佳木斯EBZ00A掘进机电控系统使用说明书.docx
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佳木斯EBZ00A掘进机电控系统使用说明书
S200A型掘进机
电控系统使用说明书
青岛天迅电气有限公司
出版日期:
2006年5月1日
一、概述
S200A掘进机电控设备主要是由矿用隔爆型掘进机开关箱KXJ4-258/1140(660)E(以下简称开关箱)和本安型掘进机电气操作箱CX4-4/12E(以下简称操作箱)两部分组成,和BAL1-36/127-150矿用隔爆电铃;DGY35/24B隔爆型照明灯;BZA1-10/24-1ZS隔爆型压扣急停按钮以及油泵电机、截割电机、截高电机、二运电机等组成了掘进机电气系统。
掘进机电气系统各电机均采用双电压电机,工作电压为1140V。
掘进机电控系统以可编程控制器(以下简称PLC)为核心,对油泵、截割、截高三个电机的过压、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、并具有低压漏电、瓦斯保护、水流异常等功能。
操作箱与开关箱之间通过工业上常用的RS485通讯,稳定性高,仅用两芯信号线便可实现对油泵、截割、截高开停以及显示各电机运行状态、截割电机负荷、工作电压和各种故障信息,大大减少了操作箱与开关箱之间的连线,操作箱电缆采用快速接头连接方式,安装方便,可靠性高。
开关箱视窗内设有发光管能够显示32种故障信息,与液晶屏可以独离工作。
二、电控设备的参数及特征1.主要用途及适用范围:
掘进机电控设备安装在S200A型掘进机上,其隔爆型结构适用于有瓦斯及煤尘爆炸危险的矿井中。
2.使用工作条件;
a)海拔高度不超过2000米;
b)周围环境温度-5℃~+40℃;
c)周围空气相对湿度不大于95%(+25℃);
d)能承受掘进机的振动,与水平安装倾斜度不超过15°;
e)在有沼气爆炸性混合物隧道或矿井中;
f)无破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中;
g)无长期连续滴水的地方;
h)污染等级3级;
3.型号的组成及其含义
开关箱:
4-285/1140(660)E
KXJ
操作箱:
CX4——4/12E
4.安装类别:
Ⅲ类
5、结构特征
(1)开关箱
开关箱是按照GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用防爆电气设备通用要求》和GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用防爆电气设备隔爆型电气设备d》的标准设计,属隔爆型电气设备。
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。
开关箱整体为长方形,箱门和上盖用螺栓和箱体紧固,箱门只有在电压开关处于停止的位置才允许打开,大部分电器元件均装在主腔内,主腔内芯子分为壳芯装配和门芯装配两部分。
主腔的右侧装有隔离开关、保护隔板,壳芯装配有主盘安装板,安装在壳体内,为螺栓固定式结构,主电路的电器元器件基本上都安装在该板上,主盘板占据了主腔大部分空间,其上装有控制变压器、控制回路断路器、交流真空接触器、电流互感器等元件。
门芯装配为前门装配,前门装配是装在左门门体内侧面,设置了整流电源、控制回路接触器、可编程控制器、继电器板等控制元器件,此门可向一侧打开。
右门上设置了电源开关的门板。
两扇门均设有严禁带电开盖警告牌,煤安及防爆标志。
左门上有产品铭牌,右门上设置了电源开关。
显示仪表安装在两门中间仪表盘上,有油泵计时器、截割计时器、故障显示窗。
接线腔通过接线嘴用电缆与电源、电机及其它元器件相连。
接线腔内装有一组三相电源接线端子,五组电机接线端子,八个七芯低压端子和五个接地接线端子。
在其左右后三个壁上设置了十七个接线嘴,右壁上的一个接线嘴可穿入75mm2电缆与电源相连;左壁上的两个接线嘴其一可穿入50mm2电缆与截割电机接线端子及热敏电阻相连,另一个可穿入35mm2电
缆与油泵接线端子相连;后壁上的十四个接线嘴通过电缆分别与操作箱、二运电机、截高电机、三个照明灯、两个压扣按钮、一个瓦斯仪及一个电铃等相连。
接线腔盖与箱体用螺栓紧固,并设有严禁带电开盖警告牌。
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。
(2)操作箱
操作箱为本安型,供电电压DC12V,上半部居中装有一块液晶显示屏,显示各电机的运行状态、截割负荷、工作电压、故障信息,具有故障锁定功能和故障记忆查询功能。
显示屏左侧为急停按钮,按下该按钮所有电机将不能启动。
右侧为复位按钮,当出现故障时须按下此键复位然后才能启动电机,该按键还具有第二功能,可以查询故障记录(升序查询)和修改系统参数。
液晶屏的下方自左边起第一个按键为”开机”键,按下此键发出”开机”信号,同时电铃鸣响,大约延时2秒电铃自停后松开按键进入正常启动画面,同时该键还具有画面翻页功能。
第二至第五分别为油泵、截低、截高、截高开停按键,其操作方式为第一次按下为启动,再次按下为停止。
启动电机时首先启动油泵,待油泵启动正常后其他电机才能启动。
按下截割按键,首先启动预警,预警一定时间(时间长短可修改)后才启动截割电机。
截高按键还具有故障查询(降序查询)的功能。
第六个按键为故障查询登录按键,按下此键进入故障查询画面可以查询系统记忆的最大15个故障信息,该键还具有修改预警时间的第二功能。
操作箱电缆通过一个5芯的快速插头与操作箱相连,安装快速方便.
三.工作原理(参考附图)
电控系统的功能和用途分述如下:
主回路:
主回路主要是由隔离开关QS、真空接触器KM1-KM、4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-KM,4油泵、截割、截高、二运电机便可运转。
各回路利用阻容吸收电路RC1-RC4吸收主回路过电压。
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,通过程序对电机进行保护,并通过显示窗和液晶屏显示故障原因。
(1)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-FU3、断路器QF1-QF4、整流单元、本安电源、漏电检测ELK和接触器KM5、KM6共同组成对220V、120V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:
根据系统工作电压切换熔断器FU1-FU2。
(2)控制回路:
3.1电路的组成
控制回路是可编程控制器(简称PLC)为核心,通过RS485通讯接受操作箱的控制信号,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、瓦斯继电器信号、漏电检测信号、KM1-KM4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,SB1装在操作箱上,和设在整机油箱前侧的紧急停止按钮SB2一样作为总急停,按下总急停主控单元接受信号,在内部进行运算使程序停止运行,同时发出指令使KM5断电,切断220V供电,各电机将不能启动。
截割紧急停止按钮SB3设在整机左侧,司机席前部,按下SB3,截割电机将不能启动。
在PLC接受到瓦斯传感器的动作信号后,首先停止机器,同时发出指令使端子输出信号(43,45)断开,用户根据需要切断前级电源。
3.2工作原理
系统送电后,主控单元首先进行自检,液晶屏显示“青岛天迅电气”信息,同时开关箱视窗内的指示灯齐亮,检查指示灯有无损坏,稍后熄灭,PLC检测真空管是否粘连,若正常控制漏检继电器KM7、KM8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。
3.2.1信号
油泵启动前应给信号,按住”开机”键,主控单元发出指令使警铃响,电铃鸣响两秒后停止鸣响,液晶屏将自动切换至电机启动画面,此时松开按键,只有进入启动画面后才允许启动油泵电机。
油泵未启动再次按“开机”键,液晶屏又返回至前级画面。
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,主控器接到油泵启动指令,进行内部运算,在主控器端子CZ2-21输出220V,控制接触器KM1吸合,其常开触点KM1.3闭合,接通油泵计时表H1,油泵开始计时。
同时常开触点KM1.1闭合,通过主控器端子CZ2-7输入至主控器,主控器检测到此信号后认为油泵启动,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(第一为油泵指示,第二为截低,第三为截高,第四为截高)由空心变为实心,同时液晶屏上依次显示“截低停止”、“截高停止”、“截高停止”,此时这三台电机才允许启动。
再次瞬时按油泵按键,PLC将控制接触器KM1断开,KM1.1断开,PLC检测到输入信号X8断开,认为电机已停止,粘连检测回路投入,此时若检测到真空管下端带电,认为真空管粘连,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。
3.2.3截低启动、停止
在油泵电机启动后,截高电机没启动时,瞬时按截低按键,主控器接到指令,启动内部定时器(定时时间分5秒、10秒、15秒、20秒、25秒可调)工作,同时在主控器端子CZ2-28输出120V,使电铃鸣响,截低开始启动前预警。
液晶屏上截低状态信息变为“截低预警”,截高状态信息变为“截高互锁”。
当定时时间到,控器端子CZ2-28停止输出120V,电铃停止鸣响,同时在主控器端子CZ2-22输出220V,接触器KM2吸合,常开触点KM2.3闭合,接通截割计时表H2,开始截割计时。
常开触点KM2.1闭合,通过CZ2-8输入至主控系统,PLC检测到此信号认为截低已启动,否则发出截低启动失败的故障信息,按复位键复位。
截低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。
再次瞬时按截割按键,主控器接到指令后,使主控器端子CZ2-22停止输出220V,断开接触器KM2,PLC检测到输入信号X9断开,认为电机已正常停止,粘连投入检测,不正常发出“截低粘连”故障信息。
截低停止后状态信息显示“截低停止”,截高状态信息恢复正常状态。
按下位于机器左侧的截割急停按钮,截低将不能启动或运行中立即停止,截低状态行显示“按复位键复位”,想再次启动截割须先按复位键复位。
3.2.4截高启动、停止
在油泵电机启动后,截低电机没启动时,瞬时按截高按键,主控器接到指令,启动内部定时器(定时时间分5秒、10秒、15秒、20秒、25秒可调)工作,同时在主控器端子CZ2-28输出120V,使电铃鸣响,截高开始启动前预警。
液晶屏上截低状态信息变为“截高预警”,截低状态信息变为“截低互锁”。
当定时时间到,控器端子CZ2-28停止输出120V,电铃停止鸣响,同时在主控器端子CZ2-23输出220V,接触器KM3吸合,常开触点KM3.3闭合,接通截割计时表H2,开始截割计时。
常开触点KM3.1闭合,通过CZ2-9输入至主控系统,PLC检测到此信号认为截高已启动,否则发出截高启动失败的故障信息,按复位键复位。
截高启动后状态信息将变为“截高运行”,右列对应的指示灯由空心变为实心。
再次瞬时按截高按键,主控器接到指令后,使主控器端子CZ2-23停止输出220V,断开接触器KM3,PLC检测到输入信号CZ2-9断开,认为电机已正常停止,粘连投入检测,不正常发出“截低粘连”故障信息。
截高停止后状态信息显示“截高停止”,截低状态信息恢复正常状态。
按下位于机器左侧的截割急停按钮,截高将不能启动或运行中立即停止,截低状态行显示“按复位键复位”,想再次启动截割须先按复位键复位。
3.2.5截高启动、停止
在油泵电机启动后,瞬时按截高按键,主控器接到指令,在主控器端子CZ2-24输出220V,接触器KM4吸合,常开触点KM4.1闭合,输入至主控器的CZ2-10,PLC检测到此信号认为截高电机已启动,否则发出截高启动失败的故障信息,按复位键复位。
截高启动后状态信息变为“截高运行”,右列对应的指示灯由空心变为实心。
再次瞬时按截高按键,PLC控制接触器KM3断开,KM3.1断开,PLC检测到输入信号XA断开,认为截高电机已
正常停止,粘连投入检测,不正常发出“截高粘连”故障信息。
截高停止后状态信息显示“截高停止”。
3.2.6总急停
机器运转过程中,按下紧急停止按钮SB1,主控器接到总急停指令后,KM5断电,切断220V供电,同时信号输入至PLC的X0,PLC停止所有的输出,SB2通过软件停止PLC的所有输出,使运行中的各电机立即停止。
按下急停按键弹出急停的报警信息,再次启动需按复位键。
SB3为截割急停,按下截割急停截割电机不能启动,截割状态显示“故障连锁”,需按复位键解锁。
3.2.7电气连锁
主要的电气连锁有:
1:
必须发”开机”信号才能进入启动画面,油泵电机才能启动2:
只有当油泵电机启动后,截割、截高电机的状态信息才显示,否则截割、截高、二运按键将不起作用。
油泵停止,运行中的截割、截高将停止。
3:
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自动启动。
4:
利用限位开关XK2,确保只有在无负荷情况下,隔离开关TQ才可停、送电。
5:
当前级电源先导回路接43和47时,开箱门和瓦斯闭锁可停前级电源。
(3)保护回路
4.1电路的组成
保护回路主要是由电流互感器TA1-TA9,电机内热敏继电器,低压漏电检测,漏电闭锁检测回路等组成。
主控器接受电流互感器、热敏电阻、零序电流互感器、漏电闭锁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。
4.2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、急停信号、门未关紧、水流没开时,各电机将不能启动,同时显示出相应信息状态。
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,主控器接受电流互感器采集的电流信号通过程序运算,使输出点CZ2-21停止输出220V,接触器KM1断开主回路,使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、截高的保护原理和油泵电机相同。
4.2.1漏电闭锁
当系统送电后,PLC首先检测接触器真空管是否粘连,若正常
PLC输出点Y7闭合,主控器内中继KA11吸合,主控器端子CZ2-27输出220V,使漏检继电器KM7、KM8吸合,对各回路漏电检测,当绝缘阻值过低,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。
当电机停止后,粘连回路投入检测,真空管无粘连,延时2秒漏检继电器吸合,检测各回路漏电。
在未”开机”的情况下,进入参数修改画面可以对四台电机漏电检测回路进行漏电试验,以验证系统的可靠性。
分别按油泵、截低、截高、截高,对应出现漏电故障信息,则认为系统正常。
4.2.2电机温度保护
当油泵和截割电机绕组温度达到170度时,热敏继电器断开,信号送送至主控器,PLC通过程序运算判断故障,使对应的油泵或截割电机停止运转。
电机冷却后自动复位。
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。
4.2.4电机三相不平衡及断相保
当电机出现断相或三相不平衡率达到60%时,PLC发出电机断相故障,使电机停止,按复位键复位。
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。
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,启动时低于额定电压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。
4.2.7瓦斯闭锁保护
当瓦检仪检测的瓦斯含量超标时,PLC通过程序判断故障,使串入前级电源控制回路的继电器得电,从而停前级电源。
5.1操作箱通过液晶屏显示,显示内容如下:
(见下图)
5.1.1各电机的状态显示
5.1.2所有故障信息显示
5.1.3各电机的电流显示
5.1.4截割电机的负荷显示
5.1.5系统电压显示
5.1.6故障记录查询显示
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:
5.2.1系统工作电压显示
5.2.2各电机短路显示
5.2.3各电机过载显示
5.2.4各回路粘连显示
5.2.5220V、24V低压漏电显示
5.2.6各电机断相显示
5.2.7各电机漏电显示
5.2.8瓦斯闭锁显示
5.2.9水流量异常显示
5.2.10总急停显示
5.2.11电压异常显示
5.2.12油泵、截割电机超温显示
5.2.13油泵、截割电机运行时间显示
四、技术特性
1.技术参数
1.1额定电压
开关箱:
主回路:
1140V或660V
控制回路:
AC220V、AC120V、AC24V、DC24V、DC12V、DC5V操作箱:
DC12V
1.2额定电流165.8A/287A
1.3额定频率50HZ
1.4输出分路数4路
1.5额定功率258KW
2.主要性能
2.1所有电路设计,AC220V端子介电性能2000V,DC24V端子1000V。
2.2保护程序化,性能稳定,精度高。
2.3漏检继电器隔离电压AC6000V。
五、使用、操作方法向上搬动开关箱右侧电源开关手柄至接通位置,此时,操作箱液晶屏点亮,显示“青岛天迅电气”,同时开关箱视窗内指示灯齐亮,前后照明灯齐亮。
检查各指示灯和机器周围,如果没有异常情况,即可按如下顺序进行”开机”操作。
按住”开机”按键,发出”开机”信号,警铃鸣响,2秒后自停,松开按键,自动切换至电机启动画面。
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。
瞬时按油泵按键,油泵即可运转(在试车时应注意油泵电机运转方向,若反转应重新接线)瞬时按截高按键,截高即可运转。
瞬时按截割按键,首先截割预警自动启动,预警信号发出5秒钟后,截割电机启动运行。
瞬时按二运按键,二运即可运行。
停机时再次瞬时按对应的按键,即可停止各台电机。
操作顺序原则上和”开机”顺序相反,也可根据实际情况进行。
尽量避免利用急停按钮停整机,也不允许利用停油泵电机的方法,停其它电机。
停机后,切断电源,取下电源开关手柄。
能够对32中故障分别进行屏蔽
七、注意事项当需打开门或盖时必须先停电,并将煤尘打扫干净后方可松开紧固螺栓。
检修时必须停电。
各电器元件之间的电缆不能拉的过紧,特别注意的是电源电缆不能压在履带下。
禁止带负荷拉隔离开关停机。
必须定期检查各导线的连接部位是否有松动现象。
各防爆部位紧固螺栓必须确实紧固。
各电缆引入装置的密封圈、金属垫圈、压板等不得残缺,内外接地必须接牢。
司机”开机”前应打开冷却水。
应尽量避免频繁启动各电机。
10.截割电机应空载启动,在切割时注意不要闷车,如闷车时应马上停机。
11.通过液晶屏改变系统电压时,要切换熔断器,同时改变各电机接线方式。
八、安全保护装置及事故处理
总急停:
一个位于机器右侧压扣按钮,压下停总机。
压下顺时针旋转可以自锁,机器不能启动。
另一个位于操作箱上,按此按钮停总机,再次”开机”须按复位键。
截割急停:
位于机器左侧,压下顺时针旋转可以自锁,截割不能
启动。
隔离开关:
拉下到分断位置,停整个机器电源。
瓦斯闭锁:
瓦斯动作时停整个机器电源(分断前一级电源)。
事故处理:
当发生事故时,分断前一级电源。
九、遥控安全操作说明1.本机配有遥控操作系统,遥控操作与操作箱操作相互连锁,用操作箱遥控不起作用,用遥控操作箱不起作用。
2.遥控仅限于检修,不能用于生产操作。
3.遥控不能离开司机驾驶席操作。
4.开机前确认设备及人身处于安全的情况下方能进行遥控操作。
5.遥控开机顺序
开机前先进行例行的巡视和开机前的检查,确认安全的情况下按“油启”按键,此时油泵启动。
按“油停”按键,油泵停止。
油泵启动后才能进行警铃、截低、截高、二运的操作。
油泵启动后按住“警铃”按键,警铃响,松开按键,警铃停。
按“截割”按键,截割启动,再次按“截割”按键,截割停。
按“截高”按键,截高启动,再次按“截高”按键,截高停。
按“二运”按键,二运启动,再次按“二运”按键,二运停。
十、故障的排除及维护
表1常见故障及分析如下表,供参考:
现象
可能原因
处理
送电后液晶屏不亮,视窗指示灯不亮
1、供电电源没电
检查电源
2、变压器保险丝熔
断
检查熔丝FU1或FU2
3、断路器QF4跳闸
检查QF4及其供电回路是否短路
4、变压器KB损坏
检查变压器
液晶屏显示
“正在通讯,,”
1、通讯电缆断线
检查电缆
2、屏蔽线与外壳接
触不良
检查屏蔽线
液晶屏显示正常,但按键无响应(正常鸣响)
1、操作箱坏
更换操作箱遥控应
急操作
照明灯不亮
1、断路器QF3跳闸
检查QF3及其供电回路是否短路
2、24V漏电
检查24V回路是否漏电
液晶屏显示
总急停
总急停没解锁或损
坏
解锁复位或更换
液晶屏显示
门未关紧
1、门连锁开关没闭
合或损坏
检查限位开关
显示电压异
常
1、电压超过额定
115%或低于额定85%
检查供电电压
“开机”警铃不响,不能”开机”
1、断路器QF2跳闸
检查QF2及其供电回路是否短路
2、220V漏电
检查220V、120V回路是否漏电
3、参数修改开关处
在修改状态
拨到运行位置
4、警铃坏
更换警铃
油泵电机不
转
1、按油泵按键无响
应(无鸣响)
更换操作箱遥控应
急操作
2、未在电机启动画
面中按油泵按键
进入启动画面按油
泵按键
3、主控器端子CZ2-21无220V输出或真空接触器KM1故障
检查主控器和真空
接触器
4、断路器QF4跳闸
检查220V电源
5、过载、缺相、短
路保护动作
检查负载及电机绕
组、电流互感器
6、油泵电机超温
查看电机温度、温度检测PTC
截割电机不
转
1、截割急停没解锁
或损坏
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