电控箱、CZD24/8型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱、XEFB-36/150隔爆型蜂鸣器、DGY-60/36型隔爆照明灯、LA810-1型隔爆急停按钮、KDD2000型瓦斯断电仪、XSB-型隔爆显示器以及驱动掘进机各工作机构的防爆电动机和连接电缆组成。电气设备系统祥见附录图1所示，电气设备明细表见表1-1，连接各电气设备的电缆见表1-2。驱动掘进机各工作机构电动机列于表1-3。EBZ160-TY型掘进机电控设备KXJ250/1140EB型隔爆兼本质安全型掘进机用电控箱（以下简称电控箱）、CZD24/8型矿用隔爆型掘进机电控箱用操作箱（以下简称操作箱），符合我国的煤矿安全规程、防爆规程和有关规程、标准的规定，适用于具有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井中，控制EBZ160-TY型掘进机切割电机、油泵电机、备用电机的运转，并对电机及有关线路进行保护。二、结构电控箱隔爆外壳由主腔和接线腔两个独立的隔爆部分组成。主腔面板装有隔离开关操作手把（手把有通、断两个位置）、急停按钮（SB1）、电压表视窗和显示器（TD200）视窗；主腔中门板装有控制器、继电器、显示器、电压表；主腔后壁装有各回路接触器、阻容吸收器、互感器；主腔顶板装有熔断器；右底板装有主变压器、隔离变压器、电压变送器和电源部分的熔断器等；左底板装有保护器（JB）、六个接头座和漏电闭锁和过热保护试验板；主腔和接线腔之间的连接板上装有九星盘和接线端子。主腔门采用螺栓紧固结构，门面板有“断电源后开盖”字样，警示只有在隔离开关操作手把处于断开位置时主腔门才能打开。接线腔位于电控箱体的最左端，接线腔盖采用螺栓紧固，其上正中位置有“断电源后开盖”字样，警示只有在前级电控箱电源处于断开位置时才能打开本电控箱的接线腔。电控箱门与箱体为螺栓紧固，并设有回转铰链。电控箱箱体通过减震器和主机连接。操作箱为矿用隔爆型。操作箱分为二个通过接线端子相互连接的独立腔体，上边为进出线腔，下边为主腔。进出线腔内设有接线端子和内接地端子。主腔门上装有转换开关、控制按钮等。瓦斯断电仪位于操作箱旁边。XSB-型隔爆显示箱，装设在操作台的正前方，内部装设了4行中文显示器。隔爆急停按钮和隔爆型蜂鸣器装设在机体另外一侧油箱的外侧壁板上。 第二节 系统技术参数分析 一、系统部分元器件明细及参数表1-1 电气设备明细表 序号名 称数量型 号生 产 厂1操作箱1CZD24/8太原分院2电控箱1KXJ250/1140EB太原分院3隔爆型蜂鸣器1XEFB-36/150天津煤矿专用设备厂4隔爆急停按钮1LA810-1佳木斯煤机厂5隔爆型照明灯3DGY-60/36沈阳第三防爆灯厂6切割电动机1YBUD-160/160-4/8南阳7油泵电机1YBK280M-4南阳8备用电机1小于15KW选用9隔爆显示箱1XSB-太原分院表1-2 连接电缆表图1中代号型号规格长度连接电气设备1CEFR161.05.5m操作箱2UCPQ370+125+42.5100m前级开关3UCP325+16+42.5油泵电动机4UCP335+16+42.5切割电动机5UP36+16 备用6MYQ4X1.55.5m 显示箱7UZ32.5+12.5(左、右)防爆照明灯8UZ32.5+12.5（尾）防爆照明灯9UZ32.5+12.5蜂鸣器12UZ32.5+12.5防爆急停按钮注：给掘进机供电电缆不能太细，一定要选用70以上。二、电控箱的主要技术参数及特征1、技术参数：1.1 额定电压：V 主回路： AC：1140 电压波动范围：75%110% 控制回路：AC：220、36 DC：24、121.2 额定电流：A 2501.3 额定频率：Hz 501.4 主回路数：3 功率：KW 160 90 15注：a、160KW电机为4/8极双速电机。b、配装备用电机应与电控箱电压和功率相符，并选用防爆电机。表1-3 电动机技术特征表 机构名称电机特征切割电机油泵电机备用电机型 号YBUD160/160-/4/8YBK280M-4选用额定功率（kW）1609015额定电压（V）114011401140额定电流（A）102/13454.7功率因素0.890.89效率（%）93.593.5三、使用条件1 、 海拔不超过2000m（86106KPa）；2 、 周围环境温度-5+40；3 、 周围空气相对湿度不大于96%（+25）4 、 在含有爆炸性气体（甲烷）环境的矿井中；5 、 能承受掘进机的振动且与垂直面的安装倾斜度不超过15；6 、 无破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中；7 、 无长期连续滴水的地方；8 、 污染等级：3级、安装类别：类。第二章 操作及基本原理安全声明：1、严格按照EBZ160-TY型掘进机使用说明书进行操作。2、严禁随意改变按钮的功能和系统控制方式。第一节 操作一、电控箱和操作箱面板结构图2-1和图2-2是电气系统的可操作部分 。图2-1 电控箱面板结构二、操作箱按钮的功能和作用（1）用位于操作箱上的电源控制开关SA1远距离接通、分断向掘进机供电的前级开关。在紧急情况下，电控箱上的急停按钮SB1和操作箱上急停按钮SB2远距离分断前级开关，停止向掘进机供电。（2）切割高、低速选择开关SA2用于在启动切割电机时，通过和切割启动按钮的配合实现高、低速启动。（3）油泵控制按钮SB6、SB7分别控制油泵电机M2接通、分断；用切割控制按钮SB4、SB5分别控制切割电机高、低速的接通、分断；用备用控制按钮SB8、SB9控制备用电机M3的接通、分断。图2-2 操作箱面板图三、操作步骤：1、准备 （1）检查电控箱是否处于可靠的锁紧位置； （2）检查电控箱上控制开关手柄是否均处于“O”位； （3）压下紧急停止按钮SB1，把隔离开关QS的手柄置于“合”的位置，（先观察电压表）然后将紧急停止按钮SB1拔出。 36V照明等回路绝缘正常，照明灯EL1、EL2、EL3亮；瓦斯断电仪开始初始化，需要大约两分钟的时间才能够初始化完毕（按警铃来测试）。2、各机构电动机的控制（1）油泵电动机M2的控制启动： 将油泵启动控制按钮SB6按下，蜂鸣器HA发送35S的预警信号，当油泵电动机M2的保护单元正常，接触器KM3吸合，油泵电动机M2启动并自保。只有油泵电动机M2起动后，才可以操作为切割电动机M1和备用电动机M3。 停止： 将油泵停止控制按钮SB7按下，接触器KM3断电释放，则油泵电动机M2停止运转。 （2）切割电动机M1的控制 启动：油泵电动机M2启动后，将高、低速选择开关打到某一位置（低速/高速），切割启动控制按钮SB4按下，蜂鸣器HA发送810S的预警信号，当切割电动机M1的保护单元正常，接触器（KM1/KM2）吸合，切割电动机M1启动并自保，同时，停止发送音响信号。停止：将切割停止控制按钮SB5按下，接触器（KM1/KM2）断电释放，则切割电动机M1停止运转。 （3）备用电动机M3的控制 启动：将备用启动控制按钮SB8按下，蜂鸣器HA发送35S的预警信号，当备用电动机M3的保护单元正常，接触器KM4吸合，备用电动机M3启动并自保。 停止：将备用电动机停止控制按钮SB9按下，按触器KM4断电释放，则备用电动机M3停止运转。2、其它操作（1）按蜂鸣器HA提供电机预警音响信号。按下电机启动按钮以后，信号延时，同时伴有警铃，直到电机启动；也可由控制按钮SB10控制，任意时刻报警。（2）试验功能键，可以监测综合保护器的好坏。实验完毕后，需要断电复位。（3）瓦斯断电仪的设定有专门的遥控器和说明书。四、操作注意事项1、开机前应检查液压操作手柄，使之处于“O”位。2、操作过程中，电机启动以后，应将按钮放开，否则会有按钮损坏的嫌疑。3、合上隔离开关以后，不要急于操作，应先观察电压表，保证电压不超过1250V，如果电压高时，则将变压器抽头由1140调整为1250V电压上，以保证控制元件的寿命。4、工作时，应先起动油泵电机M2，才能对切割和备用电机进行操作。5、操作过程中，如有突发事件发生，要注意使用急停（本机装设有三个急停，分布于机体两侧）。6、作业中停机时，一定要将隔离开关断电，以免误动作。第二节 工作原理本节详细地介绍了EBZ160-TY掘进机电气系统的原理。该电气系统在原理上可以分为四个部分：主回路部分、电源部分、保护单元、控制单元。一、 控制原理本系统采用PLC集中控制模式，驱动继电器来完成回路接触器的动作。如图2-3所示，控制系统中，可以分两个回路来理解，：继电器回路和接触器回路。继电器回路，受到PLC的控制，在启动和运行中PLC会对电机运行的状态和绝缘状态进项检测，只有在检测正常的情况下，才会将PLC输出节电闭合，这样继电器回路就能够形成完正的回路。继电器回路正常的情况下，接触器回路形成回路，接触器线圈带电，将节点吸合，启动电机。二、 检测、保护原理160掘进机电控系统具备电机的各种保护（过流、过载、缺相、短路、过热），电机的过流、过载、缺相保护是通过电流变送器，将电机回路的大电流信号（0几百A），转换成弱小信号（210V），通过可编程控制器图2-3控制原理图直接检测，时时观察回路电流的变化，通过电流的变化，判断电机的过载、过流、缺相故障，并进行保护。另外、将电机的运行状态（*电机*倍过载）显示给操作者；电机的过热保护，通过热敏电阻的形式在综合保护器里实现。综合保护器，还将在电机启动过程中对电机及其连接电缆进行绝缘水平的监测（在电机启动之前，对电机的连接回路进行绝缘的监测，当绝缘低于规定值（40K）的时候，禁止电机启动，并在显示器中给出故障提示）；另外，综合保护器JB具有对36V回路进行漏电检测、保护功能。三、PLC实现功能分析本系统采用PLC作为主控元件，从而在软件上实现了各机构电机的逻辑控制和保护中断功能。下面给出一模拟指令来说明油泵电机对切割电机的锁定和各电机的自保功能，以帮助用户更好的掌握系统的工作情况。图2-8为模拟指令（并不是实际指令），该指令中，假设Q0.1为油泵电机接触器线圈，Q0.2为切割电机接触器线圈。由图可见，在切割启动指令中串入了油泵接触器的常开节点，也就是表明，只有在Q0.1带电的情况图2-8模拟指令下，它的常开节点才会闭合，即只有油泵电机启动了，才会有切割电机的启动，即实现了锁定功能。自保功能由每个接触器的常开节点来完成，将该常开节点连接到PLC上来实现集中逻辑控制。第三章 保护与显示安全声明：1、严禁在保护机构损坏的情况下对系统进行操作。第一节 保护一、保护项目介绍 1、主回路的短路保护装设熔断器FU1、FU2 、FU3、FU4、FU5、FU6。 2、控制、照明回路的短路保护装设熔断器FU7FU12。 3、各电动机的过流、过载、断相由电流变送器将模拟量信号送到PLC中，通过计算、判断故障情况，并进行保护；绝缘水平的监视及36V控制回路的绝缘水平的监视由JB（综合保护器）来实现。 4、紧急停止按钮SB1与隔离开关QS装设机械闭锁。 5、门闭锁在带电的情况下严禁开门。 6、油泵对切割和备用电机的锁定。 7、电控箱门盖及进出线箱明显处装有“断电源后开盖”警告牌。8、箱体内部加有高压侧护板和带电标志。第二节 显示一、TD200能够显示掘进机的运行状态和故障状态。在启动电机过程中，TD200显示 “电机启动” “电机回路漏电闭锁回路检测正常”“电机运行”然后进入初始化界面“欢迎使用煤科总院太原分院160掘进机”；故障过程中，将会显示故障情况，例如：油泵电机回路有缺相的情况下会显示“油泵电机缺相”。每页只能显示一条信息，如果有多路故障时，将会在显示屏的右下方闪动一个光标，提示另外还有信息显示。二、MD-4L显示器在所有的急停都打开的情况下就会显示系统的电压值，在电机启动以后，会显示启动回路的电流值，在工作过程中，如果电机有过载出现，显示器将会提示过载信息。另外，在故障时，也能和TD200一样，显示故障情况，并能同时显示4条故障信息。三、在地面可以开盖带电时，从继电器本身带有的二极管上可以显示出继电器线圈带电与否（带电为亮）。四、在地面可以开盖带电时，PLC对应的各个输入点和输出点都有一个发光管显示其状态（正常状态为亮，启动/停止按钮除外）。注意：1、保护器的接线严禁乱动，否则威胁设备安全和生命。 2、使用设备时，保护器和电流变送器必须完好。3、保护器本身故障时应及时更换相同产品，严禁用其它产品代替或甩掉保护器。4、严禁对TD200和MD中文显示器进行任何操作。第四章 安装维护与检修安全声明：1、安装过程中，必须处理干净接线腔进线电缆及各主回路电缆主芯线的接地层，且线头无毛刺，防止存在漏电隐患。2、确认电源断开的情况下进行检修，严禁带电源操作。3、检修过程中严禁改变电控箱内部结构。4、严格按照说明书进行系统安装与维护。本章结合第三章讲述的保护与显示详细地讲解了该电气系统的维护与检修，并给出了常见故障及解决办法，希望对用户能起到一定的指导作用。第一节 安装维护一、安装与检查 1、安装前，工作人员必须认真阅读使用说明书。2、安装前，必须仔细检查：如连接件是否松动；电气元件在运输过程中是否遭到损坏，发现问题要及时处理，并应检查是否具有出厂证明，否则不准使用。3、安装前，必须在地面对所有的操作方式进行试运转。4、在井下装卸、搬运过程中避免强烈振动，严禁翻滚，必须轻放。5、为保证电气元件可靠的工作，电控箱必须装设在掘进机的减震器上。6、按说明书所示连接各设备。7、安装后，通电前对电控箱的主要部位再进行一次检查： （1）用手关合接触器几次，检查有无卡住现象； （2）进出电缆、各控制回路接线端子、接触器接线是否牢固和符合要求； （3）凡进线装置中未使用的孔，应当用压盘，钢质压板和橡胶垫圈可靠的密封； （4）箱体上的紧固螺栓和弹簧垫圈是否坚固齐全。各隔爆法兰结合面是否符合要求。 （5）箱体的外观是否完好。（7）检查正常，试运转无异常的情况下，方可按要求进行操作。二、 维护1、定期清除各处的污垢、锈斑，并在各隔爆面及磁路系统接触面涂上薄薄一层防锈油脂。隔爆面如有损伤，须严格按照GB133677防爆电气设备制造检验规程中有关隔爆面修补规定进行。2、日常进行周期性检查，箱提外壳有无损坏，电缆在进出线装置中是否牢靠。3、定期检查各开关手柄、按钮是否灵活、可靠，动静触头是否良好，接触器等电气元件是否正常。4、在触头损坏、污损或接触表面产生熔化的金属微粒时，可以用细锉清理，但不准用金钢砂布打磨。5、出现故障时，可依据显示排除故障，严禁电控箱故障工作。6、新机器下井57天后，应对箱体内各接线进行彻底的检查。7、对电气系统定期检修，10天一个周期。主要工作：打开主腔及接线腔门，检查有无线头松动和螺栓松动现象，如有应及时处理，对各种操作均要试运转，看有无操作异常现象。三、包装及保管1、随同产品装箱时供应如下文件： （1）装箱单； （2）出厂证明书； （3）产品使用说明书。2、产品保管应注意保存在环境温度不大于+35和相对湿度不大于80%，以及不含有破坏金属和绝缘的腐蚀性气体的仓库中。第二节 检修为了更好的应用该系统，现将具体的检修办法叙述如下，希望用户可以借鉴，并提供常见故障检修表（检修方法和检修表仅供参考）。一、检修方法1、根据TD200和MD的显示确定故障状态，作进一步处理（一般为保护起作用造成的停机或不启动）。2、隔离开关和熔断器的故障状态很明显，检修也很方便，可以通过观察电机和电压状态来确定。3、为了检修方便，现提出如下检修参考顺序：如果接触器不吸合，应先检查接触器及驱动继电器线圈回路的接线有无松动或脱落，如无问题则检查驱动接触器和继电器线圈的电源有无问题，如无问题，检查PLC的输入输出情况。如果在地面可以参照如下方式进行检修先在启动过程中观察中门板上相应的继电器的二极管，二极管亮说明故障在接触器上，则检查接触器的电源和节点；如果不亮，可以先观察对应的PLC的输出点，如果输出点亮，可以判断为继电器的故障，则检修继电器的电源和节点；如果PLC输出点不亮，观察相应的输入点，如果各输入点都亮，则可以判断为PLC损坏（较少）；如果对应输入点有不亮的，则根据各输入线的作用进行检修。4、显示器显示电机过载、过流、缺相保护故障时，应检查电流变送器的输出（模拟量模块EM231的输入），在电机停止的时候，电压不应1.95V不应2.1V。5、PLC输入节点测试将该节点拿一根短接线将该节点与公共线M连接，观察该节点对应的灯是否能够亮，如果不能亮，说明该节点损坏，需按前面讲的方式更换PLC，如果能亮，请检查相应的输入信号是否正常。6、保护器JB检测（1）、用试验按钮测试按下试验按钮，系统将会通过试验板，按顺序把过热和漏电闭锁进行检测，