久益连采机电气部分讲义.docx
《久益连采机电气部分讲义.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《久益连采机电气部分讲义.docx（50页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
久益连采机电气部分讲义
久益连采机电气部分讲义
第一章
久益12CM15型连采机
电气系统概述及电控系统的原理
第一节
电气基础
电气基础的内容非常多,这里只介绍几个与我们所使用的设备密切相关的概念
一、电的特点
电是一个非常大的概念，我们不好对其做出完整又准确的定义，我们就把它当作是一种自然现象。
但它有以下特点：
容易获得和转换；便于输送及分配；易于控制。
电能已成为现代生产的基础，被广泛应用于人们的生活和国民经济中。
电很复杂，学之不易，学好更难。
二、电路的组成
电只有形成一个闭合的回路才能发挥其作用。
电路通常是由四部分组成——电源、负载、连接导线、辅助设备。
电的两个重要概念——电位（电压）、电流，与水位、水流相似。
电路图
三、电动机的工作原理
电动机是“电家族”中最重要的一个成员，所以我们应当对其进行了解。
电动机很复杂，这里只对其如何旋转进行分析。
任何电机的工作原理都是建立在电磁感应和电磁力这个基础上的。
即通电线圈周围存在着磁场；位于磁场中的闭合线圈，在作切割磁力线运动时，会在线圈中产生感应电流；通电线圈在磁场中会受到力的作用。
对于交流电机由于磁场是旋转的，就相当于转子线圈在作切割磁力线运动。
对于直流电机由于形不成旋转磁场，在转子线圈中不会产生感应电流，所以必须给转子线圈通入电流，这就是交直流电机很大的不同之处。
异步电动机的调速公式：
n=（1-s）60f/p，s-转差率，f-频率，p-极对数。
所以有变极、变频、变转差率三种调速方式。
直流并励电机的调速公式：
n=（V-IaRa）/KEΦ，V-电源电压，Ia-电枢电流，Ra-电枢电阻，KE-电机结构常数，Φ-励磁磁通。
所以有调磁、调压两种调速方式。
第二节
久益12CM15型连采机
电气系统概述
一、12CM15连采机电气系统的基本构成（CONTINUALMINER）
12CM15型连续采煤机主要由五个电控箱、八台电机以及其它外部电气元件构成。
分述如下：
1、五个电控箱：
1）牵引电控箱：
位于连采机左后部，这是连采机最重要的一个电控箱，箱体底部有水冷却通道。
箱内含有牵引、油泵、风机主回路及控制回路，电气系统的控制中心PLC（可编程序控制器），照明，漏电及其它保护等。
2）截割电控箱：
位于连采机左前部，箱内主要含有截割和装运电机主回路辅助回路等。
3）主控制箱：
位于司机驾驶室内，箱内主要含有各个电机的操作开关及仪表指示、24V电源、WD继电器、油温油位继电器等。
4）主断路器箱：
位于司机驾驶室下方，箱内主要含有动力电缆进线装置、主断路器、行走安全脚踏开关等。
5）JNA控制箱：
位于连采机右中部，箱内主要含有一个JNA控制器、ESR急停继电器等。
2、八台电机：
1）左截割电机：
三相水冷电机，位于截割部左侧，170KW。
2）右截割电机：
三相水冷电机，位于截割部右侧，170KW。
3）左装运电机：
三相水冷电机，位于铲板左侧，45KW。
4）右装运电机：
三相水冷电机，位于铲板右侧，45KW。
5）左行走电机：
直流串激水冷电机，位于连采机左侧，26KW。
6）右行走电机：
直流串激水冷电机，位于连采机右侧，26KW。
7）油泵电机：
三相水冷电机，位于连采机右侧，52KW。
8）风机电机：
三相风冷电机，位于连采机左后部，19KW。
3、VDU显示器：
位于司机驾驶室前方，用于显示机器运行状况以及故障信息等。
4、油温油位开关：
位于连采机右侧液压油箱内，用来检测液压油油位和温度。
5、水流压力开关：
位于截割部，用来检测水压、流量，以保障各电机的冷却及降尘。
6、电磁阀组：
位于司机驾驶室内，遥控来操作各液压油缸的升降。
二、各电控箱内电气元件的布置（参照JM5285手册和照片）
通过看图片，认识各个电控箱内电气元件的具体安装位置，为故障排除打下一个基础。
强调以下几点：
1、牵引断路器整定在“B”位置，980A；截割断路器整定在“C”位置，1090A；主断路器整定在“D”位置，1200A；
2、甩“牵引漏电”的方法；
3、甩“EL3漏电装置”的方法；
4、左右两个可控硅驱动装置的插头在牵引触发模块上的位置，左在外右在内；
5、牵引接触器的更换方法；
6、63A、10A、15A保险管的位置；
7、过载继电器手动与自动位置的调整方法；
8、装运电机与泵电机的接触器是可以互换的；
9、所有的小漏电继电器是可以互换的；
10、截割断路器与主断路器是相同的，只是整定不同。
第三节
久益12CM15型连采机
电控系统的原理
一、如何看图
久益连采机的画图方法与国内是一样的，即上面或左面是主回路，用粗实线表示；下面或右面是控制回路，用细实线表示。
最大的优点是元件在电控箱内的位置与线路图上的位置是一致的。
线路图上有每一根线的来去路径。
仔细观察会发现图纸上有许多解释说明。
看图最好用倒推法。
1、
如何看控制开关图：
控制开关的画法与国内有些不同，下面举例说明如下：
①端子号
②触点
③跨接线
④位置
⑤回转弹簧
⑥闭合接点
⑦多位置闭合接点
2、如何看PLC图：
在看连采机电气原理图时，对于PLC我们主要能看懂输入PLC的线和输出PLC的线就行了，具体PLC内部的逻辑图后面将详细讲解。
输入线数字的前面用“X”表示，输出线数字的前面用“Y”表示，电源线用“Z”表示。
3、如何看行走触发模块图：
与看PLC图相似，主要能看懂输入和对应的输出就行。
4、各控制电源：
连采机控制用的110V电源用ZA1和ZA2表示，其中ZA2是公用的返回线，110V电源主要用于各漏电继电器和各接触器线圈。
24V电源用ZB1和ZB2表示，其中ZB2是公用的返回线，24V电源主要是各操作开关和各保护接点的PLC输入。
二、12CM15型连采机电气原理图分析（参照JM5285手册图纸）
从主回路到控制回路，找到每一个电气元件在图纸上的位置。
三、分析连采机漏电检测单元的内部原理
连采机的保护主要有漏电、短路、过载、温度等。
除漏电保护外，其它都比较简单。
所以这里只对各电机的漏电保护进行分析如下：
1、EL3漏电装置：
连采机各交流电机漏电检测系统由EL3漏电保护单元及其外电路组成。
EL3的5号端子经一电阻（6.8KΩ）接到三相电感器的中性点，三相电感器接主电路三相电源线。
EL3的1号端和2号端接15V交流电源。
当给连采机供电以后，则漏电保护单元便有15V电源输入。
在EL3内部有整流电路，使EL3的5号端输出15V直流电压（相对于接地端6号，实际6号端为正，5号端为负）。
如图所示
三相电源线及电动机绕组对地的绝缘情况可用一等效电阻r表示。
因此，在各电机接触器尚未闭合时便存在EL3（6）→地→r→电感线圈→6.8kΩ→EL3（5）这样的闭合回路。
正常情况下，r的值很大，回路中的电流很小很小。
如果任一相电源线的对地绝缘电阻下降到小于12K-14KΩ，则回路中的电流增大。
该电流流过EL3内部的一个小变压器原边，该变压器的副边感应出足够能量的电压，使接于2号和3号端子间的晶体管被触发导通，漏电继电器ELR得电动作，它串入各电机控制回路中的常闭触点断开，使控制回路不能闭合，从而防止在有漏电的情况下电路接通电源。
2、行走直流电机的漏电装置：
当司机合上连采机的主断路器时，牵引接地漏电电路自动检查牵引电机是否有故障，如果要对牵引电机回路中的接地故障进行人工检测，则可把接地漏电检测开关转到MOTOR位置，然后把两个牵引开关都转到一档位置。
显示装置上就会显示出检测结果。
但是，牵引电机不会动作，要等到接地漏电试验开关转到复位置然后再到OFF位置后才行。
要注意，左右牵引电机需要分别试验和复位。
牵引接地漏电装置有两种工作模式，即无载和有载。
如果在无载时，牵引电机的对地电阻降低，控制电压+V1就会供给到直流电机的线路。
这个电压通过接地端子5号导通，造成端子4和5之间和5和6之间电压不平衡。
经过大约1S的延时，这个电压差使故障继电器RLF的电源接通，通过RLF的接点给PLC发出一个信号。
牵引系统就跳闸，机器不能动作。
在牵引过程中，在带载时发生接地漏电，则PLC就会输出一个信号使继电器RLO吸合。
这个继电器使控制电压V1从直流电机上隔离。
这时，保护装置就与无载时动作一样，只是它由牵引SCR整流桥来供电。
如图如示。
第二章
久益12CM15型连采机
电控系统以及PLC内容介绍
第一节
各交流电机控制回路分析
一、WD（看门狗）继电器回路：
在PLC逻辑电路每次送电时，一个电源脉冲信号起到清零的作用并使PLC逻辑电路复位。
如果PLC逻辑电路发生了故障，看门狗继电器就不能正常工作，为使看门狗继电器恢复正常工作，必须清除每一个故障，使逻辑电路的CPU能够正常工作，所以WD（看门狗）继电器起检测PLC逻辑电路内部功能的作用，控制所有交流接触器线圈的回路，当手动起动泵电机时，将油泵开关打至启动位置，则PS继电器吸合，如果PLC逻辑电路内部无故障工作正常的话，输出继电器Q41吸合，那么看门狗继电器WD吸合。
手动操作时还要经过控制开关的3#和4#端子。
二、泵电机回路：
泵电机原理分析
给连采机送上电后，在没有故障的情况下，显示器上应当显示的是当前时间，这时便可起动泵电机了。
在起动泵电机前，要先将控制开关的手柄打在“MANUAL”（手动）位置，则该开关的1、2端子和3、4端子接通，24V直流控制电压的正端ZB1通过1、2端加到PLC的电源输入端X11；同时402#与ZA2接通，为各电机的接触器吸合创造了条件。
然后按下列步骤起动泵电机：
1、将PUMP（泵）开关旋转到“START”（起动）位置，然后释放，让其弹簧返回到“RUN”（运行）位置。
则该开关的4、3端子接通，6、5端子接通（返回到“运行”后，6、5端子又断开）。
由图可见，直流24V电压的正端ZB1经ESR继电器的常闭接点到E/LTEST/RESET（漏电试验/复位）开关的5、1端子，再到CUTTER（截割）开关的6、2、4端子，最后到泵开关的4端子。
当泵开关在“起动”位置时，PLC输入继电器I02和I01得电，它们的常闭触点断开，使PSR继电器失电，在REL继电器回路中，I01常开和PSR常闭两触点均闭合，而Q01线圈尚未得电，其常闭触点Q01也为闭合，故REL得电，并自保。
此时，即使泵开关返回到“运行”位置，REL仍可保持带电状态。
TD1为延时继电器，在它得电前，其常闭触点为闭合状态，因此，REL得电后，Q06也得电。
Q06为PLC的一个输出继电器，其常开触点闭合，使110V控制电压加到漏电检查继电器ELD上，进行泵电路漏电检查。
ELD的触点在主电路中泵电机的漏电保护回路中，ELD触点闭合后，泵电机定子三相端所接的三相星形连接电抗器的中性点通过ELD触点与控制电路中的EL3漏电保护单元接通，对泵电机主电路进行漏电检查。
I60为漏电检测单元到PLC的输入继电器，没有漏电故障时，I60继电器不带电，在PLC程序中，TD1继电器回路中的I60常闭触点为闭合状态，1S以后，TD1动作，其在Q06回路中的I60常闭触点断开，Q06失电，ELD失电，使漏电检查回路断开。
显示器VDU显示“PUMPREADY”（泵准备好）。
2、重新将泵开关旋到起动位置，进行起动。
该操作必须在VDU显示“泵准备好”后3S内完成，否则PLC控制程序使你无法起动泵电机。
在控制程序的Q01回路中，串接有输入继电器I55、I65、I66、I41及I22的触点。
I55输入端外接泵过载继电器OLD1、OLD2、OLD3的常闭触点；I65外接油位开关OLS的常闭触点（油位正常时闭合）；I66外接油温开关OLT的常开触点（油温正常时断开）；I41外接泵温度开关PT的常闭触点（泵不过热时闭合）；I22外接瓦斯探头常闭触点CH4（瓦斯浓度不超过1.2%时闭合）。
因此，在油位、油温、泵温、瓦斯浓度均正常及泵电机无过载的条件下，Q01中的I55、I65、I66、I41及I22各触点均为闭合。
TD1在漏电检查完成后也已闭合。
因此，再次将泵开关旋到起动位置时，Q01回路闭合，Q01线圈得电，其输出触点闭合，使主电路中控制泵电机的接触器D的线圈得电，给泵电机接通电源。
同时D接触器的一个辅助触点闭合，使PLC的X49输入端与+24V电源接通，输入继电器I49得电，其触点I49与I02触点串接后形成Q01回路的自保电路，保持泵电机接通电源。
此时，松开泵开关，其自动从“起动”位置弹回到“运行”位置，I01失电，但I02仍带电，Q01回路保持闭合通路。
如果漏电检测单元检测到漏电故障，则它向PLC的X60输入端发出信号，PLC的I60输入继电器得电，其在PLC控制程序中的常闭触点I60断开，TD1继电器不会带电，此时，即使将泵开关转到起动位置，但由于TD1不通，Q01回路不能闭合，泵电机也不能起动。
3、正常停机时，将泵开关旋到“OFF”（停机）位置。
由线路图可见，此时泵开关的3、4和6、5两端子间均为断开，因此I01和I02均断电，Q01回路断电，Q01触点断开，接触器D失电，使泵电机主电路切断。
根据以上分析，泵电机回路的保护主要有以下几种：
1）漏电。
2）泵电机出现过载。
3）泵电机温度过高。
4）液压油箱油位过低。
5）液压油油温过高。
6）瓦斯浓度超过动作值。
四、截割电机回路：
截割逻辑电路的主要内容：
泵联锁接点，泵起动位置，截割断路器2CB，左右截割过载，截割电机堵转，左右截割电机温度，水流压力开关，漏电以及7秒的延时。
五、装运电机回路：
装运电机逻辑电路的主要内容：
泵联锁接点，截割断路器2CB，左右装运电机过载，电机堵转，左右电机温度，漏电。
反转时无自保回路。
六、风机电机回路：
除尘电机逻辑电路的主要内容：
泵联锁接点，除尘电机过载，电机温度，漏电。
自动时有截割联锁接点，停机时有10秒的延时。
第二节
行走电机控制回路分析
一、PLC内部分析：
牵引逻辑电路的主要内容：
泵接触器吸合，牵引断路器3CB，左右牵引电机过载，左右电机温度，脚踏开关，漏电。
有三个档位。
二、触发模块及控制分析：
牵引触发系统主要内容：
接触器吸合指示，电气互锁接点，截割反馈及调节，最大牵引调节。
三、主线路分析：
牵引主电路的主要内容：
63A保险管，牵引断路器3CB，左右牵引过载继电器，接触器主接点互锁。
三个档位SCR的输出电压：
一档是90V，二档是180V，三档是310V。
第三节
PLC内部各插件。
PLC数字输入各功能
PLC模拟输入各功能
PLC输出各功能
第三章
久益12CM27型连采机
电气系统概述及电控系统的原理
第一节
久益12CM27型连采机
电气系统概述
12CM27型连续采煤机主要由两个电控箱、八台电机以及其它外部电气元件构成。
分述如下：
低压控制箱
高压控制箱
控制开关
第二节
久益12CM27型连采机
电控系统的原理
12CM27型连采机电气原理图分析（参照12CM27手册图纸）
从主回路到控制回路，找到每一个电气元件在图纸上的位置。
第三节
12CM15和12CM27的比较
神东分公司后期引进的久益12CM27连采机是3300V大功率设备,较以往12CM15型1050V连采机相比具有功率大,产量高，性能先进等优点，但在实际使用过程中也存在一些弊端有待于进一步改进和提高。
一、主要性能参数对比
对比参数
12CM15-10D
12CM27-11D
供电电源电压
1050V
3300V
整机装机功率
553KW
748KW
实际产量
15万吨/月
20万吨/月
外形尺寸（长x宽x高）
11.05×3.3×4.6米
11.25×3.5×5米
整机重量
58.3吨
74.9吨
截割滚筒直径
1.12M
1.37M
截割头宽度
3.3M
3.5M
截割头转速
575转/分
647转/分
运输槽宽
762mm
965mm
前运输槽长
3.05M
3.05M
运输链轮转速
480转/分
480转/分
耙爪掌厚
80mm
150mm
耙爪转速
54转/分
54转/分
驾驶室顶蓬高度
1.67M
2.38M
行走最大速度
0.33M/秒
0.31M/秒
牵引制动装置
无
无
冷却水流量
60GPM
90GPM
油缸
液压油缸有8件
油缸较15型多了一个积尘提升油缸和一个稳定靴油缸
截割电机
170KW
260KW
行走电机
26KW
36KW
收集头电机
45KW
45KW
泵电机
52KW
40KW
风机电机
19KW
26KW
主电控箱
五个
两个
主操作系统
手动、遥控两种均可
只能遥控操作
二、电气控制系统对比
1、27型连采机电源供电电压为3300V，供给左右截割电机及主变压器电源侧，主变压器二次侧输出1050V和211V两种电压，其中1050V供给左右收集头电机、泵电机及风机电机；211V给行走SCR板提供电源；另外控制变压器二次侧输出110V供控制回路，24V供照明回路。
2、27型连采机中央处理元件是用一个多路信号器取代15型中的PLC箱，这个多路信号控制器安装在低压电控箱前侧，它能将接收到的遥控器操作指令转换为电压信号来控制电磁阀或电机及相关继电器实现各种动作。
3、27型连采机除了有主变压器二次侧中性点接地漏电检测外没有其它任何接地漏电检测系统，所以在接地漏电检测方面没有15型可靠。
4、27型连采机没有手动操作只能用遥控操作,但性能较15型稳定.
5、27型连采机照明系统也没有漏电检测系统，但灯光光线及照明度要比15型强。
6、27型连采机也有瓦斯监测系统，但只有跳闸设置而没有报警系统，性能也不太稳定。
7、27型连采机所有电机均没有设过热保护功能（而15型全有），所以在电机过热时易造成电机损坏，在好几个矿都出现过烧坏泵电机的现象。
8、整机电气系统较15型更稳定，故障率低。
三、27型连采机较15型在使用性能方面有如下缺点
1、整机焊接工艺不如15型精致,焊接不良易造成油箱内油乳化现象,而且油箱易渗油或漏油。
2、整机结构没有15型紧凑。
3、液压系统较15型复杂,加油注油比较麻烦,易引起泵损坏或泵电机烧坏,分析原因可能是泵电机设计功率太小造成的,有些矿已将27型的泵和泵电机均更换为15型的,效果良好。
4、油温油位开关不可靠,起不到保护作用,这也是容易引起泵电机烧坏的一个原因。
5、铲板升降油缸设计可能有缺陷,曾出现过缸体连根窜出的故障。
6、电磁阀阀芯易卡死,不可靠。
7、刮板联接螺栓强度偏小,易在联接螺栓处折断。
8、司机视线向前时良好,但后退时视线不好容易挤坏电源电缆。
9、电源电缆进线插座位置比15型高,不易进水损坏,但插座与司机之间没有隔离物,在插座发生意外时会对司机造成威胁,所以应该在司机与插座间设置一个隔离屏。
10、由于整机重量较15型有很大的增加,所以行走电机功率相对还是偏低,导致行走速度还不及15型快。
第四章
久益连采机电控系统
使用维护、故障检查和处理
第一节
12CM27型连采机遥控器介绍
机器的所有电气及液压功能都可以通过遥控器进行控制。
在遥控器操作前,机器上的各回路断路器必须处在ON（接通）位,机器上安装的各个控制开关必须位于OFF（停止）位上,这时,当PUMP/CONTROL（泵/控制）开关置于REMOTE（遥控）位上时,机器中用于遥控操作的控制器将会通电工作。
遥控器布局：
遥控器上的控制按钮分别涂上了颜色，而且通常按功能成组布置。
其位置说明如下：
1、主要的行走控制按钮，包括左履带前进和后退，位于遥控器的左上端。
2、右履带前进和后退按钮位于遥控器右上端。
3、稳定靴、铲装板和截割臂的液压控制按钮位于遥控器的右上方。
4、输送机的液压控制及电机控制按钮位于遥控器右下方。
5、启动、第二功能、回路断路器跳闸、关机以及水喷雾控制按钮位于遥控器的左下方。
6、灭火按钮位遥控器的中间位置上。
7、油泵电机和截割电机控制按钮位于输送机按钮旁边。
遥控器教/学说明：
教/学过程就是对应于接收器频率来设置遥控器的发射频率，同时在发射器和接收器之间建立起可靠的通讯连接。
在第一次使用遥控器之前，每个班在开始工作时，每当更换遥控器或接收器时，或者遥控器接到一个电池充电器上时，都必须执行这一教/学过程。
具体步骤如下：
1、把教/学电缆接到遥控器上。
2、教/学电缆的另一端接到接收器的教/学端口上。
3、按启动按钮使遥控器开机。
这时教/学发光二极管快速闪光，这一过程将持续大约2秒。
4、从遥控器上取下教/学电缆。
5、试验一下遥控器，以保证能正确操作机器。
遥控器开机：
按压启动按钮就会使遥控器的发射器开机。
当发射器开机后，开机/数据发光二极管发光。
此后一直保持开机状态。
第二节
连采机的操作维护
一、15型连采机的几种测试方法
1.测试各操作开关状态：
将控制开关打至“维修”位，然后分别扳动各开关，同时观察显示器上的显示内容是否与开关的位置相符。
2.试验各电机的漏电检测系统：
将控制开关打至“停止”位，将漏电测试开关打至“电机”位，然后把要测试的电机操作开关扳到“启动”位，等待显示器上显示出内容，便可知漏电装置是否动作可靠。
3.从显示器上查看各电机的电流方法：
启动机器，然后将控制开关反复打至“进入”位，通过观察显示器上所显示的电机的数值，便可知道相应电机的电流或电压大小。
二、泵电机的启动方法
15型和27型连采机只有当泵电机启动后，才能启动别的电机，才能进行液压及行走操作。
1、15型连采机手动启动泵电机：
在机器通以线电压、控制开关处于手动位置、有各种控制电源、各断路器处于接通位置且所有准备工作做好的状态下，将泵开关转到启动位置并释放弹簧回到运行位置，在一切正常的情况下，显示器上会显示出“PUMPREADY”（泵准备好）信息，当出现这一信息后3秒内，将泵开关再转回到启动位置，这时泵电机便起动了。
2、27型连采机手动启动泵电机：
在机器通以线电压、有各种控制电源、各断路器处于接通位置且所有准备工作做好的状态下，直接将油泵/控制开关旋至启动位，便可启动泵电机。
3、27型连采机遥控启动泵电机的步骤：
1）将配电开关上的断路器置于接通位。
2）进行开机前的检查。
3）将机器上安装的所有断路器都置于接通位。
4）按启/停开关上的启动按钮启动先导回路。
5）旋转油泵/控制开关到遥控位上去。
6）如果需要的话，执行遥控器教/学过程。
7）按启动按钮让遥控器开机。
8）按住启动按钮，接着按油泵/停按钮，直到听见油泵启动的声音为止。
9）调整好截割臂和输送机的位置。
10）在机器行走之前检查稳定靴是否升起来了。
三、连采机电气部分日常维护的内容
1、前后照明灯完好检查。
2、连续采煤机故障信号显示检查。
3、拖延电缆完好检查。
4、遥控器完好检查。
5、电机电缆检查。
6、电机温升检查。
7、检查急停开关是否正常。
8、检查左、右行走漏电是否正常。
9、检查水流压力开关是否正常。
10、检查各旋钮开关是否灵活可靠。
11、检查各防爆盖是否符合防爆要求。
12、检查各防爆盖螺丝是否紧固。
13、检查电控箱内部的紧固件是否紧固。
14、检查各电机接线腔接线是否完好。
15、测量各电机绝缘值并做好记录。
第三节
久益连采机故障分析与处理
一、12CM1
升级会员 