掘进机电气系统说明书上海创力160综述.docx

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掘进机电气系统说明书上海创力160综述

KXJ1-246/1140（660）E・4

矿用隔爆兼本质安全型组合开关箱

使用说明书

上海创力矿山设备有限公司

ShanghaiChuangliMiningEquipmentCo•丄td.

2008年6月

1．概述

1.1产品特点：

KXJ4-246/1140（660）E-4矿用隔爆兼本质安全型开关箱（以下简称开关

箱）、CX4-4/12矿用本质安全型操作箱（以下简称操作箱）、BAL1-36/127/150

矿用隔爆型电铃、BZA1-10/24-1ZS矿用隔爆型压扣控制按钮、DGY35/24B隔爆照明灯、YBUD-160/80-4/8掘进机用隔爆型三相异步电动机（截割电机）、DYB-75A泵站用隔爆型三相异步电动机（油泵电机）、BYD11-160-8050隔爆型电滚筒（二

运电机）、GJC4氐浓度甲烷传感器组成S160A型掘进机电气系统。

是整机的主要组成部分，与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。

KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱是S160A掘进机电气系统的核心。

控制系统将控制和保护功能模块化（主控制器）、有故障记忆功能、有应急遥控功能（遥控器）、操作箱液晶屏与开关箱显示仪表同步显示、开关箱与操作箱之间的通讯采用232串口通讯技术，仅用两芯通讯电缆便可实现，通讯电缆采用快速插头连接方式。

整个电气系统具有设计理念新、保护功能全、显示功能强大、内部元件配置高、结构紧凑、安装方便、可靠性高等特点。

1.2主要用途及适用范围：

1.2.1主要用途:

本开关箱主要用于控制S160A掘进机的截割电机、油泵电机、二运电机的起动、停止，所控制电机工作电压AC1140V/660V;对掘进机的电铃、照明灯、总急停、截割急停按钮及瓦斯断电仪提供控制信号，具有氐压漏电保护功能；以可编程控制器PLC为核心，对油泵、截割、二运3个电机的过压、欠压、短路、超温、过载、过流、三相不平衡、电机绝缘进行监控和保护，同时显示各电机运行状态、工作电压、截割电机负荷和各种故障信息。

1.2.2适用范围:

1.2.2.1本产品适用于煤矿等具有爆炸性气体的危险场合。

1.2.2.2本产品可使用在具有煤尘和潮湿的恶劣环境中。

KXJ4-246/1140（660）E矿用隔爆兼本质安全型开关箱防爆型式：

矿用隔爆

兼本质安全型。

防爆标志：

Exd[ib]I。

本安元件：

本安电源及配接设备GJC4氐浓度甲烷传感器

本安电源参数：

U0：

DC12.7V|0：

350mA0:

4.7卩FL0：

0

本安元件:

本安电源及配接设备CX4-4/12本质安全型操作箱

本安电源参数：

U0:

DC12VI0:

1AC0:

5.7卩FL0:

0.4卩H

执行标准：

MT/T661-1997《煤矿井下用电器设备通用技术条件》

MT/T682-1997《悬臂式掘进机电控设备系列与参数》

Q/JC-04-2005《KXJ4-□/□E矿用隔爆兼本质安全型开关箱》

1.3使用环境条件：

a.运行环境温度为—5°C〜+40°C；

b.海拔不超过2000m;

c.周围空气相对湿度不大于90%（+25C）;

d.在无破坏绝缘的气体或蒸气的环境中；

e.能防止滴水的地方；

f.有显著振动与冲击的地方；

g.与水平面的安装倾斜度不超过16°；

h.在含有瓦斯等爆炸性混合物的矿井中；

i.污染等级3级。

1.4型号的组成及其含义

KX

开关箱

2、结构特征：

开关箱是按照GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部分通用要求》、GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备第2部分隔爆型

“d”》和GB3836.4-2000《爆炸性气体环境用电气设备第4部分本质安全型“i”》的标准，属隔爆兼本质安全型电气设备。

其隔爆壳体是用钢板焊制的两个通过接线端子相互连接的独立腔体。

开关箱位于掘进机本体的左后方，掘进机的主要电器元件都安装在此开关箱内,开关箱的主腔和接线腔均为隔爆型结构,接线腔和壳体上均设有接地螺栓。

开关箱箱体为长方形，箱门和上盖用螺栓和箱体紧固，箱门只有在电源开关处于停止的位置才允许打开，电器元件均装在主腔内，分别安装在主盘、主控制器盘和变压器安装盘上。

主腔的右侧装有隔离开关、保护隔板，主盘安装在壳体后壁上，为螺栓固定式结构，主电路的电气元器件大部分都安装在该盘板上，主盘板占据了主腔大部分空间，其上装有控制回路断路器QF1〜

QF4、漏电检测元件霍尔传感器HEC1〜HEC2和NL、交流真空接触器KM1〜KM4、电流互感器TA1〜TA9等元件。

主控制器盘上装有由PLC、2个8路模数转换及继电器板等组成的主控制器，采用螺栓加减振垫的方式固定在箱体底板上。

变压器安装盘上有控制变压器和主回路熔断器，也是采用螺栓加减振垫的方式固定在箱体底板上。

开关箱的左门面上有产品铭牌，右门上设置了电源开关、煤安“MA”和防爆标志“Exd[ib]I”。

两扇门均设有“严禁带电开盖”警示牌。

在两门中间安有仪表盘，上有油泵计时表、截割计时表、2个显示仪表。

开关箱与电源、电机、电铃等元件的电气连接是通过电缆、开关箱进线嘴、开关箱接线腔来实现的。

接线腔内装有1组电源接线端子、5组电机接线端子、9个九芯低压端子和3个接地端子。

在其左右后三个壁上共设置了17个进线嘴，右壁上的1个进线嘴可穿入95mm2电缆与电源相连；左壁上的2个进线嘴可穿入35mm2电缆与截割电机、油泵电机接线端子及热敏电阻相连；后壁上的14个进线嘴通过电缆分别与操作箱、二运电机、3个照明灯、2个急停控

制按钮、1个瓦斯传感器及1个电铃相连。

接线腔盖与箱体用螺栓紧固，并设有“严禁带电开盖”警示牌。

接线腔和主腔内电源线端子均设有绝缘保护板和隔板，防止误操作危害人身安全。

开关箱外壳焊有接地螺栓，通过专用接地导线将壳体与机架相连。

KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱的壳体为Q235-A钢外壳。

3、工作原理

电控系统各回路组成及工作原理分述如下（详见KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱电气原理图）：

3.1主回路：

主回路主要是由隔离开关QS真空接触器KM1-KM4阻容吸收电路RC1-RC4以及电流互感器TA1-TA12组成。

隔离开关作为电源开关，当其闭合时主回路各接触器上端得电。

通过控制回路分别闭合真空接触器KM1-KM4油泵、截割低速、截割高速、二运电机便可运转。

各回路利用阻容吸收电路RC1-RC4S收主回路过电压。

电流互感器TA1-TA12检测各回路电流，转换成电压信号送可编程控制器，通过PLC对电机

进行保护，并通过显示窗和液晶屏显示故障原因。

3.2控制电源：

控制电源主要是提供电控系统各等级工作电压。

控制电源主要由电源变压器KB熔断器FU1-FU4断路器QFLQF4整

流单元、本安电源、霍尔传感器HEC1-HEC2接触器KM5-KM8共同组成对220V120V和24V回路漏电检测并断电保护，通过按复位按钮可以重新供电。

电源变压器为1140V和660V通用。

注意：

本机型适用AC1140或660V。

3.3控制回路：

3.3.1控制回路的组成:

控制回路是以可编程控制器（简称PLC为核心，通过RS485通讯接受CX4-4/12操作箱的控制信号，通过内部程序运算控制继电器输出，实现各电机的启动和停止。

同时PLC接受电流互感器的信号、瓦斯传感器信号、漏电检测信号、KM1-KM反馈信号、电机温度保护信号，通过程序实现整个电控系统的保护功能。

SB1-SB3为紧急停止按钮，SB3装在操作箱上，和设在整机油箱前侧的紧急停止按钮SB1—样为总急停按钮,拔出总急停KA2KA3吸合，KM5断电，切断220V供电，各电机将不能启动。

截割紧急停止按钮SB2设在整机左侧，司机席前部，拔出SB2并自锁，截割电机将不能启动。

3.3.2控制回路的工作原理:

系统送电后，液晶屏显示“上海创力矿山设备有限公司”信息，同时开关箱视窗内的指示灯齐亮并闪烁，检查指示灯有无损坏，稍后熄灭，同时PLC控制漏电闭锁继电器KA11、漏电闭锁接触器KM7吸合，进行各回路漏电检测，如系统正常则按顺序进行以下操作。

3.3.2.1信号

油泵启动前应给信号，按下开机键，PLC输出点D01.A6控制警铃继电器KA10闭合，KA10.1吸合,电铃鸣响，5秒后电铃停止鸣响，此时松开按键，液晶屏画面自动切换至电机启动画面，此时才允许启动油泵电机。

油泵未启动再次按开机键，液晶屏画面又返回至前级画面。

3.3.2.2油泵启动、停止:

进入电机启动画面后，液晶屏仅显示油泵电机的状态信息“油泵停止”。

瞬

时按油泵按键，PLC输出点D01.B7无输出，断开漏电闭锁检测KM7,3s后D01.A2控制的继电器KA6吸合，其常开点KA6.1闭合,接触器KM1吸合，其常开触点KM1.3闭合，接通油泵计时表T1,油泵电机开始计时。

触点KM1.1

闭合，输入至PLC的DI1.B0,PLC检测到此信号认为油泵启动，否则将发出油泵启动失败的故障信息，按复位键复位。

油泵启动后状态信息将变为“油泵运行”，液晶屏右列第一个指示灯（第一为油泵，第二为截割低速，第三为截割高速，第四个为二运）由空心变为实心，同时液晶屏上依次显示“油泵运行”、“截低停止”、“截高停止”、“二运停止”，此时三台电机才允许启动。

再次瞬时按“油泵”按键，主控器发出指令控制接触器KM1断开，KM1.1断开，主控器检测到输入信号DI1.B0断开，认为电机已正常停止，否则PLC认为接触器KM1主触头粘合，发出“油泵粘连”故障信息。

油泵电机正常停止后，液晶屏再次显示油泵启动前的画面信息。

3.3.2.3截割启动、停止:

油泵电机启动后，瞬时按“截低”按键，主控器启动5s的定时，同时输出点DO1.A6控制KA10吸合，电铃鸣响，截割开始启动前预警。

液晶屏上截割状态信息变为“截低预警”。

定时时间到，DO1.A6断开KA10.1，电铃停止，PLC输出DO1.A3控制继电器KA7闭合,其常开点KA7.1闭合,接触器KM2吸合，常开触点KM2.3闭合，接通截割计时表T2,截割开始计时。

常开触点KM2.1闭合，输入至PLC的DI1.B1,PLC检测到此信号认为截割低速已启动，否则发出截低启动失败的故障信息，按复位键复位。

截割启动后状态信息将变为“截低运行”，右列对应的指示灯由空心变为实心，同时截割高速指示显示

“截高互锁”。

再次瞬时按“截低”按键，PLC输出DO1.A3控制继电器KA7断开，控制接触器KM2断开，KM2.1断开，PLC检测到输入信号DI1.B1断开，认为电机已正常停止，否则PLC认为接触器KM2主触头粘合，发出“截低粘连”故障信息。

截割停止后状态信息显示“截低停止”，同时截割高速处指示显示“截高停止”。

按下位于机器左侧的截割急停按钮，截割将不能启动或运行中立即停止，截割状态显示为“按复位键复位”，再次启动截割须按复位键复位。

截割高速同理，只是显示时有一点点差别。

3.3.2.4二运启动、停止:

油泵电机启动后，瞬时按“二运”按键，PLC输出点D01.A5控制KA9吸

合，其常开点KA9.1闭合,接触器KM4吸合，常开触点KM4.1闭合，输入至PLC的DI1.B3，PLC检测到此信号认为二运电机已启动，否则发出二运启动失败的故障信息，按复位键复位。

二运启动后状态信息变为“二运运行”，右列对应的指示灯由空心变为实心。

再次瞬时按“二运”按键，PLC控制接触器KM4断开，KM4.1断开，PLC检测到输入信号DI1.B3断开，认为二运电机已正常停止，否则PLC认为接触器KM4主触头粘合，发出“二运粘连”故障信息。

二运停止后状态信息显示“二运停止”。

3.3.2.5总急停和截割急停:

机器运转过程中，拔出总急停按钮SB1或SB2,输入PLC信号DI1.A0,PLC停止所有的输出,使运行中的各电机立即停止。

并显示总急停的报警信息，再次启动需按复位键。

SB3为截割急停，拔出截割急停按钮，输入PLC信号

DI1.A1,PLC停止截割电机,截割电机将不能启动，截割状态显示“故障连锁”，

需按复位键解锁。

3.3.2.6电气连锁:

主要的电气连锁有：

a.必须发开机信号才能进入启动画面，油泵电机才能启动。

b.只有当油泵电机启动后，截割低速、截割高速、二运电机的状态信息才显示，否则按键“截割低速”、“截割高速”、“二运”将不起作用。

油泵停止，运行中截割低速、截割高速、二运电机将停止。

c.截割高、低速之间有电气联锁。

d.启动截割电机时首先自动启动截割预警，预警结束后截割电机才启动。

e.利用限位开关XK1,确保在无负荷情况下，隔离开关QS停送电。

f.当前级电源先导回路接XF2.6和XF2.7时，开箱门和瓦斯闭锁可停前级电源。

3.3.2.7遥控:

在主控器上增加了一个遥控操作器,当主控器、操作箱出现故障或维修时可以用遥控器做应急处理来控制机器的启动、停止。

注：

遥控器将保护屏蔽了，只能应急处理不能用于正常生产作业。

3.4.保护回路

3.4.1保护回路的电路组成:

保护回路主要是由电流互感器TA1-TA9,电机内温控元件，霍尔传感器

HEC1〜HEC2、交流接触器KM5、KM6共同组成对AC220V、AC120V和

AC24V回路漏电检测并断电保护，通过按复位按钮可以重新供电。

交流接触器

KM7完成主电机回路漏电闭锁和所有电机的A相电流检测的切换。

PLC接受电流互感器、温度继电器、霍尔传感器、漏电闭锁采集的信号通过程序判断各种故障，送液晶屏和显示视窗显示故障信息。

3.4.2保护回路的工作原理（以油泵电机为例）:

首先开机前检查供电电压及各回路绝缘状态。

当出现过电压、欠电压、瓦斯超限、漏电闭锁时，各电机将不能启动，同时显示出故障状态。

油泵电机运转过程中，出现过载、过流、三相不平衡、断相等故障时，

PLC接受电流互感器采集的电流信号通过程序运算，使输出点DO1.A2断开，继电器KA6断电，接触器KM1断开主回路，运行的油泵电机停止。

同时液晶屏和显示窗显示故障状态，当出现过流和断相时，按操作箱复位按钮可以重新启动。

过载保护和漏电闭锁为自动复位，过载三分钟后复位，绝缘恢复到漏电闭锁值的1.5倍时自动复位。

截割低速、截割高速、二运电机的保护原理和油泵电机相同。

3.4.2.1漏电闭锁和低压漏电保护:

当系统送电后，PLC输出D01.B7使继电器KA11闭合，其常开点KA11.1闭合,漏检接触器KM7吸合，对各回路漏电检测，当主电路单相对地绝缘电阻值降到40KQ以下时电机不能启动。

如各回路正常可以启动电机，启动电机前断开漏检继电器，停止漏电检测，然后电机启动。

当电机全部停止后，延时2秒漏

检继电器吸合，检测各回路漏电。

当AC220V、AC120V、AC100V、AC24V低压线路对地绝缘过低至U规定值时保护动作，显示220V漏电或24V漏电（参考值AC220V为5KQ,AC127V为3KQ,AC24V为2KQ）。

在未开机的情况下，进入参数修改画面可以对各电机漏电检测回路和粘连检测回路进行试验，以验证系统的可靠性。

分别按油泵、截割低速、截割高速、二运，对应出现漏电和粘连故障信息，则认为检测系统正常。

3.4.2.2电机温度保护:

当油泵和截割电机绕组温度达到155C时，埋在电机定子绕组中的温度继电器动作，信号送PLC，PLC通过程序控制油泵或截割电机停止运转。

电机冷却后自动复位。

3.4.2.3电机过载保护:

当电机出现过载时，程序采取反时限过载保护。

过载动作后，使电机停

止，3分钟自动复位。

3.4.2.4电机三相不平衡及断相保护:

当电机出现断相及三相不平衡率达到60%时，PLC发出电机断相故障，使电机停止，按复位键复位。

3.4.2.5各电机过流保护:

当各回路电流达到额定电流8-10倍时，PLC在200-400毫秒动作，使电机停止，按复位按钮复位。

3.4.2.6系统过电压、欠电压保护:

当系统电压超过额定电压15％时,起动时低于额定电压75％或长时间低于额定电压85％时，PLC动作,发出电压异常故障信息,使电机停止，电压正常时自动复位。

3.4.2.7瓦斯闭锁保护:

当瓦斯检测仪测得的瓦斯含量达到1.5%时，PLC通过程序控制使各电机停

止工作。

3.4.2.8水流量异常保护:

当水流量检测开关动作时，PLC接收到此信号，发出水流量异常报警信息，使截割电机停止，水流量正常时自动复位。

3.5显示3.5.1操作箱液晶屏显示内容如下：

a.各电机的状态显示

b.所有故障信息显示

c.各电机的电流显示

d.截割电机的负荷显示

e.系统电压显示

f.故障记录查询显示

3.5.2开关箱视窗内设有故障状态及其它显示，具体显示内容如下：

a.系统工作电压显示

b.各电机短路显示

c.各电机过载显示

d.各回路粘连显示

e.220V、24V低压漏电显示

f.各电机断相显示

g.各电机漏电显示

h.瓦斯闭锁显示

i.水流量异常显示

j.总急停显示

k.电压异常显示

m.油泵、截割电机超温显示

n.油泵、截割电机运行时间显示

4.开关箱及关联设备技术特征：

4.1开关箱

4.1.1规格型号：

KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱

4.1.2防爆型式：

矿用隔爆兼本质安全型

4.1.3防爆标志:

Exd[ib

4.1.4额定电压

主回路：

AC1140V

控制回路：

AC220V、AC120V、AC100V、AC24V、DC24V、DC12V

4.1.5额定电流：

183A

4.1.6额定负载功率:

300KW

4.1.7额定频率：

50Hz

4.2.操作箱

4.2.1规格型号：

CX4-4/12矿用本质安全型操作箱

4.2.2防爆型式：

矿用本质安全型

4.2.3防爆标志：

ExibI

4.2.4额定电压:

DC12V

4.2.5额定电流:

0.5A

4.2.6额定功率：

4W

4.2.7供电:

由KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱进行供电。

4.3电机:

（参数见表1）

表1电机参数表

名称

型号

额定

电压（V）

额定

电流（A）

额定功率

（KW）

备注

隔爆型三相异步电动机

YBUD-160/80-4/8

1140/660

108/165

160/80

截割高、

低速

62/95

隔爆型三相异步电动机

DYB-75A

1140/660

46/86

75

油泵电机

隔爆型三相异步电动机

BYD11-160-8050

1140

8.2

11.8

二运电机

4.4.电铃:

4.4.1规格型号:

BAL1-36/127/150矿用隔爆型电铃

4.4.2防爆型式：

矿用隔爆型

443防爆标志：

ExdI

4.4.4额定电压:

AC127V

4.4.5额定电流：

0.35A

4.4.6额定功率：

45W

4.4.7供电：

由KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱进行供电

4.5.总急停、截割急停按钮:

4.5.1规格型号：

BZA1-10/24-1ZS矿用隔爆型压扣控制按钮

4.5.2防爆型式：

矿用隔爆型

4.5.3防爆标志：

ExdI

4.5.4额定电压：

DC24V

4.5.5额定电流：

v0.5A（内部按钮为常开点）

4.5.6额定功率：

10W

4.5.7供电：

由KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱进行供电。

4.6.照明灯:

4.6.1规格型号：

DGY35/24B隔爆照明灯

4.6.2防爆型式：

矿用隔爆型

4.6.3防爆标志：

ExdI

4.6.4额定电压：

AC24V

4.6.5额定电流：

1.5A

4.6.6额定功率：

35W

4.6.7供电：

由KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱进行供电。

4.7.瓦斯断电仪：

4.7.1规格型号:

GJC4低浓度甲烷传感器

4.7.2防爆型式：

矿用本质安全型

4.7.3防爆标志：

ExibI

4.7.4额定电压：

DC12V

4.7.5额定电流：

60mA

4.7.6额定功率：

6W

4.7.7供电：

由KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱进行供电。

5、规格、尺寸与重量

5.1开关箱:

5.1.1外形尺寸：

1852*590*729（mm）

5.1.2容量：

265升

5.1.3净容量：

100升

5.1.4重量:

V950千克

5.2操作箱:

5.2.1外形尺寸:

282*153*47（mm）

5.2.2重量:

2千克

6、安装和调试

6.1注意事项

6.1.1开关箱所有关联设备符合本开关箱控制元件参数要求，用户不得善自更改

开关箱及关联设备的结构与电气参数。

6.1.2使用时应尽可能避开淋水的地方。

6.1.3非专业操作人员不得使用,防止造成误操作,当操作人员离开时,必须将电源开关搬至“断开”位置并把开关搬手取下。

6.1.4检修或需打开门、开盖时必须先停电，并将煤尘打扫干净后方可松开紧固螺

栓。

6.1.5禁止带负荷拉隔离开关停机。

6.1.6必须定期检查各导线的连接是否有松动现象,特别是主回路各接线端。

6.1.7电缆引入装置的密封胶圈、金属垫圈、压板等不得残缺，防爆部位紧固螺栓、内外接地必须接牢。

6.2安装

KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱接入额定的工作电源并与

CX4-4/12矿用本质安全型操作箱、BAL1-36/127/150矿用隔爆型电铃、BZA1-

10/24-1ZS矿用隔爆型压扣控制按钮、DGY35/24B隔爆照明灯、YBUD-200/110-

4/8掘进机用隔爆型三相异步电动机（截割电机）、DYB-90A泵站用隔爆型三相

异步电动机（油泵电机）、BYD11-160-8050隔爆型电滚筒（二运电机）、

GJC4低浓度甲烷传感器通过电缆在电气上进行联接.将各电控设备按图固定在掘进机上•

6.3使用、操作方法。

6.3.1正常使用、操作方法

6.3.1.1向上搬动开关箱右侧电源开关手柄至“接通”位置，此时前后照明灯齐亮。

同时操作箱液晶屏点亮，显示画面1“上海创力矿山设备有限公司”，开关箱视窗内指示灯齐亮，可检查指示灯有无损坏，延时5秒后指示

灯熄灭，同时液晶屏切换至画面2。

画面2正下方为电压检测值，右下方为供电系统电压（660/1140V）选择指示，左上角为参数修改状态显示，当处于参数修改状态时，R/S将闪烁显示。

画面2左下方为“开机”按键，按住“开机”键警铃响，5秒后警铃停，切换至启动画面。

启动画面的初始显示见下图画面3。

观察工作现场，确认不能发生机械和人身事故，方可启动油泵。

上海创力矿山设备有限公司

2006.5.10

画面3